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一种西蓝花采收装置

花匠小妙招
2024-12-22 07:56

一种西蓝花采收装置

1.本发明属于农业机械技术领域，特别涉及一种西蓝花采收装置。

背景技术：

2.目前自动化技术在农业生产中普遍存在，相关技术也较为成熟，特别是针对农产品采收耗时费力的问题，人们设计了相应的采摘装置来代替人工。目前国内主要研究对象是针对苹果、西红柿、黄瓜等梗较细小的农作物的果实采摘，对于西兰花这种株型矮、果大且梗粗的农作物的采摘装置的研究较少。而西兰花种植往往数量巨大，人工采摘成本过高，并且效率低下，因此设计一款能够采摘效率高、采摘过程稳定可靠的西蓝花采摘装置来代替人工是人们亟待解决的问题

技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种西蓝花采收装置，以解决背景技术中提及的不足。
4.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种西蓝花采收装置，包括用于行走的车轮机构和设置在车轮机构上的机架，所述机架上设有采摘机构、传送机构和收集框，所述采摘机构设在机架前端，所述传送机构设置在机架中后端，且所述传送机构的前端靠近采摘机构，所述传送机构的后端与收集框相接，所述收集框设置在机架尾端，所述采摘机构包括三轴移动套件、切刀组件、第一摄像头和控制系统，所述第一摄像头设置在切刀组件上部且朝向切刀组件的切口处，所述切刀组件通过所述三轴移动套件安装在机架上，所述三轴移动套件、切刀组件、第一摄像头以及传送机构均与所述控制系统电性连接，所述控制系统安装在机架上。
5.在上述的西蓝花采收装置中，所述切刀组件包括背板、第一滑槽、第二滑槽、刀具平移导轨、第一齿条、第二齿条、左刀具、右刀具、伺服电机和输出齿轮，所述背板用于安装在三轴移动套件上，所述伺服电机设置在背板后侧且伺服电机输出轴的前端贯穿所述背板位于背板前侧，所述输出齿轮安装在输出轴的前端部，所述第一滑槽和第二滑槽均横向安装在背板前侧且分别对应设置在所述输出齿轮上方和下方，所述第一齿条横向设置且能够在第一滑槽内左右平移，所述第二齿条横向设置且能够在第二滑槽内左右平移，所述第一齿条和第二齿条分别对应啮合与所述输出齿轮的上部和下部，所述刀具平移导轨横向安装在背板前侧且与齿轮处于相同高度，所述左刀具上部滑动连接在输出齿轮左侧导轨上且与第二齿条固连，所述右刀具上部滑动连接在输出齿轮右侧导轨上且与第一齿条固连，所述左刀具的下部具有朝向右侧的刃槽，所述右刀具的下部具有朝向左侧的刃口，所述刃口与刃槽相对。
6.在上述的西蓝花采收装置中，所述左刀具和右刀具均为l型板状结构；所述左刀具的竖直部连接有左滑块，所述左滑块上端滑动连接在刀具平移导轨上，所述左滑块下端固连在第二齿条上，所述刃槽开设在所述左刀具水平部的端面上；所述右刀具的竖直部连接
有右滑块，所述右滑块上端滑动连接在刀具平移导轨上，所述右滑块下端固连在第一齿条上，所述刃口设在所述右刀具水平部的端面上。
7.在上述的西蓝花采收装置中，所述刃口呈内凹的半圆形状，所述刃槽的槽底向槽口方向凸起呈半圆状与所述刃口配合。
8.在上述的西蓝花采收装置中，所述左刀具水平部的前后端和所述右刀具水平部的前后端均设有挡板，所述左刀具水平部的上端面上开设有置物凹槽。
9.在上述的西蓝花采收装置中，所述三轴移动套件包括两组水平前后移动的x轴移动组件、一组水平左右移动y轴移动组件和一组竖向上下移动的z轴移动组件；每组所述x轴移动组件均包括第一安装座、第一导轨、第一螺杆、第一滑块和第一电机，所述第一安装座沿前后方向水平设置在机架上，所述第一螺杆、第一导轨均横向安装在第一安装座上，所述第一滑块滑动连接在第一导轨上且与所述第一螺杆螺接，所述第一电机设置在第一安装座的一端且与所述第一螺杆的一端传动连接；所述y轴移动组件包括第二安装座、第二导轨、第二螺杆、第二滑块和第二电机，所述第二安装座横向设置且其两端分别对应固连在两组x轴移动组件的第一滑块上，所述第二螺杆、第二导轨均横向安装在第二安装座上，所述第二滑块滑动连接在第二导轨上且与所述第二螺杆螺接，所述第二电机设置在第二安装座的一端且与所述第二螺杆的一端传动连接；所述z轴移动组件包括第三安装座、第三导轨、第三螺杆、第三滑块和第三电机，所述第三安装座竖向设置且固连在第二滑块上，所述第三螺杆、第三导轨均横向安装在第三安装座上，所述第三滑块滑动连接在第三导轨上且与所述第三螺杆螺接，所述第三电机设置在第三安装座的上端且与所述第三螺杆的一端传动连接，所述切刀组件固连在第三滑块上。
10.在上述的西蓝花采收装置中，所述传送机构为传送带，所述传送带前端向下倾斜且位于三轴移动套件后端的下方，所述传送带的后端与收集框的前端部相接，所述传送带上设有条状挡片，所述挡片的长度方向与传送带运送方向相垂直。
11.在上述的西蓝花采收装置中，所述车轮机构包括四组分别设置于机架死角的车轮组件，每组车轮组件均包括车轮驱动电机、电机座、竖直筒、减速器和防滑轮，所述车轮驱动电机通过电机座固连在竖直筒上端，减速器固连在竖直筒下端，防滑轮与减速器传动连接，竖直筒内装有十字万向轴，十字万向轴的一端通过电机联轴器与车轮驱动电机连接，另一端通过减速器联轴器与减速器连接。
12.在上述的西蓝花采收装置中，所述机架后端的上方还固连有安装架；所述安装架上安装有蓄电池组，或者所述安装架上安装有发电机及燃油箱，或者所述安装架上同时安装有蓄电池组、发电机及燃油箱。
13.在上述的西蓝花采收装置中，所述机架前端处设有至少两个第二摄像头，所述第二摄像头与控制系统电性连接。
14.与现有技术相比，本西蓝花采收装置具有以下优点：通过摄像头进行定位，有助于提高西兰花的采摘精准性，避免对西兰花造成损伤；采用刃口和刃槽配合的设计，能够稳定可靠的切断西兰花的梗；在刀具上设置前后挡板，有助于提高西兰花切梗时的稳定性以及方便其从切刀组件运送到传输机构上；采用三轴移动套件，能够自动适应西兰花的位置，并且提高西兰花采摘、转运的便利性；采用设有同步带，能够提高西兰花运送的稳定性，防止西兰花摔落；采用独立驱动的防滑轮，实现四驱，有助于提高本装置对采集场地的适应性和
通过性。
附图说明
15.图1是本西蓝花采收装置的结构示意图。
16.图2是切刀组件的结构示意图。
17.图3是左刀具和右刀具的结构示意图。
18.图4是三轴移动套件的结构示意图。
19.图5是车轮组件的结构示意图。
20.图中，1、车轮机构；2、机架；3、采摘机构；4、传送机构；5、收集框；6、三轴移动套件；7、切刀组件；8、第一摄像头；9、控制系统；10、第二摄像头；11、安装架；12、蓄电池组；13、发电机；14、燃油箱；15、挡片；16、背板；17、第一滑槽；18、第二滑槽；19、刀具平移导轨；20、第一齿条；21、第二齿条；22、左刀具；23、右刀具；24、输出齿轮；25、滚轮；26、挡板；27、置物凹槽；28、左滑块；29、右滑块；30、刃槽；31、刃口；32、x轴移动组件；33、y轴移动组件；34、z轴移动组件；35、第一安装座；36、第一导轨；37、第一螺杆；38、第一滑块；39、第一电机；40、第二安装座；41、第二导轨；42、第二螺杆；43、第二滑块；44、第二电机；45、第三安装座；46、第三导轨；47、第三螺杆；48、第三滑块；49、第三电机；50、车轮驱动电机；51、电机座；52、竖直筒；53、减速器；54、防滑轮；55、防滑片。
具体实施方式
21.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
22.如图1所示，本发明的提供的西蓝花采收装置包括用于行走的车轮机构1和设置在车轮机构1上的机架2，机架2上设有采摘机构3、传送机构4和收集框5，采摘机构3设在机架2前端，传送机构4设置在机架2中后端，且传送机构4的前端靠近采摘机构3，传送机构4的后端与收集框5相接，收集框5设置在机架2尾端，采摘机构3包括三轴移动套件6、切刀组件7、第一摄像头8和控制系统9，第一摄像头8设置在切刀组件7上部且朝向切刀组件7的切口处，切刀组件7通过三轴移动套件6安装在机架2上，三轴移动套件6、切刀组件7、第一摄像头8以及传送机构4均与控制系统9电性连接，控制系统9安装在机架2上。
23.机架2前端处设有三个第二摄像头10，三个第二摄像头10均与控制系统9电性连接。机架2后端的上方还固连有安装架11安装架11上同时安装有蓄电池组12、发电机13及燃油箱14。在本发明的其他实施例中，安装架11上可以单独安装蓄电池组12，或者安装架11上安装发电机13及燃油箱14。
24.传送机构4为传送带，传送带前端向下倾斜且位于三轴移动套件6后端的下方，传送带的后端与收集框5的前端部相接，传送带上设有条状挡片15，挡片15的长度方向与传送带运送方向相垂直。
25.如图2-3所示，切刀组件7包括背板16、第一滑槽17、第二滑槽18、刀具平移导轨19、第一齿条20、第二齿条21、左刀具22、右刀具23、伺服电机和输出齿轮24。背板16安装在三轴移动套件6上，伺服电机设置在背板16后侧且伺服电机输出轴的前端贯穿背板16位于背板16前侧，输出齿轮24安装在输出轴的前端部，第一滑槽17和第二滑槽18均横向安装在背板
16前侧且分别对应设置在输出齿轮24上方和下方，第一齿条20横向设置且通过滚轮25在第一滑槽17内左右平移，第二齿条21横向设置且通过滚轮25在第二滑槽18内左右平移，第一齿条20和第二齿条21分别对应啮合与输出齿轮24的上部和下部，刀具平移导轨19横向安装在背板16前侧且与齿轮处于相同高度。
26.左刀具22和右刀具23均为l型板状结构；左刀具22水平部的前后端和右刀具23水平部的前后端均设有挡板26，左刀具22水平部的上端面上开设有置物凹槽27。左刀具22的竖直部连接有左滑块28，左滑块28上端滑动连接在刀具平移导轨19上，左滑块28下端固连在第二齿条21上，刃槽30开设在左刀具22水平部的端面上；右刀具23的竖直部连接有右滑块2929，右滑块2929上端滑动连接在刀具平移导轨19上，右滑块2929下端固连在第一齿条20上，刃口31设在右刀具23水平部的端面上，刃口31与刃槽30相对构成切口。刃口31呈内凹的半圆形状，刃槽30的槽底向槽口方向凸起呈半圆状与刃口31配合。当伺服电机输出轴逆时针转动时，两个齿条向中间靠拢，带动左刀具22和右刀具23向中间移动实施切割动作；切割完成后，西兰花位于左刀具22和右刀具23配合构成的u型结构中，然后通过三轴移动套件6转运到传送机构4上。
27.如图4所示，三轴移动套件6包括两组水平前后移动的x轴移动组件32、一组水平左右移动y轴移动组件33和一组竖向上下移动的z轴移动组件34；每组x轴移动组件均包括第一安装座35、第一导轨36、第一螺杆37、第一滑块38和第一电机39，第一安装座35沿前后方向水平设置在机架2上，第一螺杆37、第一导轨36均横向安装在第一安装座35上，第一滑块38滑动连接在第一导轨36上且与第一螺杆37螺接，第一电机39设置在第一安装座35的一端且与第一螺杆37的一端传动连接；y轴移动组件包括第二安装座40、第二导轨41、第二螺杆42、第二滑块43和第二电机44，第二安装座40横向设置且其两端分别对应固连在两组x轴移动组件32的第一滑块38上，第二螺杆42、第二导轨41均横向安装在第二安装座40上，第二滑块43滑动连接在第二导轨41上且与第二螺杆42螺接，第二电机44设置在第二安装座40的一端且与第二螺杆42的一端传动连接；z轴移动组件包括第三安装座45、第三导轨46、第三螺杆47、第三滑块48和第三电机49，第三安装座45竖向设置且固连在第二滑块43上，第三螺杆47、第三导轨46均横向安装在第三安装座45上，第三滑块48滑动连接在第三导轨46上且与第三螺杆47螺接，第三电机49设置在第三安装座45的上端且与第三螺杆47的一端传动连接，切刀组件7固连在第三滑块48上。
28.如图5所示，车轮机构1包括四组分别设置于机架2四角的车轮组件，每组车轮组件均包括车轮驱动电机50、电机座51、竖直筒52、减速器53和防滑轮54，车轮驱动电机50通过电机座51固连在竖直筒52上端，减速器53固连在竖直筒52下端，防滑轮54与减速器53传动连接，竖直筒52内装有十字万向轴，十字万向轴的一端通过电机联轴器与车轮驱动电机50连接，另一端通过减速器53联轴器与减速器53连接。防滑轮54的轮体上沿其周向均匀得设有若干个防滑片55，通过该结构可以使车轮组件具有良好的抓地力，便于在泥土中滚动而不打滑。
29.本发明的工作原理如下：本装置通过四组车轮组件驱动，实现四驱，能够在复杂的田间顺畅移动。通过设置在机架2前端的第二摄像头10能够引导当本装置移动到西兰花种植地，实施采摘工作。采摘时，首先第一摄像头8采集切刀组件7切口处的影像，控制系统9通过影像确定西兰花是否处于切刀组件7的切口处：当西兰花没有准确的落入切刀组件7切口
时，控制系统9控制三轴移动套件6分别进行上下、左右和前后调整，使切刀组件7的切口与西兰花位置匹配好，然后进行后续操作；当西兰花正好处于切刀组件7切口时，控制系统9直接控制切刀组件7动作，伺服电机工作使左刀具22和右刀具23先分开，使西兰花梗进入刃口31和刃槽30之间，然后伺服电机反向运转，使刃口31和刃槽30相互靠拢直至刃口31嵌入刃槽30，从而切断西兰花梗。此时，西兰花落入左刀具22和右刀具23构成的u型槽结构中，并且被挡板26限制住，此时控制系统9控制三轴移动套件6将西兰花移动到传送带的前端上，西兰花随着传送带的运作落入机架2后端的收集框5内，完成采摘。
30.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。