[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

说明书

技术领域    

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种温室果蔬的机器人采摘-接运协同作业系统与控制方法。

背景技术     

采摘机器人技术的发展成为解决代替人工实现果蔬选择性收获的必然要求，成为全球农业自动化发展的热点，国内外先后开发了针对不同作物的各类样机；但是采摘机器人本身对被采果蔬的承载空间及承载能力十分有限，由采摘机器人同时完成采摘和果蔬向储放或产后处理区域运输的作业效率极低，分别由采摘机器人和生产现场运输设备完成采摘和移运的协同作业是果蔬收获自动化发展的必然趋势；目前尽管出现了针对温室内苗床、盆花等机械化搬运的悬索、链式或轨道式装置（杨铁顺等. 温室空中苗床运输系统，实用新型专利，专利授权号：ZL200820142172.2；白义奎等. 温室用悬索式运输装置，发明专利，专利申请号公开号：CN101927892A；田秋丰. 用于温室盆花搬运的链式装置，实用新型专利，授权公告号：CN201932649U），也出现了用于温室内载送劳动力进行果蔬人工收获的电动采摘车（王纲等，电动采摘车，实用新型专利，专利号：200420058719.2；温室电动收获小车，日本，园艺设施，1979年2月号；杨仁全等，一种电动液压升降采摘车，实用新型专利，专利授权号：ZL200820233702.4），但尚未见与采摘机器人配套作业的全自动化运输装备；本专利发明人提出了温室果蔬接运机器人的概念（刘继展，温室果蔬接运机器人，发明专利，专利申请号：201210181314.7），由温室果蔬接运机器人自动完成对采摘机器人所采摘果实的接放和温室内运输任务。

上述任务的完成，需要接运机器人与采摘机器人的有效配合，因而机器人采摘-接运协同作业控制成为决定其作业成功率和效率关键。发明专利《温室果蔬接运机器人》仅给出了接运机器人本身的技术方案，并未建立机器人采摘-接运协同作业控制的系统构成与方法。 

发明内容  

为了有效提高采摘机器人，本发明提供一种温室果蔬的机器人采摘-接运协同作业系统与控制方法，可以实现采摘机器人与接运机器人的协同作业，从而满足温室果蔬机器人收获和温室内运输的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括采摘机器人、接运机器人、电磁导引系统和碰撞式卡接装置；电磁导引系统中，电磁导引主线自导引信号发生器的信号端接出, 并沿温室干道的地下埋设，并经导引主线回路接入信号发生器的地端；分别沿各栽培槽间通道的地下依次埋设并经各导引支线回路接入信号发生器地端的电磁导引第1支线、电磁导引第2支线、电磁导引第3支线直至电磁导引第n支线分别经由第1支线非自动复位行程开关、第2支线非自动复位行程开关、第3支线非自动复位行程开关直至第n支线非自动复位行程开关b与电磁导引主线连接；第1支线非自动复位行程开关、第2支线非自动复位行程开关、第3支线非自动复位行程开关直至第n支线非自动复位行程开关仅能由采摘机器人正向到达相应位置时触发使其两触点闭合并仅能由采摘机器人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；接运机器人前部车体上的锁环撞击采摘机器人上碰撞卡接器的碰杆使之缩回直至电磁铁的推杆插入销孔，同时两卡勾由与碰杆的锥面接触转入与碰杆的柱面接触，使两卡勾在弹簧转销的弹力作用下合上，接运机器人与采摘机器人完成卡接；电磁铁通电后其推杆缩回，碰杆在弹簧的推力作用下相对外壳弹出，两卡勾由与碰杆的柱面接触转入与碰杆的锥面接触，使两卡勾在弹簧转销的弹力作用下张开，使接运机器人与采摘机器人脱离卡接。 

采摘机器人采摘果实后，根据采摘机器人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，并放入相应子果箱内；果实放满后，电磁铁通电使接运机器人上的锁环与采摘机器人上的碰撞卡接器脱离卡接，接运机器人反方向行走并触发储放处理区行程开关，接运机器人停止行走并将果实分类放置入储放处理区内；接运机器人正向行走进入电磁导引第1支线所被埋设的栽培槽间通道，使碰撞卡接器和锁环碰撞完成卡接，继续作业直至电磁导引第1支线两侧的果实采摘完成；随后,采摘机器人与接运机器人后退使第1支线非自动复位行程开关复位，电磁导引第1支线断电，采摘机器人与接运机器人沿温室干道继续正向运动并触发第2支线非自动复位行程开关后，使电磁导引第2支线通以单频交流电流而其他支线断电，采摘机器人与接运机器人上的探测线圈检测此电磁场使其进入电磁导引第2支线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。