一种无土栽培绿色番茄一体化采收装置的制作方法

1.本发明具体是一种无土栽培绿色番茄一体化采收装置，涉及番茄采摘设备相关领域。


背景技术：

2.目前，随着无土栽培技术的不断发展，规模化室内无土栽培番茄的应用越来越多，然而，对于无土栽培来说，一般是将番茄无土栽培在栽培器皿中，而栽培器皿以规则的方式排列布置在培养桁架上，然而在采摘时，如果人工进行采摘，不仅工作量大，效率低，而且，由于桁架一般包括多层，因此，在人工采摘时具有诸多不便，影响采摘效率以及栽培的成本，同时难以实现规模化的栽培。


技术实现要素：

3.因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种无土栽培绿色番茄一体化采收装置。
4.本发明是这样实现的，构造一种无土栽培绿色番茄一体化采收装置，其包括水平移动轨道架、移动驱动座、支撑块、半圆弧形轨道、摘取移动器、摘取机械手和视觉监测机构，所述水平移动轨道架沿着各个番茄的栽培方向延伸的布置，所述水平移动轨道架上可滑动移动的布置有所述移动驱动座，所述移动驱动座的顶部固定设置有所述支撑块，其特征在于，所述支撑块上固定设置有竖直布置的所述半圆弧形轨道，所述半圆弧形轨道的外圆弧处可移动导向的设置有所述摘取移动器，所述摘取移动器上安装设置有所述摘取机械手，所述支撑块或者半圆弧形轨道上的朝向番茄植株的方向设置有视觉监测机构，所述视觉监测机构能够对番茄植株以及番茄植株上的番茄进行视觉检测并定位；还包括总控制器，所述移动驱动座、摘取移动器、摘取机械手和视觉监测机构均与所述总控制器控制连接，以便使得所述总控制器能够根据所述视觉监测机构监测定位的番茄植株的位置来控制移动驱动座的移动，并根据番茄植株上的番茄的位置来控制移动摘取移动器和摘取机械手。
5.进一步，作为优选，所述移动驱动座内设置有移动电机，所述移动电机的输出端连接行走齿轮，所述水平移动轨道架上布置有齿条，所述行走齿轮与所述齿条啮合；所述半圆弧形轨道上布置有弧形齿条，所述摘取移动器上布置有移动齿轮，所述移动齿轮与所述弧形齿条啮合，所述移动齿轮由移动电机驱动转动。
6.进一步，作为优选，所述弧形齿条的顶部设置有滑轨，所述摘取移动器上设置有移动滚轮，所述移动滚轮与所述滑轨导向配合，所述摘取移动器还包括移动本体，所述移动齿轮和移动滚轮均设置在所述移动本体上，所述移动本体的两侧设置有调节套，所述移动本体的底部设置有松紧卡，所述弧形齿条穿过所述松紧卡和移动本体之间围设的腔体，所述松紧卡的顶部穿过所述调节套设置，且所述松紧卡与所述调节套之间能够锁紧的设置，通过调节松紧卡伸入所述调节套的长度来调节所述移动本体与所述弧形齿条之间的间隙。
7.进一步，作为优选，所述摘取机械手包括安装臂、铰接臂、转动驱动器、伸缩杆和摘取手组，所述安装臂安装在所述移动本体上，所述安装臂的端部铰接连接所述铰接臂，所述铰接臂的端部铰接连接所述伸缩杆，所述伸缩杆的端部连接所述摘取手组，所述安装臂与所述铰接臂之间的铰接处、所述铰接臂与所述伸缩杆的铰接处均设置有所述转动驱动器，以便通过所述转动驱动器调节所述安装臂与铰接臂之间的角度、所述铰接臂与所述伸缩杆之间的角度。
8.进一步，作为优选，所述摘取手组包括抓手气缸、控制杆、固定盘、铰接杆、抓手杆、拉枝头和拉枝伸缩杆，所述抓手气缸缸体固定连接在伸缩杆上，所述抓手气缸的输出端连接所述控制杆，所述抓手气缸的缸体靠近输出端的一侧固定设置有所述固定盘，所述固定盘与所述控制杆同轴布置，所述固定盘的四周铰接设置有多个铰接杆，每个所述铰接杆的端部均铰接在相应的所述抓手杆的中部，所述控制杆的端部固定设置有连接盘，每个所述抓手杆的端部铰接连接在所述连接盘上，通过所述抓手气缸驱动控制杆伸缩移动，进而控制所述抓手杆的摆动，各个抓手杆圆周阵列布置，至少一个所述抓手杆上还固定设置有所述拉枝伸缩杆，所述拉枝伸缩杆的端部设置有所述拉枝头，所述拉枝头的端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距大于所述抓手杆端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距。
9.进一步，作为优选，所述伸缩杆、拉枝伸缩杆均采用伸缩气杆，所述抓手杆的端部还连接有橡胶材质的弧形抓手掌。
10.进一步，作为优选，所述视觉监测机构包括摆动气缸、安装卡座、摆动驱动轴、摆动板、伸缩电缸和视觉摄像头，所述摆动气缸固定安装在所述安装卡座上，所述摆动气缸的输出端连接所述摆动驱动轴，所述摆动驱动轴的输出端连接所述摆动板，所述摆动板上固定设置有与之垂直布置的伸缩电缸，所述伸缩电缸的输出端连接有所述视觉摄像头，所述安装卡座固定安装在所述支撑块或者半圆弧形轨道上。
11.进一步，本发明还提供了一种摘取机械手，其用于无土栽培绿色番茄一体化采收装置，所述摘取机械手包括安装臂、铰接臂、转动驱动器、伸缩杆和摘取手组，所述安装臂安装在所述移动本体上，所述安装臂的端部铰接连接所述铰接臂，所述铰接臂的端部铰接连接所述伸缩杆，所述伸缩杆的端部连接所述摘取手组，所述安装臂与所述铰接臂之间的铰接处、所述铰接臂与所述伸缩杆的铰接处均设置有所述转动驱动器，以便通过所述转动驱动器调节所述安装臂与铰接臂之间的角度、所述铰接臂与所述伸缩杆之间的角度；其特征在于，
12.所述摘取手组包括抓手气缸、控制杆、固定盘、铰接杆、抓手杆、拉枝头和拉枝伸缩杆，所述抓手气缸缸体固定连接在伸缩杆上，所述抓手气缸的输出端连接所述控制杆，所述抓手气缸的缸体靠近输出端的一侧固定设置有所述固定盘，所述固定盘与所述控制杆同轴布置，所述固定盘的四周铰接设置有多个铰接杆，每个所述铰接杆的端部均铰接在相应的所述抓手杆的中部，所述控制杆的端部固定设置有连接盘，每个所述抓手杆的端部铰接连接在所述连接盘上，通过所述抓手气缸驱动控制杆伸缩移动，进而控制所述抓手杆的摆动，各个抓手杆圆周阵列布置，至少一个所述抓手杆上还固定设置有所述拉枝伸缩杆，所述拉枝伸缩杆的端部设置有所述拉枝头，所述拉枝头的端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距大于所述抓手杆端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距。
13.进一步，作为优选，所述抓手杆为3
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6个。
14.进一步，作为优选，还包括摘取手组控制器，所述摘取手组控制器对摘取手组进行控制，在进行摘取时，所述拉枝伸缩杆驱动拉枝头伸至待抓取番茄的位置时，所述拉枝头拉住番茄处的番茄枝，并使得所述拉枝伸缩杆收缩，以便将番茄枝上的番茄拉至所述抓手杆围设的空间内，进而便于抓手杆抓取。
15.本发明具有如下优点：本发明提供的一种无土栽培绿色番茄一体化采收装置，与同类型设备相比，具有如下优点：
16.(1)本发明所述一种无土栽培绿色番茄一体化采收装置，其可以方便的实现番茄的自动抓取与采摘，利用移动驱动座在水平移动轨道架上移动，实现不同位置的番茄植株的摘取，简单方便，本发明采用半圆弧形轨道，半圆弧形的轨道结构可以适合每个番茄植株的形状，摘取移动器在半圆弧形轨道上移动，可以有效的对每个番茄植株的全面覆盖，便于摘取机械手进行摘取，提高控制方便性，并适应番茄植株的形状要求；
17.(2)本发明的摘取机械手，可以方便的实现摘取，总控制器能够根据所述视觉监测机构监测定位的番茄植株的位置来控制移动驱动座的移动，并根据番茄植株上的番茄的位置来控制移动摘取移动器和摘取机械手，实现自动的摘取，本发明的摘取机械手设置了拉枝伸缩杆和拉枝投，在进行摘取时，所述拉枝伸缩杆驱动拉枝头伸至待抓取番茄的位置时，所述拉枝头拉住番茄处的番茄枝，并使得所述拉枝伸缩杆收缩，以便将番茄枝上的番茄拉至所述抓手杆围设的空间内，进而便于抓手杆抓取，提高抓取效率与精度，同时不会对番茄产生大的抓持力，减少对番茄的伤害。
附图说明
18.图1是本发明的主视结构示意图；
19.图2是本发明的摘取手组结构示意图；
20.图3是本发明的视觉监测机构结构示意图；
21.图4是本发明的图1中的摘取移动器的局部放大结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合附图1
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4对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明通过改进在此提供一种无土栽培绿色番茄一体化采收装置，其包括水平移动轨道架1、移动驱动座2、支撑块3、半圆弧形轨道5、摘取移动器6、摘取机械手7和视觉监测机构4，所述水平移动轨道架1沿着各个番茄的栽培方向延伸的布置，所述水平移动轨道架1上可滑动移动的布置有所述移动驱动座2，如图1所示，移动驱动座2在水平移动轨道架1上左右滑动的连接，所述移动驱动座2的顶部固定设置有所述支撑块3，其特征在于，所述支撑块上固定设置有竖直上下方向布置的所述半圆弧形轨道5，所述半圆弧形轨道的外圆弧处可移动导向的设置有所述摘取移动器6，如图1，栽培番茄的桁架设置在半圆弧形轨道的前侧方向或者后侧方向，所述摘取移动器上安装设置有所述摘取机械手，所述支撑块或者半
圆弧形轨道上的朝向番茄植株的方向设置有视觉监测机构4，所述视觉监测机构能够对番茄植株以及番茄植株上的番茄进行视觉检测并定位；还包括总控制器，所述移动驱动座、摘取移动器、摘取机械手和视觉监测机构均与所述总控制器控制连接，以便使得所述总控制器能够根据所述视觉监测机构监测定位的番茄植株的位置来控制移动驱动座的移动，并根据番茄植株上的番茄的位置来控制移动摘取移动器和摘取机械手。
24.所述移动驱动座内设置有移动电机，所述移动电机的输出端连接行走齿轮，所述水平移动轨道架上布置有齿条，所述行走齿轮与所述齿条啮合；所述半圆弧形轨道上布置有弧形齿条24，所述摘取移动器上布置有移动齿轮30，所述移动齿轮30与所述弧形齿条24啮合，所述移动齿轮由移动电机驱动转动。
25.所述弧形齿条的顶部设置有滑轨25，所述摘取移动器上设置有移动滚轮，所述移动滚轮与所述滑轨导向配合，所述摘取移动器还包括移动本体26，所述移动齿轮和移动滚轮均设置在所述移动本体26上，所述移动本体的两侧设置有调节套28，所述移动本体的底部设置有松紧卡29，所述弧形齿条穿过所述松紧卡和移动本体之间围设的腔体，所述松紧卡的顶部穿过所述调节套设置，且所述松紧卡与所述调节套之间能够锁紧的设置，通过调节松紧卡伸入所述调节套的长度来调节所述移动本体与所述弧形齿条之间的间隙。
26.所述摘取机械手7包括安装臂27、铰接臂8、转动驱动器9、伸缩杆10和摘取手组11，所述安装臂27安装在所述移动本体上，所述安装臂27的端部铰接连接所述铰接臂8，所述铰接臂8的端部铰接连接所述伸缩杆10，所述伸缩杆10的端部连接所述摘取手组11，所述安装臂与所述铰接臂之间的铰接处、所述铰接臂与所述伸缩杆的铰接处均设置有所述转动驱动器，以便通过所述转动驱动器调节所述安装臂与铰接臂之间的角度、所述铰接臂与所述伸缩杆之间的角度。
27.所述摘取手组包括抓手气缸12、控制杆13、固定盘、铰接杆18、抓手杆14、拉枝头17和拉枝伸缩杆16，所述抓手气缸12缸体固定连接在伸缩杆上，所述抓手气缸12的输出端连接所述控制杆13，所述抓手气缸12的缸体靠近输出端的一侧固定设置有所述固定盘，所述固定盘与所述控制杆同轴布置，所述固定盘的四周铰接设置有多个铰接杆18，每个所述铰接杆18的端部均铰接在相应的所述抓手杆14的中部，所述控制杆13的端部固定设置有连接盘，每个所述抓手杆的端部铰接连接在所述连接盘上，通过所述抓手气缸12驱动控制杆伸缩移动，进而控制所述抓手杆的摆动，各个抓手杆圆周阵列布置，至少一个所述抓手杆上还固定设置有所述拉枝伸缩杆，所述拉枝伸缩杆的端部设置有所述拉枝头，所述拉枝头的端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距大于所述抓手杆端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距。
28.所述伸缩杆、拉枝伸缩杆均采用伸缩气杆，所述抓手杆的端部还连接有橡胶材质的弧形抓手掌15。
29.所述视觉监测机构包括摆动气缸20、安装卡座21、摆动驱动轴22、摆动板19、伸缩电缸24和视觉摄像头23，所述摆动气缸20固定安装在所述安装卡座21上，所述摆动气缸20的输出端连接所述摆动驱动轴22，所述摆动驱动轴22的输出端连接所述摆动板19，所述摆动板19上固定设置有与之垂直布置的伸缩电缸24，所述伸缩电缸24的输出端连接有所述视觉摄像头23，所述安装卡座21固定安装在所述支撑块或者半圆弧形轨道上。
30.此外，本发明还提供了一种摘取机械手，安装臂27、铰接臂8、转动驱动器9、伸缩杆
10和摘取手组11，所述安装臂27安装在所述移动本体上，所述安装臂27的端部铰接连接所述铰接臂8，所述铰接臂8的端部铰接连接所述伸缩杆10，所述伸缩杆10的端部连接所述摘取手组11，所述安装臂与所述铰接臂之间的铰接处、所述铰接臂与所述伸缩杆的铰接处均设置有所述转动驱动器，以便通过所述转动驱动器调节所述安装臂与铰接臂之间的角度、所述铰接臂与所述伸缩杆之间的角度；其特征在于，
31.所述摘取手组包括抓手气缸12、控制杆13、固定盘、铰接杆18、抓手杆14、拉枝头17和拉枝伸缩杆16，所述抓手气缸12缸体固定连接在伸缩杆上，所述抓手气缸12的输出端连接所述控制杆13，所述抓手气缸12的缸体靠近输出端的一侧固定设置有所述固定盘，所述固定盘与所述控制杆同轴布置，所述固定盘的四周铰接设置有多个铰接杆18，每个所述铰接杆18的端部均铰接在相应的所述抓手杆14的中部，所述控制杆13的端部固定设置有连接盘，每个所述抓手杆的端部铰接连接在所述连接盘上，通过所述抓手气缸12驱动控制杆伸缩移动，进而控制所述抓手杆的摆动，各个抓手杆圆周阵列布置，至少一个所述抓手杆上还固定设置有所述拉枝伸缩杆，所述拉枝伸缩杆的端部设置有所述拉枝头，所述拉枝头的端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距大于所述抓手杆端部与所述连接盘之间在控制杆轴线方向的间距。
32.作为较佳的实施例，所述抓手杆为3
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6个在本实施例中，所述抓手杆为4个。
33.此外，本发明还包括摘取手组控制器，所述摘取手组控制器对摘取手组进行控制，在进行摘取时，所述拉枝伸缩杆驱动拉枝头伸至待抓取番茄的位置时，所述拉枝头拉住番茄处的番茄枝，并使得所述拉枝伸缩杆收缩，以便将番茄枝上的番茄拉至所述抓手杆围设的空间内，进而便于抓手杆抓取。
34.本发明可以方便的实现番茄的自动抓取与采摘，利用移动驱动座在水平移动轨道架上移动，实现不同位置的番茄植株的摘取，简单方便，本发明采用半圆弧形轨道，半圆弧形的轨道结构可以适合每个番茄植株的形状，摘取移动器在半圆弧形轨道上移动，可以有效的对每个番茄植株的全面覆盖，便于摘取机械手进行摘取，提高控制方便性，并适应番茄植株的形状要求；本发明的摘取机械手，可以方便的实现摘取，总控制器能够根据所述视觉监测机构监测定位的番茄植株的位置来控制移动驱动座的移动，并根据番茄植株上的番茄的位置来控制移动摘取移动器和摘取机械手，实现自动的摘取，本发明的摘取机械手设置了拉枝伸缩杆和拉枝投，在进行摘取时，所述拉枝伸缩杆驱动拉枝头伸至待抓取番茄的位置时，所述拉枝头拉住番茄处的番茄枝，并使得所述拉枝伸缩杆收缩，以便将番茄枝上的番茄拉至所述抓手杆围设的空间内，进而便于抓手杆抓取，提高抓取效率与精度，同时不会对番茄产生大的抓持力，减少对番茄的伤害。
35.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
36.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。