[發明專利]溫室果蔬的機器人采摘-接運協同作業系統與控制方法

有效

• 申請號: 201210530180.5
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103163858A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 劉繼展;王紀章;陳永
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;A01D46/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種溫室果蔬的機器人采摘-接運協同作業系統，包括位于栽培槽中的采摘機器人（4）和接運機器人（5），其特征在于：還設有電磁導引系統和碰撞式卡接裝置；電磁導引系統包括電磁導引第1支線（1）、電磁導引第2支線（2）、電磁導引第3支線（3）直至電磁導引第n直線（a），第1支線非自動復位行程開關（10）、第2支線非自動復位行程開關（9）、第3支線非自動復位行程開關（8）直至第n支線非自動復位行程開關（b），儲放處理區行程開關（11）、電磁導引主線（6）、導引主線回路（7）、導引信號發生器（12）和導引支線回路（13）；電磁導引主線6自導引信號發生器（12）的信號端接出，并沿溫室干道的地下埋設，電磁導引主線（6）與導引主線回路（7）連通，導引主線回路（7）接入信號發生器（12）的地端；第1支線非自動復位行程開關（10）、第2支線非自動復位行程開關（9）、第3支線非自動復位行程開關（8）直至第n支線非自動復位行程開關（b）的兩觸點分別與電磁導引主線（6）和電磁導引第1支線（1）、電磁導引第2支線（2）、電磁導引第3支線（3）直至電磁導引第n支線（a）連接，儲放處理區行程開關（11）的兩觸點與電磁導引主線（6）連接，電磁導引第1支線（1）、電磁導引第2支線（2）、電磁導引第3支線（3）直至電磁導引第n支線（a）分別沿各栽培槽間通道的地下依次埋設，電磁導引第1支線（1）、電磁導引第2支線（2）、電磁導引第3支線（3）直至電磁導引第n支線（a）分別與各自的導引支線回路（13）連通，各導引支線回路（13）接入信號發生器（12）的地端；第1支線非自動復位行程開關（10）、第2支線非自動復位行程開關（9）、第3支線非自動復位行程開關（8）直至第n支線非自動復位行程開關（b）僅能由采摘機器人（4）正向到達相應位置時觸發使其兩觸點閉合，第1支線非自動復位行程開關（10）、第2支線非自動復位行程開關（9）、第3支線非自動復位行程開關（8）直至第n支線非自動復位行程開關（b）僅能由采摘機器人（4）反向到達相應位置時復位使其兩觸點斷開；碰撞式卡接裝置包括碰撞卡接器和鎖環（22）；碰撞卡接器由外殼（18）、碰桿（19）、卡勾（20）、彈簧轉銷（21）、端蓋（24）、彈簧（25）、滑桿（27）和電磁鐵（32）組成；碰撞式卡接器通過外殼（18）固定于采摘機器人后部車體（17）上，鎖環（22）固定于接運機器人前部車體（23）上，在端蓋（24）與滑桿（27）的軸環（26）之間安裝彈簧（25），滑桿（27）通過螺紋與碰桿（19）固定，兩對稱卡勾（20）通過彈簧轉銷（21）安裝于采摘機器人后部車體（17）上，在碰桿（19）前部徑向開有銷孔（30），后部車體17上安裝有電磁鐵（31）。

2.根據權利要求1所述的一種溫室果蔬的機器人采摘-接運協同作業系統，其特征在于：電磁導引第1支線（1）、電磁導引第2支線（2）、電磁導引第3支線（3）直至電磁導引第n支線（a）相互隔離，電磁導引第1支線（1）、電磁導引第2支線（2）、電磁導引第3支線（3）直至電磁導引第n支線（a）的各自導引線回路（13）僅在信號發生器12地端接觸。

3.根據權利要求1所述的一種溫室果蔬的機器人采摘-接運協同作業系統的控制方法，其特征在于包括如下具體步驟：

（1）初始狀態

作業前采摘機器人（4）與接運機器人（5）在儲放區內，碰撞式卡接裝置處于卡接狀態；

（2）電磁導引沿溫室干道正向行進

信號發生器（12）給電磁導引主線（6）通以單頻交流電流，在電磁導引主線6周圍產生交變電磁場，采摘機器人（4）與接運機器人（5）上的探測線圈檢測此電磁場并使采摘機器人（4）與接運機器人（5）沿著電磁導引主線（6）所在的溫室干道正向運動；

（3）電磁導引進入栽培槽間通道

當采摘機器人（4）到達相應位置并觸發第1支線非自動復位行程開關（10）后，第1支線非自動復位行程開關（10）的兩處點接合，同時由互鎖電路保證除第1支線非自動復位行程開關（10）以外的第2支線非自動復位行程開關（9）、第3支線非自動復位行程開關（8）直至第n支線非自動復位行程開關（b）的兩觸點處于斷開狀態；信號發生器（12）給電磁導引第1支線（1）通以單頻交流電流，在電磁導引第1支線（1）周圍產生交變電磁場，采摘機器人（4）與接運機器人（5）上的探測線圈檢測此電磁場并使采摘機器人（4）與接運機器人（5）進入電磁導引第1支線（1）所被埋設的栽培槽間通道進行作業；

（4）果實采摘與分級放置

采摘機器人（4）采摘果實后，根據采摘機器人（4）上的檢測系統所獲得的果實大小、重量和缺陷信息對果實進行分類，并放入相應子果箱（14）內；

（5）接運機器人與采摘機器人的脫開

當一定位置的果實采摘完畢，采摘機器人（4）與接運機器人（5）沿該栽培槽間通道前進，繼續完成果實采摘和分級放入果箱作業，直至接運機器人（5）的子果箱（14）內果實放滿；當接運機器人（5）的子果箱（14）內果實放滿后，電磁鐵（31）通電后其推桿縮回，碰桿（19）在彈簧（25）的推力作用下相對外殼（18）彈出，兩卡勾（20）由與碰桿的柱面（29）接觸轉入與碰桿的錐面（28）接觸，使兩卡勾（20）在彈簧轉銷（21）的彈力作用下張開，接運機器人（5）與采摘機器人（4）脫開，此時，電磁鐵（31）斷電使其推桿彈出；

（6）果實的溫室內移運和分類卸果

接運機器人（5）沿電磁導引第1支線（1）反方向行走，當接運機器人（5）反方向行走至相應位置觸發儲放處理區行程開關（11），接運機器人（5）停止行走，果箱轉軸（15）轉動，各子果箱門（16）相繼打開，將果實分類放置入儲放處理區內；

（7）接運機器人與采摘機器人的定位尋找與接合

而后，接運機器人（5）檢測到電磁導引主線（6）和電磁導引第1支線（1）的交變電磁場，進而沿電磁導引主線（6）和電磁導引第1支線（1）正向行走進入電磁導引第1支線（1）所被埋設的栽培槽間通道，直至固定于接運機器人前部車體（23）上的鎖環（22）撞擊采摘機器人（4）上的碰桿（19），碰桿（19）和滑桿（27）相對外殼（18）縮回，直至銷孔（30）到達正對電磁鐵（31）的推桿位置，電磁鐵（31）的推桿在電磁鐵（31）內置彈簧的作用下插入銷孔（30），同時兩卡勾（20）由與碰桿的錐面（28）接觸轉入與碰桿的柱面（29）接觸，使兩卡勾（20）在彈簧轉銷（21）的彈力作用下合上，接運機器人（5）與采摘機器人（4）完成卡接，繼續完成果實采摘和分級放入果箱作業；如此反復，直至電磁導引第1支線(1)兩側的果實采摘完成；

（8）接運機器人與采摘機器人的換栽培槽作業

電磁導引第1支線（1）兩側的果實采摘完成后，采摘機器人（4）與接運機器人（5）沿電磁導引第1支線（1）后退至相應位置使第1支線非自動復位行程開關（10）復位，第1支線非自動復位行程開關（10）的兩處點斷開，采摘機器人（4）與接運機器人（5）檢測到電磁導引主線（6）周圍的交變電磁場，進而沿電磁導引主線（6）所在的溫室干道繼續正向運動；當采摘機器人（4）到達相應位置并觸發第2支線非自動復位行程開關（9）后，第2支線非自動復位行程開關（9）的兩處點接合，同時由互鎖電路保證除第2支線非自動復位行程開關（9）以外的第1支線非自動復位行程開關（10）、第3支線非自動復位行程開關（8）直至第n支線非自動復位行程開關（b）的兩觸點處于斷開狀態；信號發生器（12）給電磁導引第2支線（2）通以單頻交流電流，在電磁導引第2支線（2）周圍產生交變電磁場，采摘機器人（4）與接運機器人（5）上的探測線圈檢測此電磁場并使采摘機器人（4）與接運機器人（5）進入電磁導引第2支線（2）所被埋設的栽培槽間通道進行作業；如此往復，直至溫室內所有的果實采摘和移運完成。