[發明專利]一種基于機械手的挖藕船及挖藕方法

在審

• 申請號: 201911255687.2
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110999622A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 張國忠;劉浩蓬;白國瑞;涂鳴;董昭;韓宇航;周勇;王偉康;姚榮苗
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: A01D31/00
• 分類號: A01D31/00;A01D44/00;A01D67/00;B63B35/00;B63H25/52;A01D91/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種基于機械臂的挖藕船，包括船式底盤、主動葉輪、從動舵輪、高壓水噴頭組、第一機械臂和第二機械臂；第一機械臂用于夾取蓮藕，夾取機械手機械爪上設置六維傳感器反饋給安裝高壓水噴頭的機械臂，安裝高壓水噴頭的機械臂用于對準蓮藕進行沖刷，通過雙機械臂協同對蓮藕精準沖洗并采出。本發明設置的基于機械臂的挖藕船的挖藕方法協同作業進行挖藕，并具有自走功能，是一種切實可行、高效的挖藕裝置，能大幅減輕人工勞動強度，提高挖凈率。

技術領域

本發明涉及農業機械中的挖藕機技術領域，具體涉及一種基于機械手的挖藕裝置，主要用于對蓮藕實現收獲，還涉及一種挖藕方法，控制機械手協同挖藕。

背景技術

蓮藕是一種水生經濟作物，用途廣泛，可以食用、藥用和觀賞等，是一種易種難收的重要水生蔬菜和特色農產品，一直深受人們喜愛，經濟價值可觀。但我國目前對蓮藕的挖掘主要靠人力勞動，人在挖掘過程中消耗體力過大，不能及時將藕挖出，每年都有大量蓮藕爛在田里，經濟損失較大。

蓮藕生長在水下深淤泥中，長期以來主要由人工用藕锨等工具挖出藕田表層淤泥，采挖蓮藕前需要將藕田中的水排干，挖掘過程中需要持續彎腰操作，經驗不豐富的藕農挖掘易損傷蓮藕，采挖勞動強度大，作業條件惡劣，效率低下。雖然藕農現在利用高壓水槍協助人工挖藕，降低了蓮藕損傷率，提高了蓮藕商品質量，但仍需持續彎腰操作，挖掘效率低，勞動強度大等問題依然存在，蓮藕的收獲環節已成為制約蓮藕生產發展的瓶頸問題。

目前市場上已經出現多種挖藕機，比如華中農業大學研制的挖藕機，以浮筒為底盤，結合汽油機水泵、管路、高壓噴嘴進行純水力沖刷，雖然結構輕便，但存在一定的局限性，在黏性土壤中挖藕效果不理想。相比浮筒式純水力沖刷挖藕機，船式機械手挖藕機更能提高挖藕機自走能力和挖藕效率，能有效改善南方黏性土壤環境下挖藕難問題。

因此，本領域技術人員致力于設計出一種，船式機械手挖藕機，改善了挖藕機在田間難以實現自走的問題，解決了靠純水力沖刷難以實現挖藕的困難。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明旨在提供一種基于雙機械臂協同，將水力沖刷與機械采取兩者結合，針對蓮藕在土壤中埋藏深，單純依靠沖刷挖法挖去的問題，增加了機械臂協同挖去，并通過葉輪驅動實現自走的挖藕。并設計了機械臂和沖刷協同挖藕的控制方法，挖凈率高，并解決了蓮藕難以尋找，僅使用機械臂易折斷蓮藕的問題。

為實現上述目的，本發明所采取的技術手段是：一種基于機械臂的挖藕船的挖藕方法，所述挖藕船船頭并排固定兩個機械臂，所述挖藕船內還設有控制機械臂的控制器，第一機械臂前端裝配機械爪，第二機械臂前端裝配高壓水噴頭，所述第一機械臂、第二機械臂包括前端機械臂和后端機械臂，所述前端機械臂和機械爪之間還連接有六維傳感器，后端機械臂通過基盤安裝于所述挖藕船船頭，所述后端機械臂和基盤之間、后端機械臂和前端機械臂之間均通過可轉動的轉動機構連接；所述基盤內、所述前端機械臂和六維傳感器之間均安裝可旋轉的旋轉機構；

所述機械爪包括基座、固定爪和活動爪，基座固定在六維傳感器背向前端機械臂一側，固定爪后端與基座固定連接，固定爪前端沿六維傳感器軸線方向延伸，活動爪與固定爪后端通過銷軸轉動連接，基座內還安裝有傳動機構，可驅動活動爪繞銷軸旋轉，所述六維傳感器用于測量三個軸向力Fx、Fy、Fz和繞軸向的力矩Mx、My、Mz，三個軸向分別被定義為平行于固定爪的z軸，分布于活動爪旋轉面的 x軸，垂直于活動爪旋轉面的y軸；

所述挖藕方法包括以下步驟：

S1.挖藕船駛入作業區間；

S2.控制器選擇第一機械臂，并初始化；

S3.控制器命令第一機械臂按以下方式動作：傳動機構驅動活動爪相對固定爪張開，前端機械臂和六維傳感器之間的旋轉機構驅動活動爪指向挖藕船正前方，基盤內的旋轉機構旋轉使固定爪繞基盤旋轉至挖藕船一側，使機械爪位于初始位置；