[發明專利]紅花全域多模塊智能采收機器人及其控制方法

在審

• 申請號: 202111200117.0
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113796204A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 張振國;趙敏義;朱文超;楊雙平;韓長杰;郭俊先;張學軍;邢振宇;郭全峰
• 申請（專利權）人: 新疆農業大學
• 主分類號: A01D46/00
• 分類號: A01D46/00;A01D46/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于農業機械領域，涉及一種紅花全域多模塊智能采收機器人及其控制方法。采收機器人包括機架、全域紅花采收模塊、輔助模塊和控制系統；機架包括主機架、模塊拓展架、行走輪組和拓展架安裝軌；全域紅花采收模塊包括花絲收集裝置、末端執行器組和末端執行器導向安裝架；控制系統包括衛星定位系統、采收模塊對行定位系統和控制模塊。本發明通過模塊可拓展化設計，掛載多個間距可調的采收模塊，實現多行紅花靈活采收；多調節機構并行，提高采收靈活性；利用調平裝置實現不同坡度適應；根據紅花植株模型布置不同規格的末端執行器，實現紅花全域的分段采收，提高采摘效率；刀具精細分區設計，推切一體式，花絲分段精準切割，提高花絲切削質量。

技術領域

本發明屬于農業機械技術領域，特別涉及一種紅花全域多模塊智能采收機器人及其控制方法。

背景技術

紅花是我國特色的經濟作物，藥用價值和經濟價值高，需求量不斷增大。隨著衛星導航技術發展，紅花種植模式逐步規范，紅花種植可根據衛星導航規劃路徑，等行距規范種植逐漸推廣，為采收機器人的多行同步作業奠定了基礎；然而，由于不同紅花種植區域種植模式不同，加之植株生長、自然環境影響等因素，造成紅花種植行距不盡相同，導致紅花的多行機械化采收實時調整困難，無法進行多行采收，極大限制了采收機器人采收效率的提升；另外現有的裝置基本采用單個或者多個機械臂進行采收，暫未見根據紅花果球分布規律進行仿形采收的機具，無法同時采收多個果球上的花絲，也限制了紅花采收效率的提升；當前紅花采摘機器人的末端執行器切削方式較為粗糙，對通過對花裝置的縮頸切削情況不理想，切削范圍過大且刀具轉速要求高，造成花絲采凈率較低。

如中國發明專利申請“一種直角坐標紅花采摘機器人”，申請號：CN 109673263 A，雖然一定程度上實現了紅花的自動化采摘，但單支機械臂效率較低，采摘速度較慢；中國發明專利申請“紅花花絲咬合式并聯采摘機器人”，申請號：CN 111955164 A，布置有四只機械臂，但單只機械臂對應的工作區域較大，機械臂運動頻繁，不利于采收效率的進一步提高；且現有紅花采摘機器人多為單行采摘，難以拓展到多行采摘。

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全域多模塊智能采收機器人及其控制方法。采用標準化可拓展的模塊化設計，可根據不同的紅花種植模式，有選擇的加裝多個采收模塊，通過衛星定位系統獲取種植時的規劃路徑，并利用單目相機實時識別種植行距，實時調節采收模塊間距，對紅花種植行進行行距可調的多行采收；單個采收模塊采用全域設計，針對紅花的果球分布模式，將果球分布范圍劃分多個果球分布高度不同的采摘格，每個采摘格對應一個完全覆蓋果球分布高度的末端執行器，實現紅花植株全域的分段分格采收；通過刀具精細分區，利用單電機實現花絲的推攏-聚集-切削，降低刀具轉速要求，提高切削質量。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種紅花全域多模塊智能采收機器人，包括機架1、全域紅花采收模塊2、輔助模塊3和控制系統4；

所述機架1包括主機架1-1、模塊拓展架1-2、行走輪組1-3、拓展架安裝軌1-4和調平伸縮桿1-5；

主機架1-1與安裝于下部的全域紅花采收模塊2中軸線重合；四個所述行走輪組1-3分別固接于所述主機架1-1四個支撐腿末端。

所述主機架1-1上端設有一對左右對稱的調平桿支撐架1-1-1。

所述拓展架安裝軌1-4包括拓展架安裝A軌1-4-1和拓展架安裝B軌1-4-2。

所述全域紅花采收模塊2包括花絲收集裝置2-1、末端執行器導向安裝架2-2和末端執行器組2-3；所述末端執行器組2-3包括多個直線排布的采摘末端執行器單體2-3-1。