[发明专利]温室果蔬的机器人采摘-接运协同作业系统与控制方法

权利要求书

1.一种温室果蔬的机器人采摘-接运协同作业系统，包括位于栽培槽中的采摘机器人（4）和接运机器人（5），其特征在于：还设有电磁导引系统和碰撞式卡接装置；电磁导引系统包括电磁导引第1支线（1）、电磁导引第2支线（2）、电磁导引第3支线（3）直至电磁导引第n直线（a），第1支线非自动复位行程开关（10）、第2支线非自动复位行程开关（9）、第3支线非自动复位行程开关（8）直至第n支线非自动复位行程开关（b），储放处理区行程开关（11）、电磁导引主线（6）、导引主线回路（7）、导引信号发生器（12）和导引支线回路（13）；电磁导引主线6自导引信号发生器（12）的信号端接出，并沿温室干道的地下埋设，电磁导引主线（6）与导引主线回路（7）连通，导引主线回路（7）接入信号发生器（12）的地端；第1支线非自动复位行程开关（10）、第2支线非自动复位行程开关（9）、第3支线非自动复位行程开关（8）直至第n支线非自动复位行程开关（b）的两触点分别与电磁导引主线（6）和电磁导引第1支线（1）、电磁导引第2支线（2）、电磁导引第3支线（3）直至电磁导引第n支线（a）连接，储放处理区行程开关（11）的两触点与电磁导引主线（6）连接，电磁导引第1支线（1）、电磁导引第2支线（2）、电磁导引第3支线（3）直至电磁导引第n支线（a）分别沿各栽培槽间通道的地下依次埋设，电磁导引第1支线（1）、电磁导引第2支线（2）、电磁导引第3支线（3）直至电磁导引第n支线（a）分别与各自的导引支线回路（13）连通，各导引支线回路（13）接入信号发生器（12）的地端；第1支线非自动复位行程开关（10）、第2支线非自动复位行程开关（9）、第3支线非自动复位行程开关（8）直至第n支线非自动复位行程开关（b）仅能由采摘机器人（4）正向到达相应位置时触发使其两触点闭合，第1支线非自动复位行程开关（10）、第2支线非自动复位行程开关（9）、第3支线非自动复位行程开关（8）直至第n支线非自动复位行程开关（b）仅能由采摘机器人（4）反向到达相应位置时复位使其两触点断开；碰撞式卡接装置包括碰撞卡接器和锁环（22）；碰撞卡接器由外壳（18）、碰杆（19）、卡勾（20）、弹簧转销（21）、端盖（24）、弹簧（25）、滑杆（27）和电磁铁（32）组成；碰撞式卡接器通过外壳（18）固定于采摘机器人后部车体（17）上，锁环（22）固定于接运机器人前部车体（23）上，在端盖（24）与滑杆（27）的轴环（26）之间安装弹簧（25），滑杆（27）通过螺纹与碰杆（19）固定，两对称卡勾（20）通过弹簧转销（21）安装于采摘机器人后部车体（17）上，在碰杆（19）前部径向开有销孔（30），后部车体17上安装有电磁铁（31）。

2.根据权利要求1所述的一种温室果蔬的机器人采摘-接运协同作业系统，其特征在于：电磁导引第1支线（1）、电磁导引第2支线（2）、电磁导引第3支线（3）直至电磁导引第n支线（a）相互隔离，电磁导引第1支线（1）、电磁导引第2支线（2）、电磁导引第3支线（3）直至电磁导引第n支线（a）的各自导引线回路（13）仅在信号发生器12地端接触。

3.根据权利要求1所述的一种温室果蔬的机器人采摘-接运协同作业系统的控制方法，其特征在于包括如下具体步骤：

（1）初始状态

作业前采摘机器人（4）与接运机器人（5）在储放区内，碰撞式卡接装置处于卡接状态；

（2）电磁导引沿温室干道正向行进

信号发生器（12）给电磁导引主线（6）通以单频交流电流，在电磁导引主线6周围产生交变电磁场，采摘机器人（4）与接运机器人（5）上的探测线圈检测此电磁场并使采摘机器人（4）与接运机器人（5）沿着电磁导引主线（6）所在的温室干道正向运动；

（3）电磁导引进入栽培槽间通道

当采摘机器人（4）到达相应位置并触发第1支线非自动复位行程开关（10）后，第1支线非自动复位行程开关（10）的两处点接合，同时由互锁电路保证除第1支线非自动复位行程开关（10）以外的第2支线非自动复位行程开关（9）、第3支线非自动复位行程开关（8）直至第n支线非自动复位行程开关（b）的两触点处于断开状态；信号发生器（12）给电磁导引第1支线（1）通以单频交流电流，在电磁导引第1支线（1）周围产生交变电磁场，采摘机器人（4）与接运机器人（5）上的探测线圈检测此电磁场并使采摘机器人（4）与接运机器人（5）进入电磁导引第1支线（1）所被埋设的栽培槽间通道进行作业；

（4）果实采摘与分级放置

采摘机器人（4）采摘果实后，根据采摘机器人（4）上的检测系统所获得的果实大小、重量和缺陷信息对果实进行分类，并放入相应子果箱（14）内；

（5）接运机器人与采摘机器人的脱开

当一定位置的果实采摘完毕，采摘机器人（4）与接运机器人（5）沿该栽培槽间通道前进，继续完成果实采摘和分级放入果箱作业，直至接运机器人（5）的子果箱（14）内果实放满；当接运机器人（5）的子果箱（14）内果实放满后，电磁铁（31）通电后其推杆缩回，碰杆（19）在弹簧（25）的推力作用下相对外壳（18）弹出，两卡勾（20）由与碰杆的柱面（29）接触转入与碰杆的锥面（28）接触，使两卡勾（20）在弹簧转销（21）的弹力作用下张开，接运机器人（5）与采摘机器人（4）脱开，此时，电磁铁（31）断电使其推杆弹出；

（6）果实的温室内移运和分类卸果

接运机器人（5）沿电磁导引第1支线（1）反方向行走，当接运机器人（5）反方向行走至相应位置触发储放处理区行程开关（11），接运机器人（5）停止行走，果箱转轴（15）转动，各子果箱门（16）相继打开，将果实分类放置入储放处理区内；

（7）接运机器人与采摘机器人的定位寻找与接合

而后，接运机器人（5）检测到电磁导引主线（6）和电磁导引第1支线（1）的交变电磁场，进而沿电磁导引主线（6）和电磁导引第1支线（1）正向行走进入电磁导引第1支线（1）所被埋设的栽培槽间通道，直至固定于接运机器人前部车体（23）上的锁环（22）撞击采摘机器人（4）上的碰杆（19），碰杆（19）和滑杆（27）相对外壳（18）缩回，直至销孔（30）到达正对电磁铁（31）的推杆位置，电磁铁（31）的推杆在电磁铁（31）内置弹簧的作用下插入销孔（30），同时两卡勾（20）由与碰杆的锥面（28）接触转入与碰杆的柱面（29）接触，使两卡勾（20）在弹簧转销（21）的弹力作用下合上，接运机器人（5）与采摘机器人（4）完成卡接，继续完成果实采摘和分级放入果箱作业；如此反复，直至电磁导引第1支线(1)两侧的果实采摘完成；

（8）接运机器人与采摘机器人的换栽培槽作业

电磁导引第1支线（1）两侧的果实采摘完成后，采摘机器人（4）与接运机器人（5）沿电磁导引第1支线（1）后退至相应位置使第1支线非自动复位行程开关（10）复位，第1支线非自动复位行程开关（10）的两处点断开，采摘机器人（4）与接运机器人（5）检测到电磁导引主线（6）周围的交变电磁场，进而沿电磁导引主线（6）所在的温室干道继续正向运动；当采摘机器人（4）到达相应位置并触发第2支线非自动复位行程开关（9）后，第2支线非自动复位行程开关（9）的两处点接合，同时由互锁电路保证除第2支线非自动复位行程开关（9）以外的第1支线非自动复位行程开关（10）、第3支线非自动复位行程开关（8）直至第n支线非自动复位行程开关（b）的两触点处于断开状态；信号发生器（12）给电磁导引第2支线（2）通以单频交流电流，在电磁导引第2支线（2）周围产生交变电磁场，采摘机器人（4）与接运机器人（5）上的探测线圈检测此电磁场并使采摘机器人（4）与接运机器人（5）进入电磁导引第2支线（2）所被埋设的栽培槽间通道进行作业；如此往复，直至温室内所有的果实采摘和移运完成。