[发明专利]一种保裔芽的菠萝自动采摘机器人及其应用

说明书

本发明公开了一种保裔芽的菠萝自动采摘机器人及其应用，包括末端执行器、机械臂、车体底板、电源和双目相机；机械臂和电源固定在车体底板上；末端执行器安装在机械臂的末端；双目相机通过支撑杆安装在车体底板上；所述末端执行器包括内刀片、抓爪、外刀片、直线电机、固定支架、旋转电机；所述抓爪为非对称式鳍条效应结构，包括内侧和外侧，内侧与外侧之间通过筋连接。本发明在切割收获菠萝的过程中，能够有效地保护裔芽不受到破坏，提高了装置的智能化、自动化程度。

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种保裔芽的菠萝自动采摘机器人及其应用。

背景技术

菠萝是一种热带经济作物，在我国福建、广东、海南、广西、云南等地均有栽培。以广东为例，菠萝被称为“岭南四大名果之一”，其种植面积和种植品种数量可见一斑。但菠萝的收获存在若干问题：第一，菠萝的收成时间短，一般仅有二十余天就需要从田地里全部收获完成，人工采摘效率较低；第二，菠萝的种植密度大，常规的采摘机器人较难适应菠萝田环境；第三，菠萝成熟时表层的菠萝叶锋利且坚硬，有时菠萝会被包裹在叶片中，需要拨开叶片来采摘菠萝，但人工采摘很容易被割伤；第四，菠萝为多年生草本植物，其栽培方式并非种子繁殖，常见的果园菠萝栽培方式为小苗培育，即利用菠萝果柄处长出来的幼芽，该幼芽称之为裔芽或种芽，人工采摘时会保留裔芽，但目前采摘机械较少考虑保留裔芽，如专利CN112514642A公开的一种菠萝采摘装置，拨茎链条上的拨板将菠萝的叶片收拢，前切割刀片将菠萝从植株上切离，菠萝运动到后切割刀片处时，后切割刀片会将多余果柄切除，但该装置在采摘过程中没有考虑到保护裔芽的问题，采摘准确率也较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种保裔芽的菠萝自动采摘机器人及其应用，采摘过程中保护裔芽，结构简单可靠，采摘效果好、效率高、准确度高。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种保裔芽的菠萝自动采摘机器人，包括末端执行器1、机械臂2、菠萝收集筐3、车体底板4、电源5和双目相机6；机械臂2、菠萝收集筐3和电源5固定在车体底板4上，车体底板4用于支撑和移动整个采摘机器人；六自由度机械臂2为驱动装置，用于实现末端执行器的轨迹行走；末端执行器1安装在机械臂2的末端；双目相机6通过支撑杆安装在车体底板4上。

所述末端执行器1包括内刀片11、抓爪12、外刀片13、连接铰链14、直线电机15、滑轨16、固定支架17、旋转电机18；抓爪12和直线电机15各有三个，三个直接电机15用于分别控制三个抓爪12的张合，抓爪12和直线电机15分别通过连接铰链14安装在固定支架17上；旋转电机18与固定支架17相连接，用于带动固定支架17的旋转；内刀片11安装在抓爪12的内侧底端，外刀片13安装在抓爪12的外侧。

所述抓爪12为非对称式鳍条效应结构，包括内侧和外侧，内侧与外侧之间通过筋连接；所述内侧和外侧的形状均为类似菠萝外轮廓的形状，外侧比内侧厚3～5mm，内侧的底端设置有刀槽用于安装内刀片11，外侧设置有一个以上的刀槽用于安装外刀片13。本发明的抓爪采用非对称式鳍条效应结构，外侧结构比内测结构厚，且中间有镂空，其形状为两侧边界形状，本发明的结构使得抓爪内侧具有自适应性，会根据菠萝的形状而产生自适应变形，从而使得抓取更牢固；同时，抓爪的外侧较厚，具有足够的刚性，不容易产生变形，可以有效地保证抓爪在工作过程中不被茎叶挤压变形。

所述外刀片13为仿生鱼鳞形刀片结构，外刀片的侧面为锯齿状，用于切除菠萝叶片，外刀片13安装于抓爪12的外侧；内刀片11安装于抓爪12的内侧，为单层结构，用于将菠萝切断取下。