一种设施叶菜采收机器人的在轨自走式采收装置及采收方法

摘要

一种叶菜采收机器人的在轨自走式采收装置及采收方法的技术方案包括：割刀装置、拨拢装置、传送装置、张紧装置、行走机构、水平升降机构、控制部分和蓄电池。割刀装置用于收割工作区域的蔬菜；收拢装置用于将收割的叶菜拨到传送带上；传送装置用于将收割的叶菜运送到菜筐；张紧装置用于在作业过程中，输送带的张紧；行走机构用于驱动整机在平行轨道上运动；控制部分用于控制各个电机的适时运转。本发明实现了叶菜收割过程中在平行轨道上自主行走，无需人工干预采收机的行走方向和行进速度，采收效率高，节省劳动力。割刀不仅能够调整离地高度，而且始终保持水平切割姿态不变；绳节式拨拢器在不损伤叶菜的情况下，协助将叶菜收集切割和拨送至输送带上。采用相向往复运动的两片割刀，实现高效切割。

主权项

一种叶菜采收机器人的在轨自走式采收装置，其特征在于包括：机架、割刀装置、拨拢装置、传送装置、张紧装置、行走机构、水平升降机构、控制部分和蓄电池；所述的传送装置包括主动辊、托辊、张紧辊、从动辊、辊固定板、输送带、输送带电机、链轮、立式轴承座、挡板、导流挡板、清扫刷和菜筐；所述的输送带上部由主动辊和托辊托起一个水平面，输送带下部由从动辊拉紧成倾斜面，输送带下层的张紧辊进行张紧；所述的主动辊两端通过立式轴承座固定在机架上，主动辊一侧轴端与链轮连接，轴端的链轮与连接在输送带电机轴上的链轮形成链传动，使主动辊带动输送带转动；所述的输送带电机通过电机支架固定在机架上；所述的托辊两侧的轴端固定在机架上的辊固定板上；所述张紧辊两端固定在辊固定板上；所述的辊固定板设有四个槽孔；所述的从动辊固定在平行四边形机构上；所述清扫刷是一段清扫输送带尘土的毛刷，清扫刷安装在平行四边形机构上；所述的挡板固定在平行四边形机构上，两侧挡板分别挡住输送带的两侧边沿；所述的导流挡板的支架安装在机架上，两侧导流挡板在输送带水平面上形成入口大、出口小的梯形格局，叶菜经过导流挡板集聚后落到菜筐；所述的菜筐放置在机架的支撑板上，鉴于物料堆积角，菜筐中心线放于输送带边缘，叶菜经过导流挡板集聚后落到菜筐，叶菜从中间堆积，尽可能多的盛放叶菜。传送装置利用水平升降装置的升降改变输送带倾斜角度，从而改变传送装置下部的离地高度；所述的张紧装置包括张紧螺栓、定位螺栓、螺栓支架、方型轴承座；所述的辊固定板设有四个槽孔；所述的方型轴承座的四个定位孔与辊固定板的四个槽孔对应重合，方型轴承座通过定位螺栓固定在辊固定板上；所述的张紧辊两侧轴端固定在方型轴承座上，所述的张紧螺栓通过螺栓支架固定在辊固定板上，张紧螺栓尾端顶住方型轴承座边缘中心部位；输送带松弛，将张紧螺栓拧紧，张紧螺栓顶住方型轴承座，张紧辊对输送带进行张紧，再将定位螺栓拧紧；所述的水平升降装置包括平行四边形机构和升降机构；所述的平行四边形机构包括长连杆、水平杆和菱形轴承座；所述的平行四边形机构是由两根长连杆和一根水平杆通过铰连接而成；所述的上部长连杆上端通过菱形轴承座固定在传送装置的托辊轴上，形成一个铰点，上部长连杆下端的通孔与水平杆的通孔都固定在从动辊的轴上，形成一个铰点；其余两个铰点是相邻杆件通过销轴连接；所述的水平杆保持水平，平行四边形机构在机架上输送带两侧的对称布置；所述的升降机构包括滑轨、电动推杆、驱动板、连接板、横杆、滑动杆和固定座；所述的滑轨由直线导轨和滑块组成，所述的直线导轨固定在机架底部的对称位置；所述的连接板固接在长连杆上；所述的横杆两端分别与两侧连接板固接；所述的固定座固定在直线导轨的滑块上，所述的滑动杆下端与固定在直线导轨上的固定座铰连接，滑动杆的上端与在横杆上的固定座铰连接；所述的驱动板两端分别固接在两侧直线导轨的滑块上；所述的电动推杆底座固定在机架的推杆支架上，电动推杆通过支座固定在驱动板上，且电动推杆与直线导轨保持平行；所述的电动推杆伸缩推动驱动板来驱动滑块，滑动杆随滑块前后滑动，横杆带动平行四边形机构活动，从而改变水平杆的离地高度；当平行四边形机构的水平杆改变离地高度时，传送装置的从动辊随水平杆改变离地高度，同时传送装置的输送带绕托辊轴心旋转，通过改变输送带倾斜角度，从而改变传送装置下部的离地高度；所述的割刀装置包括割刀、驱动电机、偏心轮、驱动曲柄、电机支座、齿轮箱组件、驱动方槽、固定滑道、割刀支撑板和分禾器；所述的驱动曲柄、偏心轮、驱动方槽组成曲柄滑块机构；所述的驱动方槽是一个上端面设有梯形台阶的矩形边框，驱动方槽边框内侧都设有槽孔；所述的固定滑道是一段设有一对燕尾槽的导轨，所述的固定滑道固定在齿轮组件的箱体上；前后两个驱动方槽上端面的梯形台阶分别套在固定滑道对应的燕尾槽内；所述的偏心轮是设有一个偏心通孔的圆形轮，两偏心轮边缘分别内嵌在两个驱动方槽的槽孔内，所述的驱动曲柄穿过两偏心轮上的偏心通孔与两偏心轮固连，双偏心轮的轴心与驱动曲柄的轴心成一条直线，以减少和消除切割阻力矩引起的震动；所述的割刀是一段带有密集刀齿的刀片，割刀后侧设有若干槽孔；所述的割刀支撑板在与设有若干圆孔，割刀支撑板两端固定在平行四边形机构水平杆上；割刀装置采用双割刀，上下两片刀片通过螺栓连接在割刀支撑板上，两割刀一端分别与前后两驱动方槽固接；所述的驱动电机通过电机支座固定在水平杆上；所述的齿轮箱组件包括输入齿轮、驱动齿轮和箱体；所述的输入齿轮和驱动齿轮在箱体里固定并啮合，采用小齿轮带大齿轮进行减速运动获得扭矩，驱动齿轮与驱动电机轴固接，输入齿轮与驱动曲柄一端固接，齿轮箱通过箱体固定在水平杆上；驱动电机转动，驱动齿轮带动驱动曲柄，与驱动曲柄固连的偏心轮在驱动方槽内偏心转动，前后两驱动方槽在固定滑道内做相对运动，驱动方槽带动上下两片割刀联动做往复运动，实现刀齿交替；固定在平行四边形的平台上的割刀装置和输送带下部，随平行四边形机构运动进行水平升降，适应不同高度的蔬菜；所述拨拢装置包括拨拢器、拨拢支架、轴承座、旋转电机、带轮和皮带。所述的拨拢支架固定在长连杆上，所述的拨拢器包括筒管和拨拢绳；所述的筒管在圆周方向上每隔90°设有一个圆孔，在轴向上每隔8‑10mm设有一个圆孔，所述的筒管两端设有阶梯轴，两端阶梯轴固定在拨拢支架的轴承座上；所述的拨拢绳通过两个端绳结固定在筒管的圆孔上；所述的旋转电机通过电机支架固定在长连杆上；旋转电机通过带传动驱动拨拢器旋转，拨拢绳在离心力的作用下伸出甩动，将堆积的收割的叶菜拨到输送带上；所述的行走机构包括行进轮、行走电机、行进轮支架、链轮、链条和平行轨道；所述的行进轮通过行进轮支架固定在机架上；所述的行走电机固定在机架上，行走电机与行进轮采用链传动，驱动机架沿加平行轨道行走；所述的平行轨道可采用温室中的位于田垄处的平行布置的加温管道；所述的控制部分是由单片机最小控制系统通过解码接口联接红外对射感应器和旋转编码器，红外对射感受器获取采收机上菜篮的集菜量，旋转编码器获取采收装置的位移信息；单片机最小控制系统通过限位信号输入接口串接行程开关，单片机最小控制系统通过控制信号输出接口分别联接行进驱动器、主动辊驱动器、拨拢驱动器和割台驱动器，控制各个驱动器适时启动或关闭。