一种基于Delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置

一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置，属于果园授粉机械设备领域。


背景技术：

2.猕猴桃营养成分含量丰富，广受民众喜爱，具有较高的营养价值和经济价值。在猕猴桃果园生产中，授粉作业属于劳动密集型工作，且作业质量关系到最后果实收成，直接影响果农收益；由于猕猴桃是异花授粉，在自然状态下风媒授粉坐果率低，因此要保证猕猴桃的品质和产量必须进行人工授粉；猕猴桃花期短，授粉期工作量大，而我国普遍存在人口老龄化等问题，导致授粉作业期劳动力短缺；目前的辅助授粉作业方式有电动喷粉器干粉喷施、花粉溶液雾化喷施等，存在对靶效果差、花粉利用率低、花粉消耗大，人力消耗大、劳动强度高等问题；猕猴桃花粉粒细小且收集成本较高，现有的机械化授粉作业装置提高了授粉作业效率，但在机械化作业过程中，采用连续恒量授粉，造成花粉的额外损耗，成本较高。
3.目前的猕猴桃授粉装置不能实现精准授粉，花粉消耗大、利用率低。因此，为了提高授粉效率与授粉质量，提高花粉利用率，需设计一种花粉形态和授粉量需求相匹配的轻巧、快速精准作业装置。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足和缺陷，本实用新型提供了一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置，利用delta机械臂运动轻快、定位精确的特性，实现猕猴桃花朵的快速、精准对靶授粉。
5.本实用新型针对猕猴桃授粉所采用的技术方案是一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置，包括1、授粉器2、delta机械臂3、控制器4、识别相机5、搭载平台5个部分。其中：授粉器1的连接座103与delta机械臂2的动平台201上平面相固接，delta机械臂2的电机座205与搭载平台5上平面相固接，控制器3的树莓派外壳302与搭载平台5 上平面相固接，相机支架402与搭载平台5前平面相固接。
6.授粉器1包含授粉器壳体101、风机102、连接座103。其中，授粉器壳体101、连接座 103由工程塑料制成。风机102与授粉器壳体101相固接，位于授粉器壳体101底部，连接座103与授粉器壳体101相固接，位于授粉器壳体中部外侧。其有益效果是结构紧凑，便于跟随delta机械臂2移动，提高授粉作业运动过程中的稳定性。
7.delta机械臂2包含动平台201、从动臂202、关节连接轴203、主动臂204、电机座205、步进电机206、电机轴盘207。其中，动平台201、关节连接轴203、主动臂204由工程塑料制成，电机座205由角钢制成。动平台201与三个从动臂202通过球铰相铰接，从动臂202 与关节连接轴203通过球铰相铰接，关节连接轴203与主动臂204相固接，主动臂204与电机轴盘207相固接，电机轴盘207与步进电机206电机轴相固接，电机座205与搭载平台5 上平面相固接。其有益效果是结构轻巧，有效提高授粉效率，使授粉器移动更加精准平稳。
8.控制器3包含树莓派301、树莓派外壳302。其中，树莓派外壳302由工程塑料制成。树莓派外壳302与搭载平台5上平面相固接。其有益效果是运算速度快，可根据目标花朵空间坐标对delta机械臂2进行准确的运动规划；体积小，节省空间；成本低。
9.识别相机4包含双目相机401、相机支架402。其中，相机支架402由工程塑料制成。相机支架402与搭载平台5前平面相固接，双目相机401与相机支架402上平面相固接。双目相机401对作业范围内的猕猴桃花朵拍照并进行识别，计算并输出目标花朵的空间坐标，规划授粉顺序。其有益效果是保证相机稳定性，为授粉作业提供目标花朵的精确三维坐标，有助于delta机械臂进行准确的运动规划。
10.搭载平台5与电机座205、相机支架402、树莓派外壳302相固接。其有益效果是使得装置便于移动，可直接搭载于多种移动平台，适用性广。
11.本实用新型一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置的工作原理是：
12.在授粉作业的过程中，delta机械臂2处于原位，即动平台201上平面距离搭载平台5 上平面300mm处；双目相机401对视野范围内目标花朵进行识别、选取、定位，给定目标花朵空间坐标；控制器3根据花朵空间坐标按照由左到右、由下到上的规则对花朵授粉顺序进行规划，并对delta机械臂2进行运动规划；装置按照授粉顺序进行授粉作业，控制器3 控制电机206工作，电机206带动主动臂204运动，主动臂204通过关节连接轴203带动从动臂202移动，从动臂202带动动平台201移动，动平台201带动授粉器1移动至第一次序目标花朵正下方50mm处；授粉器风机102工作，将花粉吹向花朵，完成第一次序花朵授粉作业；随后，控制器3控制电机206工作，带动主动臂204运动，主动臂204通过关节连接轴203带动从动臂202移动，从动臂202带动动平台201移动，动平台201带动授粉器1向下移动200mm，再移动至第二次序目标花朵正下方50mm处，授粉器风机102工作，完成第二次序花朵授粉作业；以此类推，控制器3控制delta机械臂2带动授粉器1按照授粉顺序，依次对目标花朵进行授粉作业；待完成双目相机401视野范围内所有花朵授粉作业后，控制器3控制电机206工作，带动主动臂204运动，主动臂204通过关节连接轴203带动从动臂202移动，从动臂202带动动平台201移动，动平台201带动授粉器1回归原位，完成授粉作业。
附图说明
13.图1为一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置的总览图。
14.图2为一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置的安装结构图。
15.图3为授粉器1的结构图。
16.图4为delta机械臂2的结构图。
17.图5为搭载平台5与步进电机206的安装结构图。
18.图6为搭载平台5与控制器3的安装结构图。
19.图7为搭载平台5与识别相机4的安装结构图。
具体实施方式
20.下面结合附图1～7对本实用新型作更进一步的说明：
21.一种基于delta机械臂的猕猴桃对靶授粉作业装置，包括授粉器1、delta机械臂2、控制器3、识别相机4、搭载平台5五个部分。授粉器1采用气吹式干粉授粉器，具体结构包含
授粉器壳体101、风机102、连接座103，其中，授粉器壳体101、连接座103由工程塑料制成。授粉器1需要将花粉吹向花朵，可根据实际需求采用其他种类的授粉器；delta机械臂2的具体结构中包含动平台201、从动臂202、关节连接轴203、主动臂204、电机座205、步进电机206、电机轴盘207，其中，动平台201、关节连接轴203、主动臂204由工程塑料制成，电机座205由角钢制成；控制器3的具体结构包含树莓派301、树莓派外壳302，其中，树莓派外壳302由工程塑料制成；识别相机4具体结构中包含双目相机401、相机支架 402，其中，相机支架402由工程塑料制成；搭载平台5由铝板制成，可装载于不同移动平台，拆装方便。
22.所述授粉器1的连接座与delta机械臂2的动平台201相固接，delta机械臂2的电机座205与搭载平台5的上平面相固接。动平台201与三个从动臂202通过球铰相铰接，从动臂202与关节连接轴203通过球铰相铰接，关节连接轴203与主动臂204相固接，主动臂 204与电机轴盘207相固接，电机轴盘207与步进电机206电机轴相固接，步进电机206通过电机座205与搭载平台5固接。树莓派外壳302与搭载平台5上平面相固接。相机支架 402与搭载平台5前平面相固接，双目相机401与相机支架402上平面相固接。
23.在授粉作业的过程中，delta机械臂2处于原位，即动平台201上平面距离搭载平台5 上平面300mm处；双目相机401对视野范围内目标花朵进行识别、选取、定位，给定目标花朵空间坐标；控制器3根据花朵空间坐标按照由左到右、由下到上的规则对花朵授粉顺序进行规划，并对delta机械臂2进行运动规划；装置按照授粉顺序进行授粉作业，控制器3 控制电机206工作，电机206带动主动臂204运动，主动臂204通过关节连接轴203带动从动臂202移动，从动臂202带动动平台201移动，动平台201带动授粉器1移动至第一次序目标花朵正下方50mm处；授粉器风机102工作，将花粉吹向花朵，完成第一次序花朵授粉作业；随后，控制器3控制电机206工作，带动主动臂204运动，主动臂204通过关节连接轴203带动从动臂202移动，从动臂202带动动平台201移动，动平台201带动授粉器1向下移动200mm，再移动至第二次序目标花朵正下方50mm处，授粉器风机102工作，完成第二次序花朵授粉作业；以此类推，控制器3控制delta机械臂2带动授粉器1按照授粉顺序，依次对目标花朵进行授粉作业；待完成双目相机401视野范围内所有花朵授粉作业后，控制器3控制电机206工作，带动主动臂204运动，主动臂204通过关节连接轴203带动从动臂202移动，从动臂202带动动平台201移动，动平台201带动授粉器1回归原位，完成授粉作业。
24.本实用新型搭载平台5可装载于不同移动平台，拆装方便，适用性广。
25.本实用新型可以根据使用需求的不同而装填不同的花粉，满足棚架种植模式作物授粉需求，结构可靠、作业高效、对靶精准、高度智能化。
26.对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。