番茄采摘机.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921526309.9 (22)申请日 2019.09.16 (73)专利权人 西北农林科技大学 地址 712100 陕西省西安市杨凌区西农路 22号西北农林科技大学机械与电子工 程学院9408室 (72)发明人 龚坤房文泰牛子杰徐屾明 张育禾 (51)Int.Cl. A01D 45/00(2018.01) H04N 5/225(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)实用新型名称 一种番茄采摘机 (57)摘要 本实用新型涉及一种番茄采摘机， 其特

2、征在 于， 包括行走小车和设置在所述行走小车上的采 摘装置、 收集装置、 机器视觉识别模块和控制系 统， 所述行走小车、 采摘装置、 机器视觉识别模块 分别与所述控制系统连接； 所述采摘装置设置在 所述行走小车车身的上部， 所述采摘装置包括一 对左右对称设置的采摘片， 所述采摘片由相应的 采摘舵机驱动以实现上下向的摆动， 所述采摘舵 机与360 旋转舵机连接以实现所述采摘片水平 面内的转动； 所述收集装置设置在所述采摘装置 的下方； 所述机器视觉识别模块设置在所述两采 摘片之间。 本实用新型结构简单， 实现方便， 对番 茄自动化收获技术的进一步发展和推广具有积 极的意义。 权利要求书1页 说明

3、书3页 附图2页 CN 210694976 U 2020.06.09 CN 210694976 U 1.一种番茄采摘机， 其特征在于， 包括行走小车和设置在所述行走小车上的采摘装置、 收集装置、 机器视觉识别模块和控制系统， 所述行走小车、 采摘装置、 机器视觉识别模块分 别与所述控制系统连接； 所述采摘装置设置在所述行走小车车身的上部， 所述采摘装置包 括一对左右对称设置的采摘片， 所述采摘片由相应的采摘舵机驱动以实现上下向的摆动， 所述采摘舵机与360 旋转舵机连接以实现所述采摘片水平面内的转动； 所述收集装置设置 在所述采摘装置的下方； 所述机器视觉识别模块设置在所述两采摘片之间。 2.

4、根据权利要求1所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述行走小车包括车身， 所述车身 的下部左右两侧分别设置有两个车轮， 每个车轮均由各自的车轮驱动电机驱动， 所述车身 的左右两侧还分别设置有超声波传感器； 所述超声波传感器和所述车轮驱动电机分别与所 述控制系统连接； 所述车身本体是框架结构。 3.根据权利要求1或2所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述360 旋转舵机通过安装支 架设置在所述行走小车车身的顶部内侧。 4.根据权利要求1所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述采摘片是长条状结构， 上面设 置有若干圆孔； 所述采摘片的周边棱角均采用光滑圆弧面过渡。 5.根据权利要求1或4所述的番茄采摘

5、机， 其特征在于， 所述采摘片摆动的范围是上下 各90 范围。 6.根据权利要求1或4所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述采摘片的材质采用软质塑 料或橡胶或轻质金属。 7.根据权利要求1所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述机器视觉识别模块包括摄像 头。 8.根据权利要求1所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述收集装置包括设置在所述行走 小车车身上的边框骨架， 所述边框骨架上设置有尼龙网兜。 9.根据权利要求8所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述边框骨架包括设置在所述车身 立柱间的横杆。 10.根据权利要求1所述的番茄采摘机， 其特征在于， 所述控制系统包括控制芯片。 权利要求书 1/1

6、页 2 CN 210694976 U 2 一种番茄采摘机 技术领域 0001 本实用新型属于农业机械技术领域， 具体涉及一种番茄采摘机。 背景技术 0002 目前， 随着我国大棚番茄种植技术推广， 番茄的种植面积及年产量越来越大。 但 是， 我国番茄的收获还处于完全依靠人工采摘的阶段。 人工采摘作业量大， 劳动强度高， 效 率低。 而且， 随着我国城镇化进程和人口的老龄化， 农村劳动力不足现象日趋明显。 所以， 研 究并推广番茄自动化收获技术， 已成为现阶段的首要问题。 实用新型内容 0003 本实用新型设计了一种番茄采摘机， 旨在改变完全依靠人工采摘的现状， 提高番 茄采摘效率、 节省人力。

7、 0004 为了实现上述目的， 本实用新型采用了以下技术方案： 0005 一种番茄采摘机， 包括行走小车和设置在所述行走小车上的采摘装置、 收集装置、 机器视觉识别模块和控制系统， 所述行走小车、 采摘装置、 机器视觉识别模块分别与所述控 制系统连接； 所述采摘装置设置在所述行走小车车身的上部， 所述采摘装置包括一对左右 对称设置的采摘片， 所述采摘片由相应的采摘舵机驱动以实现上下向的摆动， 所述采摘舵 机与360 旋转舵机连接以实现所述采摘片水平面内的转动； 所述收集装置设置在所述采摘 装置的下方； 所述机器视觉识别模块设置在所述两采摘片之间。 0006 进一步， 所述行走小车包括车身， 所

8、述车身的下部左右两侧分别设置有两个车轮， 每个车轮均由各自的车轮驱动电机驱动， 所述车身的左右两侧还分别设置有超声波传感 器； 所述超声波传感器和所述车轮驱动电机分别与所述控制系统连接； 所述车身本体是框 架结构。 0007 进一步， 所述超声波传感器至少有两对， 对称设置在所述车身的左右两侧。 0008 进一步， 所述360 旋转舵机通过安装支架设置在所述行走小车车身的顶部内侧。 0009 进一步， 所述采摘片是长条状结构， 上面设置有若干圆孔； 所述采摘片的周边棱角 均采用光滑圆弧面过渡。 0010 进一步， 所述采摘片摆动的范围是上下各90 范围。 0011 进一步， 所述采摘片的材质采

9、用软质塑料或橡胶或轻质金属。 0012 进一步， 所述机器视觉识别模块包括摄像头。 0013 进一步， 所述收集装置包括设置在所述行走小车车身上的边框骨架， 所述边框骨 架上设置有尼龙网兜。 0014 进一步， 所述边框骨架包括设置在所述车身立柱间的横杆。 0015 进一步， 所述横杆采用铝质方管制成。 0016 进一步， 所述控制系统包括控制芯片。 0017 该番茄采摘机具有以下有益效果： 说明书 1/3 页 3 CN 210694976 U 3 0018 （1） 本实用新型中， 采摘装置设置有360 旋转舵机， 可实现多方向番茄采摘； 该采 摘机设置有机器视觉识别模块， 可以对成熟番茄和未

10、成熟番茄进行识别， 做到精确的番茄 采摘。 0019 （2） 本实用新型中， 行走小车上各车轮的动作分别由各自的车轮驱动电机控制， 可 实现小车的360 全方位转动和行走； 在行走小车的车身上装有多个超声波传感器， 可以对 行走的路线进行及时的调整， 使用方便、 灵活。 0020 （3） 本实用新型中， 轻质、 圆滑采摘片的使用， 既能完成番茄的采摘， 又最大限度的 避免了对番茄的损坏， 使用效果好。 0021 （4） 本实用新型结构简单， 实现方便， 特别在温室大棚中， 可以协助工作人员进行 番茄的采摘和收集， 对番茄自动化收获技术的进一步发展和推广具有积极的意义。 附图说明 0022 图1

11、： 本实用新型实施方式中番茄采摘机的立体结构示意图； 0023 图2： 本实用新型实施方式中番茄采摘机的主视图； 0024 图3： 本实用新型实施方式中番茄采摘机的俯视图。 0025 附图标记说明： 0026 1行走小车； 11车轮； 12车轮电机； 13超声波传感器； 14车身； 2采摘装 置； 21采摘片； 22采摘舵机； 23360 旋转舵机； 3机器视觉识别模块； 4收集装置； 41边框骨架。 具体实施方式 0027 下面结合附图， 对本实用新型做进一步说明： 0028 图1至图3示出了本实用新型番茄采摘机的具体实施方式。 图1是本实施方式中番 茄采摘机的立体结构示意图； 图2是本实施

12、方式中番茄采摘机的主视图； 图3是本实施方式 中番茄采摘机的俯视图。 0029 如图1至图3所示， 本实施方式中的番茄采摘机， 包括行走小车1和设置在行走小车 1上的采摘装置2、 收集装置4、 机器视觉识别模块3和控制系统， 行走小车1、 采摘装置2、 机器 视觉识别模块3分别与所述控制系统连接； 采摘装置2设置在行走小车1车身14的上部， 采摘 装置2包括一对左右对称设置的采摘片21， 采摘片21由相应的采摘舵机22驱动以实现采摘 片21上下向的摆动， 采摘舵机22与360 旋转舵机23连接以实现采摘片21水平面内的转动； 收集装置4设置在采摘装置2的下方； 机器视觉识别模块3设置在两采摘片

13、21之间。 0030 优选地， 行走小车1包括车身14， 车身14的下部左右两侧分别设置有两个车轮11， 每个车轮11均由各自的车轮驱动电机12驱动， 车身14的左右两侧还分别设置有超声波传感 器13； 超声波传感器13和车轮驱动电机12分别与所述控制系统连接； 车身14的本体是框架 结构， 如图1至图3所示。 0031 优选地， 超声波传感器13至少有两对， 对称设置在车身14的左右两侧， 如图1所示。 0032 具体地， 360 旋转舵机23通过安装支架设置在行走小车1车身14的顶部内侧。 0033 优选地， 采摘片21是长条状结构， 上面设置有若干圆孔； 采摘片21的周边棱角均采 用光滑

14、圆弧面过渡， 如图2所示。 采摘片21摆动的范围是上下各90 范围。 说明书 2/3 页 4 CN 210694976 U 4 0034 优选地， 采摘片21的材质采用软质塑料或橡胶或轻质金属。 0035 本实施例中， 机器视觉识别模块3包括摄像头， 摄像头设置在两采摘片21之间。 机 器视觉识别模块3不仅起到颜色识别作用， 另外还具有检测成熟果实距离与损坏情况的作 用。 0036 优选地， 收集装置4包括设置在行走小车1车身14上的边框骨架41， 边框骨架41上 设置有尼龙网兜 （本实施例中尼龙网兜没有画出） ， 如图1和图2所示。 0037 具体地， 边框骨架41包括设置在车身14立柱间的

15、横杆， 横杆采用铝质方管制成。 0038 具体地， 所述控制系统包括控制芯片。 超声波传感器13、 机器视觉识别模块3、 车轮 驱动电机12、 两个采摘舵机22和一个360 旋转舵机23均与控制芯片连接。 控制芯片控制小 车行走， 并根据机器视觉识别模块3识别的果实颜色、 损坏情况及位置等信息控制采摘装置 工作。 0039 该番茄采摘机主要针对垄上番茄， 对垄上番茄进行跨垄采摘。 工作时， 首先， 控制 系统根据超声波传感器13的信息， 控制行走小车1上的各车轮驱动电机12来分别控制各车 轮11的动作， 从而控制行走小车1行走； 超声波传感器13进行测距， 可进行避障和跨垄行走。 当每一个车轮

16、驱动电机12的转速相同且同向时， 可以实现行走小车1的前后直线的行走。 通 过控制相应车轮驱动电机12的不同转速， 可以实现小车的转弯。 0040 其次， 番茄采摘机跨垄行走进行采摘。 当机器视觉识别模块3检测到右侧有成熟番 茄时， 并且通过测距达到可采摘距离时， 右侧采摘舵机22控制右侧采摘片21摆动一定角度 （本实施例中摆动60 ） ， 将成熟番茄碰撞至收集装置4中， 完成动作后右侧采摘片21回到原 始位置； 当机器视觉识别模块3检测到左侧有成熟番茄时， 并且通过测距达到可采摘距离 时， 左侧采摘舵机22控制右侧采摘片21摆动一定角度 （本实施例中摆动60 ） ， 将成熟番茄碰 撞至收集装

17、置4中， 完成动作后左侧采摘片21回到原始位置； 当机器视觉识别模块3检测到 左右两侧有未成熟番茄时， 两侧采摘片保持原始位置不动； 如果番茄采摘机后方左右两侧 未采摘完全， 控制系统可控制360度旋转舵机23旋转180 ， 继续对未采摘完的后方番茄进行 采摘。 0041 本实用新型中， 采摘装置设置有360 旋转舵机， 可实现多方向番茄采摘； 该采摘机 设置有机器视觉识别模块， 可以对成熟番茄和未成熟番茄进行识别， 做到精确的番茄采摘。 0042 本实用新型中， 行走小车上各车轮的动作分别由各自的车轮驱动电机控制， 可实 现小车的360 全方位转动和行走； 在行走小车的车身上装有多个超声波传

18、感器， 可以对行 走的路线进行及时的调整， 使用方便、 灵活。 0043 本实用新型中， 轻质、 圆滑采摘片的使用， 既能完成番茄的采摘， 又最大限度的避 免了对番茄的损坏， 使用效果好。 0044 本实用新型结构简单， 实现方便， 特别在温室大棚中， 可以协助工作人员进行番茄 的采摘和收集， 对番茄自动化收获技术的进一步发展和推广具有积极的意义。 0045 上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述， 显然本实用新型的实现并不受 上述方式的限制， 只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进， 或未经 改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的， 均在本实用新型的保护范围 内。 说明书 3/3 页 5 CN 210694976 U 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 210694976 U 6 图3 说明书附图 2/2 页 7 CN 210694976 U 7