[发明专利]一种用于自动采摘菠萝的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及农作物采摘设备研究领域，特别涉及一种用于自动采摘菠萝的装置和方法。

背景技术

由于菠萝叶尖而硬，而且叶边伴有锯齿，农民在采摘菠萝时需要穿上防护服和眼罩，以防止菠萝叶割伤身体。在采摘过程中，农民需用刀具将菠萝从植株上割下，放到背部的箩筐里。采摘过程中，农民既要背负沉重的箩筐，又要在荆棘遍布的菠萝地里穿行，造成消耗大量体力，这种人工采摘菠萝的方式效率低下，人工的劳动强度极大，费时费劲。收割成本大概占菠萝种植过程中的40%。随着我国科技兴农的推进，很显然，大力发展菠萝收获机械化，对推进农业产业结构调整，促进农民增收和提高农产品的竞争力，支持劳动力转移，实现农业现代化，全面建设小康社会都具有重要的意义。

在国内外的研究中，已经实现了番茄、草莓、黄瓜等蔬菜水果的自动机械采摘，图像识别技术也已形成基础。广东仲恺农业工程学院施俊侠等设计的“一种安装在拖拉机前端的菠萝自动采摘机”，采用圆盘式切刀一次采摘4排的方式对菠萝进行采摘，该设计采摘效率高，但是采摘后的菠萝果实上依然会遗留一段果茎，后续仍然要进行再次加工，同样增加了菠萝果实采摘成本。另外，实际种植中，成行种植的菠萝在横向位置上存在误差，此发明对菠萝果实定位存在一定的困难，采摘精准度低。

为了实现菠萝果实的采摘自动化与精准采摘，也有将机器人技术应用到菠萝果实采摘的自动化采摘设备。中国农业大学徐丽明等的“一种菠萝采摘机械手爪”（200920246396.2）以及华南农业大学夏红梅等的“一种用于菠萝采摘机械手臂末端的采摘执行装置”（201210431101.5）采用机器人的手爪机构，模拟人类采摘的定位、握紧、拧断、释放等动作来实现菠萝果实的采摘，该种发明设计虽然采摘精准度高，但是采摘的效率太低，且对机械手的定位要求高，花费时间长，无法有效降低设备成本。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于自动采摘菠萝的装置，该装置具有结构紧凑、采摘效率高的优点。

本发明的另一个目的在于提供一种基于上述用于自动采摘菠萝的装置的方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种用于自动采摘菠萝的装置，包括横向导向机构、推进矫正姿态机构、拧断收获机构以及将上述机构联接的采摘平台机构，横向导向机构包括左右两块对称布置的导向平板，导向平板固定在采摘平台机构中采摘平台的前端，横向导向机构用于通过导向平板将菠萝果实导向至采摘平台机构上对称布置的推进矫正姿态机构和拧断收获机构的中间位置；推进矫正姿态机构包括左右对称布置的右推进矫正姿态机构和左推进矫正姿态机构，用于对菠萝施加向后的作用力，将菠萝果实推进至拧断收获机构中两个对称布置且预紧的采摘皮带的中间，同时将菠萝果实的姿态矫正至竖直状态；拧断收获机构包括左拧断收获机构和右拧断收获机构，二者对称布置在采摘平台机构上，利用对称布置的采摘皮带的差速运动，将菠萝从果茎上拧断，同时将拧断后得到的菠萝果实往后方传输。

为了更好的实现菠萝果实横向导向及作为一种优选的结构，所述导向平板为V型平板，导向平板通过螺栓与采摘平台机构前端平面连接在一起，且V型平板侧面有肋板。横向导向机构工作原理：在收获成行种植的菠萝时，菠萝果实位置存在横向差异，在本发明装置往前行走的同时，通过前小后大的两块导向平板对菠萝果茎实现导向，将菠萝果实导向至对称布置的推进矫正姿态机构和拧断收获机构的中间位置。

为了更好的对菠萝果实进行推进与矫正姿态及作为一种优选机构，所述右推进矫正姿态机构和左推进矫正姿态机构均包括推进主轴、推进上板、推进下板、推进小轴、推进滚轮、推进平板、圆锥滚子轴承和螺母；其中，推进上板和推进下板与推进主轴固定联接以传递扭矩，推进滚轮套在推进小轴上，推进小轴两端分别与推进上板与推进下板两侧圆孔紧配合联接，左右两个推进平板通过螺栓联接推进上板和推进下板，推进主轴的上端与推进电机主轴固定联接，位于推进主轴的下端的圆锥滚子轴承与拧断收获机构中采摘下板上前端凸台的圆形凹槽联接。推进矫正姿态机构的工作原理：当菠萝果实导向至两侧对称布置的推进矫正姿态机构的中间时，两个推进电机同时转动，带动推进主轴、推进上板和推进下板转动，从而使推进滚轮绕推进主轴转动，推进滚轮对果实施加向后的作用力，将菠萝果实推进至预紧的两侧拧断机构采摘皮带的中间，同时将菠萝果实的姿态矫正至竖直状态。