[發(fā)明專利]一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的在軌自走式采收裝置及采收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510028490.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN104584773A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑進(jìn);劉成良;胡敏;劉雪美;李楊;李明;貢亮;黃亦翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A01D45/00
• 分類號(hào): A01D45/00;A01D91/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種葉菜采收機(jī)器人的在軌自走式采收裝置，其特征在于包括：機(jī)架、割刀裝置、撥攏裝置、傳送裝置、張緊裝置、行走機(jī)構(gòu)、水平升降機(jī)構(gòu)、控制部分和蓄電池；

所述的傳送裝置包括主動(dòng)輥、托輥、張緊輥、從動(dòng)輥、輥固定板、輸送帶、輸送帶電機(jī)、鏈輪、立式軸承座、擋板、導(dǎo)流擋板、清掃刷和菜筐；所述的輸送帶上部由主動(dòng)輥和托輥托起一個(gè)水平面，輸送帶下部由從動(dòng)輥拉緊成傾斜面，輸送帶下層的張緊輥進(jìn)行張緊；所述的主動(dòng)輥兩端通過立式軸承座固定在機(jī)架上，主動(dòng)輥一側(cè)軸端與鏈輪連接，軸端的鏈輪與連接在輸送帶電機(jī)軸上的鏈輪形成鏈傳動(dòng)，使主動(dòng)輥帶動(dòng)輸送帶轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的輸送帶電機(jī)通過電機(jī)支架固定在機(jī)架上；所述的托輥兩側(cè)的軸端固定在機(jī)架上的輥固定板上；所述張緊輥兩端固定在輥固定板上；所述的輥固定板設(shè)有四個(gè)槽孔；所述的從動(dòng)輥固定在平行四邊形機(jī)構(gòu)上；所述清掃刷是一段清掃輸送帶塵土的毛刷，清掃刷安裝在平行四邊形機(jī)構(gòu)上；所述的擋板固定在平行四邊形機(jī)構(gòu)上，兩側(cè)擋板分別擋住輸送帶的兩側(cè)邊沿；所述的導(dǎo)流擋板的支架安裝在機(jī)架上，兩側(cè)導(dǎo)流擋板在輸送帶水平面上形成入口大、出口小的梯形格局，葉菜經(jīng)過導(dǎo)流擋板集聚后落到菜筐；所述的菜筐放置在機(jī)架的支撐板上，鑒于物料堆積角，菜筐中心線放于輸送帶邊緣，葉菜經(jīng)過導(dǎo)流擋板集聚后落到菜筐，葉菜從中間堆積，盡可能多的盛放葉菜。傳送裝置利用水平升降裝置的升降改變輸送帶傾斜角度，從而改變傳送裝置下部的離地高度；

所述的張緊裝置包括張緊螺栓、定位螺栓、螺栓支架、方型軸承座；所述的輥固定板設(shè)有四個(gè)槽孔；所述的方型軸承座的四個(gè)定位孔與輥固定板的四個(gè)槽孔對(duì)應(yīng)重合，方型軸承座通過定位螺栓固定在輥固定板上；所述的張緊輥兩側(cè)軸端固定在方型軸承座上，所述的張緊螺栓通過螺栓支架固定在輥固定板上，張緊螺栓尾端頂住方型軸承座邊緣中心部位；輸送帶松弛，將張緊螺栓擰緊，張緊螺栓頂住方型軸承座，張緊輥對(duì)輸送帶進(jìn)行張緊，再將定位螺栓擰緊；

所述的水平升降裝置包括平行四邊形機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)；所述的平行四邊形機(jī)構(gòu)包括長連桿、水平桿和菱形軸承座；所述的平行四邊形機(jī)構(gòu)是由兩根長連桿和一根水平桿通過鉸連接而成；所述的上部長連桿上端通過菱形軸承座固定在傳送裝置的托輥軸上，形成一個(gè)鉸點(diǎn)，上部長連桿下端的通孔與水平桿的通孔都固定在從動(dòng)輥的軸上，形成一個(gè)鉸點(diǎn)；其余兩個(gè)鉸點(diǎn)是相鄰桿件通過銷軸連接；所述的水平桿保持水平，平行四邊形機(jī)構(gòu)在機(jī)架上輸送帶兩側(cè)的對(duì)稱布置；所述的升降機(jī)構(gòu)包括滑軌、電動(dòng)推桿、驅(qū)動(dòng)板、連接板、橫桿、滑動(dòng)桿和固定座；所述的滑軌由直線導(dǎo)軌和滑塊組成，所述的直線導(dǎo)軌固定在機(jī)架底部的對(duì)稱位置；所述的連接板固接在長連桿上；所述的橫桿兩端分別與兩側(cè)連接板固接；所述的固定座固定在直線導(dǎo)軌的滑塊上，所述的滑動(dòng)桿下端與固定在直線導(dǎo)軌上的固定座鉸連接，滑動(dòng)桿的上端與在橫桿上的固定座鉸連接；所述的驅(qū)動(dòng)板兩端分別固接在兩側(cè)直線導(dǎo)軌的滑塊上；所述的電動(dòng)推桿底座固定在機(jī)架的推桿支架上，電動(dòng)推桿通過支座固定在驅(qū)動(dòng)板上，且電動(dòng)推桿與直線導(dǎo)軌保持平行；所述的電動(dòng)推桿伸縮推動(dòng)驅(qū)動(dòng)板來驅(qū)動(dòng)滑塊，滑動(dòng)桿隨滑塊前后滑動(dòng)，橫桿帶動(dòng)平行四邊形機(jī)構(gòu)活動(dòng)，從而改變水平桿的離地高度；當(dāng)平行四邊形機(jī)構(gòu)的水平桿改變離地高度時(shí)，傳送裝置的從動(dòng)輥隨水平桿改變離地高度，同時(shí)傳送裝置的輸送帶繞托輥軸心旋轉(zhuǎn)，通過改變輸送帶傾斜角度，從而改變傳送裝置下部的離地高度；

所述的割刀裝置包括割刀、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、偏心輪、驅(qū)動(dòng)曲柄、電機(jī)支座、齒輪箱組件、驅(qū)動(dòng)方槽、固定滑道、割刀支撐板和分禾器；所述的驅(qū)動(dòng)曲柄、偏心輪、驅(qū)動(dòng)方槽組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；所述的驅(qū)動(dòng)方槽是一個(gè)上端面設(shè)有梯形臺(tái)階的矩形邊框，驅(qū)動(dòng)方槽邊框內(nèi)側(cè)都設(shè)有槽孔；所述的固定滑道是一段設(shè)有一對(duì)燕尾槽的導(dǎo)軌，所述的固定滑道固定在齒輪組件的箱體上；前后兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方槽上端面的梯形臺(tái)階分別套在固定滑道對(duì)應(yīng)的燕尾槽內(nèi)；所述的偏心輪是設(shè)有一個(gè)偏心通孔的圓形輪，兩偏心輪邊緣分別內(nèi)嵌在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方槽的槽孔內(nèi)，所述的驅(qū)動(dòng)曲柄穿過兩偏心輪上的偏心通孔與兩偏心輪固連，雙偏心輪的軸心與驅(qū)動(dòng)曲柄的軸心成一條直線，以減少和消除切割阻力矩引起的震動(dòng)；所述的割刀是一段帶有密集刀齒的刀片，割刀后側(cè)設(shè)有若干槽孔；所述的割刀支撐板在與設(shè)有若干圓孔，割刀支撐板兩端固定在平行四邊形機(jī)構(gòu)水平桿上；割刀裝置采用雙割刀，上下兩片刀片通過螺栓連接在割刀支撐板上，兩割刀一端分別與前后兩驅(qū)動(dòng)方槽固接；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過電機(jī)支座固定在水平桿上；所述的齒輪箱組件包括輸入齒輪、驅(qū)動(dòng)齒輪和箱體；所述的輸入齒輪和驅(qū)動(dòng)齒輪在箱體里固定并嚙合，采用小齒輪帶大齒輪進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)獲得扭矩，驅(qū)動(dòng)齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸固接，輸入齒輪與驅(qū)動(dòng)曲柄一端固接，齒輪箱通過箱體固定在水平桿上；驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)曲柄，與驅(qū)動(dòng)曲柄固連的偏心輪在驅(qū)動(dòng)方槽內(nèi)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，前后兩驅(qū)動(dòng)方槽在固定滑道內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方槽帶動(dòng)上下兩片割刀聯(lián)動(dòng)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀齒交替；固定在平行四邊形的平臺(tái)上的割刀裝置和輸送帶下部，隨平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行水平升降，適應(yīng)不同高度的蔬菜；

所述撥攏裝置包括撥攏器、撥攏支架、軸承座、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、帶輪和皮帶。所述的撥攏支架固定在長連桿上，所述的撥攏器包括筒管和撥攏繩；所述的筒管在圓周方向上每隔90°設(shè)有一個(gè)圓孔，在軸向上每隔8-10mm設(shè)有一個(gè)圓孔，所述的筒管兩端設(shè)有階梯軸，兩端階梯軸固定在撥攏支架的軸承座上；所述的撥攏繩通過兩個(gè)端繩結(jié)固定在筒管的圓孔上；所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過電機(jī)支架固定在長連桿上；旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)撥攏器旋轉(zhuǎn)，撥攏繩在離心力的作用下伸出甩動(dòng)，將堆積的收割的葉菜撥到輸送帶上；

所述的行走機(jī)構(gòu)包括行進(jìn)輪、行走電機(jī)、行進(jìn)輪支架、鏈輪、鏈條和平行軌道；所述的行進(jìn)輪通過行進(jìn)輪支架固定在機(jī)架上；所述的行走電機(jī)固定在機(jī)架上，行走電機(jī)與行進(jìn)輪采用鏈傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)架沿加平行軌道行走；所述的平行軌道可采用溫室中的位于田壟處的平行布置的加溫管道；

所述的控制部分是由單片機(jī)最小控制系統(tǒng)通過解碼接口聯(lián)接紅外對(duì)射感應(yīng)器和旋轉(zhuǎn)編碼器，紅外對(duì)射感受器獲取采收機(jī)上菜籃的集菜量，旋轉(zhuǎn)編碼器獲取采收裝置的位移信息；單片機(jī)最小控制系統(tǒng)通過限位信號(hào)輸入接口串接行程開關(guān)，單片機(jī)最小控制系統(tǒng)通過控制信號(hào)輸出接口分別聯(lián)接行進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、主動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)器、撥攏驅(qū)動(dòng)器和割臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，控制各個(gè)驅(qū)動(dòng)器適時(shí)啟動(dòng)或關(guān)閉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述本發(fā)明一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的在軌自走式采收裝置的采收方法：

單片機(jī)控制電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)水平升降機(jī)構(gòu)調(diào)整割刀離地高度，啟動(dòng)行進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、主動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)器、撥攏驅(qū)動(dòng)器和割臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，采收裝置在軌道上對(duì)收獲區(qū)域完成收割，收割的葉菜經(jīng)過撥攏器撥到傳送裝置上，葉菜通過傳送裝置進(jìn)入菜籃；當(dāng)菜籃盛滿葉菜后，紅外對(duì)射傳感器感受菜籃盛菜量信息，單片機(jī)控制系統(tǒng)通過控制信號(hào)輸出接口發(fā)出指令關(guān)閉行進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、主動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)器、撥攏驅(qū)動(dòng)器和割臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，電動(dòng)推桿升起收割裝置，采收裝置更換空菜籃后繼續(xù)收割蔬菜；當(dāng)采收裝置的行程開關(guān)碰到地頭，采收裝置關(guān)閉行進(jìn)驅(qū)動(dòng)器停止前進(jìn)。