[發明專利]紅花花絲咬合式并聯采摘機器人

有效

• 申請號: 202010896809.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111955164B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張振國;朱文超;邱敬文;楊雙平;郭俊先;張學軍;韓長杰;袁盼盼
• 申請（專利權）人: 新疆農業大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;徐林

本發明涉及一種紅花花絲咬合式并聯采摘機器人。采摘機器人包括移動平臺、全向獨立轉向輪、咬合式并聯采摘裝置、花絲采集箱、視覺導航識別系統和電控系統；四組咬合式并聯采摘裝置以移動平臺的中心為圓心周向均勻分布；咬合式并聯采摘裝置包括并聯桿機構和咬合式采收機構；并聯桿機構包括連桿驅動步進電機、主動連桿、從動連桿、動平臺和“十”字架；咬合式采收機構包括咬合式采收機構殼體、擬合進花罩、咬合裝置、咬合裝置驅動電機和吸花軟管。本發明利用并聯桿機構進行精確對花，再利用咬合式采收機構進行完整切割，提高了機器人采摘效率及降低紅花花絲破碎率，對解決勞動力不足，降低工人勞動強度，提高生產效率有著積極的作用。

技術領域

本發明屬于農業機械技術領域，涉及一種紅花花絲咬合式并聯采摘機器人。

背景技術

紅花是我國特色的經濟作物，其中紅花花絲具有重要的藥用價值和經濟價值，需求量不斷增大。因此，紅花種植面積迅速擴大。目前國內主要種植的紅花單株就有20到50朵不等的紅花果球，且花絲采摘后會再次長出，需連續采摘3-5次，勞動強度大，且紅花采摘季勞動力緊缺，人工采摘時一次只能采摘一朵紅花的花絲，采摘效率低下，從而導致紅花花絲采摘問題是目前紅花產業化的發展瓶頸。目前紅花花絲機械化采摘機具主要有氣吸式、氣力式、梳齒式、對輥式和剪切式的手持或背負的采摘機械，效率還是比較低下，推廣應用難度大，無法滿足人們對紅花花絲機械化采摘的需求。

剪切式紅花花絲采收方式是一種高效的采收方式，但是剪切式紅花花絲采收機存在花絲破損率高的問題。因此，為解決剪切式紅花花絲采收破碎率高的問題，設計了一種咬合式紅花花絲采收方式。采用此種咬合方式可以將紅花花絲咬合完全包裹在采收裝置內，實現花絲的完整切割，且為單次切割，切割后的紅花花絲被負壓風機通過管道及時吸走，可大大降低花絲破損率。

同時，隨著自動化技術應用到農業生產的各項環節中，農業自動化和智能化越來越受到人們的關注，其中農業機器人是典型的自動化和智能化的產物。未來農業、工業等各個領域的機器人技術必將在其領域發揮巨大的作用，機器人技術的成熟和發展必將推動社會的巨大進步。同時傳統農業機械也逐漸開始朝高度自動化和智能化方向發展，標志著農業生產轉向自動化和智能化方向發展，農業機器人已經成為節省大量人力資源的重要工具，可減輕工人勞動強度和勞動力成本，提高農業采摘作業效率。

目前，大多數紅花采摘主要還是由人工完成，采摘作業勞動強度大，環境惡劣，而農業采摘機器人是適應復雜環境的綜合性系統，能夠作為高效采摘的載體。同時，采摘機構是完成采摘作業的基礎性構件，其決定采摘機器人采摘性能。目前應用較多的是關節型機械臂，能夠到達空間任意位置。但是關節型機械臂體積和重量較大，控制難度大，采摘運動速度低，制造成本高昂。并聯機構具有結構緊湊、無累積誤差、運動調整速度高等優點，己廣泛應用在農業機械上，實現末端采摘口姿態的快速調整，完成精準對花操作。

目前紅花種植模式多樣，花球分布不規范，為紅花自動化及智能化采摘帶來極大的挑戰，因此需要采用多種傳感器來探明紅花花絲的空間位置信息，為并聯機構精準定位采摘提供參考。而視覺傳感器是非常常用的外部傳感器，可以準確地獲取紅花植株的外部圖像信息，經過圖像處理得到控制執行機構運動的參數，運用十分廣泛，能實現對花絲的成功采摘，能準確地識別目標果實，并獲得目標果實的空間位置。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的是提供一種紅花花絲咬合式并聯采摘機器人，運用數字圖像處理技術和定位目標，通過標定建立目標在圖像中的位置與并聯桿機構運動控制的關系，完成對并聯桿機構的運動控制，從而利用并聯桿機構進行精確對花，再利用咬合式采收機構進行完整切割，提高了機器人采摘效率及降低紅花花絲破碎率。該并聯采摘機器人對解決勞動力不足，降低工人勞動強度，提高生產效率有著積極的作用。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種紅花花絲咬合式并聯采摘機器人，包括移動平臺1、全向獨立轉向輪2、咬合式并聯采摘裝置3、花絲采集箱4、視覺導航識別系統5和電控系統6。