[发明专利]一种基于负压的番茄采摘机及其工作方法

说明书

本发明涉及一种基于负压的番茄采摘机及其工作方法，其特征在于，包括机器视觉模块、机械臂、负压采摘系统和控制器，所述机器视觉模块设置在所述机械臂末端，所述负压采摘系统的采摘口通过可伸缩的柔性管与吸力装置连通，所述采摘口设置在所述机械臂的末端并可随所述机械臂移动，所述采摘口的端部设置有旋转刀具；所述柔性管的下部设置有番茄排出口。本发明结构简单、果实损伤小、采摘效率高，可以克服传统采摘方式对果实的损伤和番茄生长特性的影响，便于实现自动化。

技术领域

本发明属于农业采摘机械技术领域，具体涉及一种基于负压的番茄采摘机及其工作方法。

背景技术

随着番茄种植业的迅速发展，果园机械自动化成为趋势。但番茄果实生长密集，相互触碰且表皮容易损坏，使得番茄的机械自动化采摘难度较大。现有的番茄机械化采摘方式主要是将番茄植株连根铲起后进行再分拣，此种方式虽然有较高的效率，但只适用于果实抗裂、耐压、耐贮运、能够集中成熟的品种。而传统的抓取式采摘因末端执行器夹持力度较大，无法避免对番茄表面质量造成损伤，进而影响后续的贮藏和运输，同时，番茄成串生长的特性也为视觉识别带来了很大的难度，进一步为抓取式采摘带来困难。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明设计了一种基于负压的番茄采摘机及其工作方法。

为了解决现有技术中的上述问题，本发明一方面采用了以下方案：

一种基于负压的番茄采摘机，包括机器视觉模块、机械臂、负压采摘系统和控制器，所述机器视觉模块设置在所述机械臂末端，所述负压采摘系统的采摘口通过可伸缩的柔性管与吸力装置连通，所述采摘口设置在所述机械臂的末端并可随所述机械臂移动，所述采摘口的端部设置有旋转刀具；所述柔性管的下部设置有番茄排出口。

进一步，所述旋转刀具包括环形安装板和均布在所述环形安装板上的多组刀片，所述刀片一端可转动的设置在所述环形安装板上且由相对应的刀片驱动舵机驱动；所述刀片驱动舵机与所述控制器连接。

进一步，所述采摘口内壁上还设置有光电传感器，所述光电传感器与所述控制器连接。

进一步，所述柔性管的两端分别通过相应的大口径空气管与所述采摘口和所述吸力装置连接。

进一步，所述番茄排出口处设置有阀门，且所述阀门闭合时将所述番茄排出口密封；所述阀门通过连杆开关控制其开闭，所述阀门转动连接在所述柔性管下部。

进一步，所述连杆开关包括连杆、摇杆和舵机，所述舵机与所述控制器连接。

进一步，所述番茄排出口下方设置有收集箱。

进一步，所述吸力装置采用离心风机，所述离心风机与所述控制器连接。

进一步，所述控制器包括主控制器和舵机控制板。

进一步，所述机械臂包括一个旋转关节和三个俯仰关节，所述关节分别与相对应的关节控制舵机连接，所述关节控制舵机与所述控制器连接。

进一步，还包括行走底盘，所述机械臂、负压采摘系统和控制器设置在所述行走底盘上。

本发明另一方面还公开了以下方案：

一种基于负压的番茄采摘机的工作方法，工作时，电源通电，机器视觉模块识别定位采摘目标并将采摘目标的位置信息传递给控制器，所述控制器根据位置信息控制机械臂的各关节控制舵机使得所述机械臂将负压采摘系统的采摘口移动到合适位置；然后，所述负压采摘系统的吸力装置提供负压使采摘目标进入所述采摘口内部；当所述采摘口内的光电传感器检测到有果实进入时，安装在所述采摘口端部的旋转刀具工作割断番茄藤，使番茄落入所述负压采摘系统的柔性管内；最后，所述负压采摘系统的番茄排出口处的阀门打开使番茄落入下方收集箱内，从而完成目标番茄的采摘；同时，所述旋转刀具复位等待下次工作。

该基于负压的番茄采摘机及其工作方法具有以下有益效果：