全文摘要
一种草莓采摘机器，履带车上板面前方设有工作台，上板面后方固连支撑架；支撑架下方固连收集箱，支撑架上端平台中心位置固连摄像头，工作台与行星轮系连接，行星轮系通过电机驱动，工作台上固连升降机构，升降机构连接机械臂，机械臂前端固连采摘装置，采摘装置下放开口处设有一喇叭口，喇叭口下方连接收集管，收集管连接收集箱。遥控机器运行到指定位置，摄像头对附近的草莓进行图像采集并进行分析运算，估算草莓成熟程度，如符合采摘条件，则对其定位，根据定位机器运动到合适位置后，工作平台调整位置，机械臂动作，剪刀张开，将草莓果柄剪断，草莓掉落收集软管中，进入收集箱，该机器实现自动化，取代人工，可减少劳动量，提高效率。
主设计要求
1.一种草莓采摘机器，包括履带车（1），其特征在于，履带车（1）上板面前方设有工作台（3），上板面后方固连支撑架（9）；支撑架（9）下方固连收集箱（8），支撑架（9）上端平台中心位置固连摄像头（10），工作台（3）与行星轮系（2）通过轴承连接，行星轮系（2）由电机驱动，工作台（3）上固连升降机构（4），升降机构（4）上固联机械臂（5），机械臂（5）前端固连采摘装置（6），采摘装置（6）下放开口处设有一喇叭口（11），喇叭口（11）下方连接收集管（7），收集管（7）连接收集箱（8）。
设计方案
1.一种草莓采摘机器，包括履带车（1），其特征在于，履带车（1）上板面前方设有工作台（3），上板面后方固连支撑架（9）；支撑架（9）下方固连收集箱（8），支撑架（9）上端平台中心位置固连摄像头（10），工作台（3）与行星轮系（2）通过轴承连接，行星轮系（2）由电机驱动，工作台（3）上固连升降机构（4），升降机构（4）上固联机械臂（5），机械臂（5）前端固连采摘装置（6），采摘装置（6）下放开口处设有一喇叭口（11），喇叭口（11）下方连接收集管（7），收集管（7）连接收集箱（8）。
2.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，所述的固连为焊接、螺栓连接、胶粘方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，所述的电机通过同步带减速后带动行星轮系（2）的转动,其中电机装于收集箱中间凹缺处。
4.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，所述的升降机构（4）由电机（12）与丝杠（13）驱动，丝杠（13）位于工作台（3）中心，丝杠（13）外圆周线上均匀分布三根固定光杆（14），丝杠（13）连接升降机构（4）中心，三根光杆（14）贯穿升降机构（4）对工作台（3）进行固定。
5.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，所述的机械臂为可三维方向转动机械臂，由内部舵机驱动。
6.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，所述的采摘装置（6）由凸轮、弹簧、剪刀手组成。
7.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，所述的摄像头（10）与控制中心树莓派相连，固定在工作台上。
8.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，首先通过控制机械臂上的舵机来控制机械臂向已经定位的草莓位置运动，接着通过凸轮转动，带动机械臂上的剪刀手闭合，通过弹簧使其再度张开，完成采摘动作。
9.根据权利要求1所述的一种草莓采摘机器，其特征在于，所述的履带车（1）为可遥控的移动车，具有GPS定位模块，由树莓派进行控制。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于农用机械技术领域，具体涉及一种草莓采摘机器。
背景技术
我国是世界上草莓野生资源最丰富的国家，很早就开始利用野生草莓，目前我国的草莓种植面积已居世界第一位。我国传统的草莓栽培方式都是以地面垄作栽培为主，但由于地面环境复杂，容易遮挡草莓，不利于草莓采光生长和采摘，且采摘时果农要一直低头、弯腰，很多果农因此患上了腰肌劳损，沉重的采收劳动也使广大果农苦不堪言。
随着科技的发展，我国逐渐推广使用草莓高架栽培技术，虽然说高架草莓栽培技术相对传统草莓采摘，可对以上情况有所改善；但在实际的生产过程中，采收草莓必须将果实连同果柄一起摘下，并用手指将草莓果柄切断，仍是一个劳动量相当大的环节。因此急需开发一种针对高架栽培草莓采摘的自动化、智能化的机器人装备，来提升草莓采摘的效率，降低人工作业的劳动强度。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种草莓采摘机器，解决现有技术草莓在采摘过程中，以人工为主，劳动量大，效率低的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种草莓采摘机器，包括履带车，履带车上板面前方设有工作台，上板面后方固连支撑架；支撑架下方固连收集箱，支撑架上端平台中心位置固连摄像头，工作台与行星轮系通过轴承相连，行星轮系通过电机驱动，工作台上固连通过升降机构，升降机构通过连接机械臂，机械臂前端固连采摘装置，采摘装置下放开口处设有一喇叭口，喇叭口下方连接收集管，收集管连接收集箱。
一种草莓采摘机器，硬件系统模块基于树莓派（Rasphberry Pi）3B开发平台进行设计，主要包括控制器模块、电源模块、避障模块、电机驱动模块、导航定位模块以及视觉模块等。
所述的固连为焊接、螺栓连接、胶粘方式连接。
所述的电机固定在工作台的最上方，通过丝杠带动行星轮系的转动。
所述的升降机构由电机与丝杠驱动，丝杠位于工作台中心，丝杠外圆周线上均匀分布三根固定光杆，丝杠连接升降台中心，三根光杆贯穿升降台。
所述的机械臂为可三维方向转动机械臂，由内部电机驱动。
所述的采摘装置由凸轮、弹簧、剪刀手组成。
所述的摄像头与控制中心树莓派相连，对机器附近的草莓进行图像采集。
所述的采摘装置由机械臂上的舵机来控制机械臂向定位的草莓位置运动，接着通过凸轮转动，带动机械臂上的剪刀手闭合，通过弹簧使其再度张开，完成采摘动作。
所述的履带车为可遥控的移动车，具有GPS定位模块，由树莓派进行控制。
本实用新型的有益效果是：
在采摘草莓的过程中，实现自动化，取代人工，减少劳动量，提高效率，同时车身采用履带式的结构，可使机器人平稳运行，可应用于复杂地形操作，具有很好的实用性和推广应用价值。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型履带车结构示意图；
图3为本实用新型工作台结构示意图1；
图4为本实用新型采摘装置结构示意图。
图5为本实用新型采摘装置结构示意图2。
图6为本实用新型控制原理示意图。
其中，1为履带车；2为行星轮系；3为工作台；4为升降机构；5为机械臂；6为采摘装置；7为收集软管；8为收集箱；9为支撑架；10为摄像头；11为喇叭口；12为电机，13为丝杠，14为光杆。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步叙述。
如图1、2、3、4所示，一种草莓采摘机器，包括履带车1，履带车1上板面前方设有工作台3，上板面后方固连支撑架9；支撑架9下方固连收集箱8，支撑架9上端平台中心位置固连摄像头10，工作台3与行星轮系2连接，行星轮系2通过电机驱动，工作台3上固连通过升降机构4，升降机构4通过连接机械臂5，机械臂5前端固连采摘装置6，采摘装置6下放开口处设有一喇叭口11，喇叭口11下方连接收集管7，收集管7连接收集箱8。
所述的固连为焊接、螺栓连接、胶粘方式连接。
所述的电机通过同步带减速后带动行星轮系2的转动。
所述的升降机构4由电机与螺杆驱动，螺杆位于工作台中心，螺杆外圆周线上均匀分布三根固定光杆，螺杆螺纹连接升降台中心，三根光杆贯穿升降台。
所述的机械臂为可三维方向转动机械臂，由内部电机驱动。
所述的采摘装置6由凸轮、弹簧、剪刀手组成。
所述的摄像头9连接控制中心树莓派，进行草莓图像采集。
所述的采摘装置6通过凸轮转动，带动剪刀手闭合、张开。
所述的履带车1为可遥控的移动车，具有GPS定位模块，由树莓派进行控制。
本实用新型的工作原理是：
由于履带车运行平稳，适应性强，能实现二维平面内的自由移动，还可以应用于复杂地形操作，所以机器人底座采用了履带式移动。电机通过同步带减速后带动行星轮的转动，实现工作台的平稳转动；同时利用丝杆的转动实现平台的缓慢升降，并配合三根固定光杆来保证平台的稳定升降。机器人的顶端安装摄像头可获取草莓图像，并将获取的图像经图像处理之后得出是否成熟，对成熟的草莓进行定位；工作台上搭载有采摘机械手，机械手前端搭载剪刀与收集软管，可对定位好的草莓进行采摘；同时机械手前端的剪刀下方设有收集软管，采摘下的草莓可顺采摘软管进入机器人的收集装置内。
实施步骤：
步骤S101：通过手机遥控使机器人运行到指定位置，机器人顶端的摄像头自动转动对附近的草莓进行图像采集，并采用深度学习的方法对其进行分析，与预先设定的草莓成熟颜色区域进行对比，估算出草莓的成熟程度，确定是否对其进行采摘，如果要进行采摘，则对其进行定位。
步骤S102：根据定位机器人运动到合适位置后，工作平台根据得到的位置信息，其上的电机转动，同时带动丝杆一并转动，使机械臂所在平台上下运动，接着机械臂做出对应的升降旋转等调整，达到一个合适采摘高度及及角度。
步骤S103：根据得到的定位信息，机械臂动作，运动到指定位置，剪刀张开，使草莓果柄落入剪刀张开的范围内，接着剪刀动作，将草莓果柄剪断。
步骤S104：草莓果柄剪断后，草莓掉落到剪刀正下方的收集软管中，并顺收集软管进入到收集装置中，完成对草莓的采摘。
步骤S105：接着，摄像头继续采集信息，控制机器人进行采摘工作。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920052820.3
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:87(西安)
授权编号:CN209527208U
授权时间:20191025
主分类号:A01D 46/30
专利分类号:A01D46/30
范畴分类:12A;
申请人:陕西科技大学
第一申请人:陕西科技大学
申请人地址:710021 陕西省西安市未央区大学园区陕西科技大学
发明人:郭磊;郑永飞;李文飞;何波;孙建功
第一发明人:郭磊
当前权利人:陕西科技大学
代理人:高亦哲
代理机构:61202
代理机构编号:西安西达专利代理有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计