[发明专利]红花花丝咬合式并联采摘机器人

说明书

本发明涉及一种红花花丝咬合式并联采摘机器人。采摘机器人包括移动平台、全向独立转向轮、咬合式并联采摘装置、花丝采集箱、视觉导航识别系统和电控系统；四组咬合式并联采摘装置以移动平台的中心为圆心周向均匀分布；咬合式并联采摘装置包括并联杆机构和咬合式采收机构；并联杆机构包括连杆驱动步进电机、主动连杆、从动连杆、动平台和“十”字架；咬合式采收机构包括咬合式采收机构壳体、拟合进花罩、咬合装置、咬合装置驱动电机和吸花软管。本发明利用并联杆机构进行精确对花，再利用咬合式采收机构进行完整切割，提高了机器人采摘效率及降低红花花丝破碎率，对解决劳动力不足，降低工人劳动强度，提高生产效率有着积极的作用。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，涉及一种红花花丝咬合式并联采摘机器人。

背景技术

红花是我国特色的经济作物，其中红花花丝具有重要的药用价值和经济价值，需求量不断增大。因此，红花种植面积迅速扩大。目前国内主要种植的红花单株就有20到50朵不等的红花果球，且花丝采摘后会再次长出，需连续采摘3-5次，劳动强度大，且红花采摘季劳动力紧缺，人工采摘时一次只能采摘一朵红花的花丝，采摘效率低下，从而导致红花花丝采摘问题是目前红花产业化的发展瓶颈。目前红花花丝机械化采摘机具主要有气吸式、气力式、梳齿式、对辊式和剪切式的手持或背负的采摘机械，效率还是比较低下，推广应用难度大，无法满足人们对红花花丝机械化采摘的需求。

剪切式红花花丝采收方式是一种高效的采收方式，但是剪切式红花花丝采收机存在花丝破损率高的问题。因此，为解决剪切式红花花丝采收破碎率高的问题，设计了一种咬合式红花花丝采收方式。采用此种咬合方式可以将红花花丝咬合完全包裹在采收装置内，实现花丝的完整切割，且为单次切割，切割后的红花花丝被负压风机通过管道及时吸走，可大大降低花丝破损率。

同时，随着自动化技术应用到农业生产的各项环节中，农业自动化和智能化越来越受到人们的关注，其中农业机器人是典型的自动化和智能化的产物。未来农业、工业等各个领域的机器人技术必将在其领域发挥巨大的作用，机器人技术的成熟和发展必将推动社会的巨大进步。同时传统农业机械也逐渐开始朝高度自动化和智能化方向发展，标志着农业生产转向自动化和智能化方向发展，农业机器人已经成为节省大量人力资源的重要工具，可减轻工人劳动强度和劳动力成本，提高农业采摘作业效率。

目前，大多数红花采摘主要还是由人工完成，采摘作业劳动强度大，环境恶劣，而农业采摘机器人是适应复杂环境的综合性系统，能够作为高效采摘的载体。同时，采摘机构是完成采摘作业的基础性构件，其决定采摘机器人采摘性能。目前应用较多的是关节型机械臂，能够到达空间任意位置。但是关节型机械臂体积和重量较大，控制难度大，采摘运动速度低，制造成本高昂。并联机构具有结构紧凑、无累积误差、运动调整速度高等优点，己广泛应用在农业机械上，实现末端采摘口姿态的快速调整，完成精准对花操作。

目前红花种植模式多样，花球分布不规范，为红花自动化及智能化采摘带来极大的挑战，因此需要采用多种传感器来探明红花花丝的空间位置信息，为并联机构精准定位采摘提供参考。而视觉传感器是非常常用的外部传感器，可以准确地获取红花植株的外部图像信息，经过图像处理得到控制执行机构运动的参数，运用十分广泛，能实现对花丝的成功采摘，能准确地识别目标果实，并获得目标果实的空间位置。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种红花花丝咬合式并联采摘机器人，运用数字图像处理技术和定位目标，通过标定建立目标在图像中的位置与并联杆机构运动控制的关系，完成对并联杆机构的运动控制，从而利用并联杆机构进行精确对花，再利用咬合式采收机构进行完整切割，提高了机器人采摘效率及降低红花花丝破碎率。该并联采摘机器人对解决劳动力不足，降低工人劳动强度，提高生产效率有着积极的作用。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种红花花丝咬合式并联采摘机器人，包括移动平台1、全向独立转向轮2、咬合式并联采摘装置3、花丝采集箱4、视觉导航识别系统5和电控系统6。