[发明专利]一种基于机械手的挖藕船及挖藕方法

说明书

本发明公开了一种基于机械臂的挖藕船，包括船式底盘、主动叶轮、从动舵轮、高压水喷头组、第一机械臂和第二机械臂；第一机械臂用于夹取莲藕，夹取机械手机械爪上设置六维传感器反馈给安装高压水喷头的机械臂，安装高压水喷头的机械臂用于对准莲藕进行冲刷，通过双机械臂协同对莲藕精准冲洗并采出。本发明设置的基于机械臂的挖藕船的挖藕方法协同作业进行挖藕，并具有自走功能，是一种切实可行、高效的挖藕装置，能大幅减轻人工劳动强度，提高挖净率。

技术领域

本发明涉及农业机械中的挖藕机技术领域，具体涉及一种基于机械手的挖藕装置，主要用于对莲藕实现收获，还涉及一种挖藕方法，控制机械手协同挖藕。

背景技术

莲藕是一种水生经济作物，用途广泛，可以食用、药用和观赏等，是一种易种难收的重要水生蔬菜和特色农产品，一直深受人们喜爱，经济价值可观。但我国目前对莲藕的挖掘主要靠人力劳动，人在挖掘过程中消耗体力过大，不能及时将藕挖出，每年都有大量莲藕烂在田里，经济损失较大。

莲藕生长在水下深淤泥中，长期以来主要由人工用藕锨等工具挖出藕田表层淤泥，采挖莲藕前需要将藕田中的水排干，挖掘过程中需要持续弯腰操作，经验不丰富的藕农挖掘易损伤莲藕，采挖劳动强度大，作业条件恶劣，效率低下。虽然藕农现在利用高压水枪协助人工挖藕，降低了莲藕损伤率，提高了莲藕商品质量，但仍需持续弯腰操作，挖掘效率低，劳动强度大等问题依然存在，莲藕的收获环节已成为制约莲藕生产发展的瓶颈问题。

目前市场上已经出现多种挖藕机，比如华中农业大学研制的挖藕机，以浮筒为底盘，结合汽油机水泵、管路、高压喷嘴进行纯水力冲刷，虽然结构轻便，但存在一定的局限性，在黏性土壤中挖藕效果不理想。相比浮筒式纯水力冲刷挖藕机，船式机械手挖藕机更能提高挖藕机自走能力和挖藕效率，能有效改善南方黏性土壤环境下挖藕难问题。

因此，本领域技术人员致力于设计出一种，船式机械手挖藕机，改善了挖藕机在田间难以实现自走的问题，解决了靠纯水力冲刷难以实现挖藕的困难。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种基于双机械臂协同，将水力冲刷与机械采取两者结合，针对莲藕在土壤中埋藏深，单纯依靠冲刷挖法挖去的问题，增加了机械臂协同挖去，并通过叶轮驱动实现自走的挖藕。并设计了机械臂和冲刷协同挖藕的控制方法，挖净率高，并解决了莲藕难以寻找，仅使用机械臂易折断莲藕的问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术手段是：一种基于机械臂的挖藕船的挖藕方法，所述挖藕船船头并排固定两个机械臂，所述挖藕船内还设有控制机械臂的控制器，第一机械臂前端装配机械爪，第二机械臂前端装配高压水喷头，所述第一机械臂、第二机械臂包括前端机械臂和后端机械臂，所述前端机械臂和机械爪之间还连接有六维传感器，后端机械臂通过基盘安装于所述挖藕船船头，所述后端机械臂和基盘之间、后端机械臂和前端机械臂之间均通过可转动的转动机构连接；所述基盘内、所述前端机械臂和六维传感器之间均安装可旋转的旋转机构；

所述机械爪包括基座、固定爪和活动爪，基座固定在六维传感器背向前端机械臂一侧，固定爪后端与基座固定连接，固定爪前端沿六维传感器轴线方向延伸，活动爪与固定爪后端通过销轴转动连接，基座内还安装有传动机构，可驱动活动爪绕销轴旋转，所述六维传感器用于测量三个轴向力Fx、Fy、Fz和绕轴向的力矩Mx、My、Mz，三个轴向分别被定义为平行于固定爪的z轴，分布于活动爪旋转面的 x轴，垂直于活动爪旋转面的y轴；

所述挖藕方法包括以下步骤：

S1.挖藕船驶入作业区间；

S2.控制器选择第一机械臂，并初始化；

S3.控制器命令第一机械臂按以下方式动作：传动机构驱动活动爪相对固定爪张开，前端机械臂和六维传感器之间的旋转机构驱动活动爪指向挖藕船正前方，基盘内的旋转机构旋转使固定爪绕基盘旋转至挖藕船一侧，使机械爪位于初始位置；