一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的在軌自走式采收裝置及采收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，涉及一種葉菜采收機(jī)器人的在軌自走式采收裝置及采收方法，尤其涉及新型溫室綠葉菜工廠化生產(chǎn)中的自動(dòng)化葉菜采收作業(yè)。
技術(shù)背景
[0002]我國大面積種植的蔬菜品種葉菜類蔬菜居多，葉菜類蔬菜不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，而且適應(yīng)性強(qiáng)，適合一年四季種植；綠葉菜以它鮮、嫩的品質(zhì)，深受廣大消費(fèi)者喜愛，市場(chǎng)需求量大，具有更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003]在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，日光溫室是利用自然能源日光來提高室溫，在寒冷冬季應(yīng)用加溫設(shè)備補(bǔ)充供暖，能更好的滿足葉菜類蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的需要。將溫室的加溫管道作為行駛軌道，使溫室變成半結(jié)構(gòu)化環(huán)境便于實(shí)現(xiàn)溫室作業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)控制，降低了作業(yè)機(jī)器人的投入成本，因此在軌行走的設(shè)施作業(yè)機(jī)器人可廣泛應(yīng)用于大型連棟溫室。
[0004]在日光溫室溫度、光照、肥水較好的條件下，葉菜類蔬菜一般30?60天內(nèi)即可收獲。目前葉菜等綠色蔬菜的嫩苗收獲仍然依靠人力完成，勞動(dòng)量大、勞動(dòng)效率低下，葉菜采收成為最耗工費(fèi)力的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。隨著勞動(dòng)力成本的提高，采取機(jī)械化智能化采收設(shè)備是當(dāng)前需要。
[0005]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利“綠色蔬菜收割機(jī)”專利申請(qǐng)?zhí)?01110260154.0，提供了一種改變割刀高度，收割綠色蔬菜的蔬菜收割機(jī)，但是改變割刀高度時(shí)，無法使割刀仍然保持水平。而且現(xiàn)有的蔬菜收割機(jī)在收割過程中人推動(dòng)采收機(jī)械掌握收割方向和行進(jìn)速度，這樣的操作仍需要人工干預(yù)，生產(chǎn)效率低，浪費(fèi)勞動(dòng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)葉菜類蔬菜采收存在的不足，提供了一種葉菜采收機(jī)器人的在軌自走式采收裝置及采收方法，對(duì)于新型溫室綠葉菜工廠化生產(chǎn)中的自動(dòng)化采收作業(yè)具有重要意義。
[0007]本發(fā)明的一種葉菜采收機(jī)器人的在軌自走式采收裝置采用如下技術(shù)方案:機(jī)架、割刀裝置、撥攏裝置、傳送裝置、張緊裝置、行走機(jī)構(gòu)、水平升降機(jī)構(gòu)、控制部分和蓄電池。所述的機(jī)械支架用于支撐和固定其他裝置；所述的割刀裝置用于收割工作區(qū)域的蔬菜；所述的撥攏裝置用于將收割的葉菜撥到輸送帶上；所述的傳送裝置用于將收割的葉菜運(yùn)送到菜筐；所述的張緊裝置用于在作業(yè)過程中，輸送帶的張緊；所述的行走機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)整機(jī)在工作區(qū)域運(yùn)動(dòng)；所述的控制部分用于控制各個(gè)電機(jī)的適時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的蓄電池為各個(gè)部分提供能量。
[0008]所述的傳送裝置包括主動(dòng)輥、托輥、張緊輥、從動(dòng)輥、輥固定板、輸送帶、輸送帶電機(jī)、鏈輪、立式軸承座、擋板、導(dǎo)流擋板、清掃刷和菜筐。所述的輸送帶上部由主動(dòng)輥和托輥托起一個(gè)水平面，輸送帶下部由從動(dòng)輥拉緊成傾斜面，輸送帶下層的張緊輥進(jìn)行張緊；所述的主動(dòng)輥兩端通過立式軸承座固定在機(jī)架上，主動(dòng)輥一側(cè)軸端與鏈輪連接，軸端的鏈輪與連接在輸送帶電機(jī)軸上的鏈輪形成鏈傳動(dòng)，使主動(dòng)輥帶動(dòng)輸送帶轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的輸送帶電機(jī)通過電機(jī)支架固定在機(jī)架上；所述的托輥兩側(cè)的軸端固定在機(jī)架上的輥固定板上；所述張緊輥兩端固定在輥固定板上；所述的輥固定板設(shè)有四個(gè)槽孔；所述的從動(dòng)輥固定在平行四邊形機(jī)構(gòu)上；所述清掃刷是一段清掃輸送帶塵土的毛刷，清掃刷安裝在平行四邊形機(jī)構(gòu)上；所述的擋板固定在平行四邊形機(jī)構(gòu)上，兩側(cè)擋板分別擋住輸送帶的兩側(cè)邊沿；所述的導(dǎo)流擋板的支架安裝在機(jī)架上，兩側(cè)導(dǎo)流擋板在輸送帶水平面上形成入口大、出口小的梯形格局，葉菜經(jīng)過導(dǎo)流擋板集聚后落到菜筐；所述的菜筐放置在機(jī)架的支撐板上，鑒于物料堆積角，菜筐中心線放于輸送帶邊緣，葉菜經(jīng)過導(dǎo)流擋板集聚后落到菜筐，葉菜從中間堆積，盡可能多的盛放葉菜。傳送裝置利用水平升降裝置的升降改變輸送帶傾斜角度，從而改變傳送裝置下部的離地高度。
[0009]所述的張緊裝置包括張緊螺栓、定位螺栓、螺栓支架、方型軸承座；所述的輥固定板設(shè)有四個(gè)槽孔；所述的方型軸承座的四個(gè)定位孔與輥固定板的四個(gè)槽孔對(duì)應(yīng)重合，方型軸承座通過定位螺栓固定在輥固定板上；所述的張緊輥兩側(cè)軸端固定在方型軸承座上，所述的張緊螺栓通過螺栓支架固定在輥固定板上，張緊螺栓尾端頂住方型軸承座邊緣中心部位；輸送帶松弛，將張緊螺栓擰緊，張緊螺栓頂住方型軸承座，張緊輥對(duì)輸送帶進(jìn)行張緊，再將定位螺栓擰緊。
[0010]所述的水平升降裝置包括平行四邊形機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)。所述的平行四邊形機(jī)構(gòu)包括長(zhǎng)連桿、水平桿和菱形軸承座。所述的平行四邊形機(jī)構(gòu)是由兩根長(zhǎng)連桿和一根水平桿通過鉸連接而成；所述的上部長(zhǎng)連桿上端通過菱形軸承座固定在傳送裝置的托輥軸上，形成一個(gè)鉸點(diǎn)，上部長(zhǎng)連桿下端的通孔與水平桿的通孔都固定在從動(dòng)輥的軸上，形成一個(gè)鉸點(diǎn)；其余兩個(gè)鉸點(diǎn)是相鄰桿件通過銷軸連接；所述的水平桿保持水平，平行四邊形機(jī)構(gòu)在機(jī)架上輸送帶兩側(cè)的對(duì)稱布置；所述的升降機(jī)構(gòu)包括滑軌、電動(dòng)推桿、驅(qū)動(dòng)板、連接板、橫桿、滑動(dòng)桿和固定座。所述的滑軌由直線導(dǎo)軌和滑塊組成，所述的直線導(dǎo)軌固定在機(jī)架底部的對(duì)稱位置；所述的連接板固接在長(zhǎng)連桿上；所述的橫桿兩端分別與兩側(cè)連接板固接；所述的固定座固定在直線導(dǎo)軌的滑塊上，所述的滑動(dòng)桿下端與固定在直線導(dǎo)軌上的固定座鉸連接，滑動(dòng)桿的上端與在橫桿上的固定座鉸連接；所述的驅(qū)動(dòng)板兩端分別固接在兩側(cè)直線導(dǎo)軌的滑塊上；所述的電動(dòng)推桿底座固定在機(jī)架的推桿支架上，電動(dòng)推桿通過支座固定在驅(qū)動(dòng)板上，且電動(dòng)推桿與直線導(dǎo)軌保持平行。所述的電動(dòng)推桿伸縮推動(dòng)驅(qū)動(dòng)板來驅(qū)動(dòng)滑塊，滑動(dòng)桿隨滑塊前后滑動(dòng)，橫桿帶動(dòng)平行四邊形機(jī)構(gòu)活動(dòng)，從而改變水平桿的離地高度。當(dāng)平行四邊形機(jī)構(gòu)的水平桿改變離地高度時(shí)，傳送裝置的從動(dòng)輥隨水平桿改變離地高度，同時(shí)傳送裝置的輸送帶繞托輥軸心旋轉(zhuǎn)，通過改變輸送帶傾斜角度，從而改變傳送裝置下部的離地高度。
[0011]所述的割刀裝置包括割刀、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、偏心輪、驅(qū)動(dòng)曲柄、電機(jī)支座、齒輪箱組件、驅(qū)動(dòng)方槽、固定滑道、割刀支撐板和分禾器。所述的驅(qū)動(dòng)曲柄、偏心輪、驅(qū)動(dòng)方槽組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；所述的驅(qū)動(dòng)方槽是一個(gè)上端面設(shè)有梯形臺(tái)階的矩形邊框，驅(qū)動(dòng)方槽邊框內(nèi)側(cè)都設(shè)有槽孔；所述的固定滑道是一段設(shè)有一對(duì)燕尾槽的導(dǎo)軌，所述的固定滑道固定在齒輪組件的箱體上；前后兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方槽上端面的梯形臺(tái)階分別套在固定滑道對(duì)應(yīng)的燕尾槽內(nèi)；所述的偏心輪是設(shè)有一個(gè)偏心通孔的圓形輪，兩偏心輪邊緣分別內(nèi)嵌在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方槽的槽孔內(nèi)，所述的驅(qū)動(dòng)曲柄穿過兩偏心輪上的偏心通孔與兩偏心輪固連，雙偏心輪的軸心與驅(qū)動(dòng)曲柄的軸心成一條直線，以減少和消除切割阻力矩引起的震動(dòng)；所述的割刀是一段帶有密集刀齒的刀片，割刀后側(cè)設(shè)有若干槽孔；所述的割刀支撐板在與設(shè)有若干圓孔，割刀支撐板兩端固定在平行四邊形機(jī)構(gòu)水平桿上；割刀裝置采用雙割刀，上下兩片刀片通過螺栓連接在割刀支撐板上，兩割刀一端分別與前后兩驅(qū)動(dòng)方槽固接；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過電機(jī)支座固定在水平桿上；所述的齒輪箱組件包括輸入齒輪、驅(qū)動(dòng)齒輪和箱體；所述的輸入齒輪和驅(qū)動(dòng)齒輪在箱體里固定并嚙合，采用小齒輪帶大齒輪進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)獲得扭矩，驅(qū)動(dòng)齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸固接，輸入齒輪與驅(qū)動(dòng)曲柄一端固接，齒輪箱通過箱體固定在水平桿上；驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)曲柄，與驅(qū)動(dòng)曲柄固連的偏心輪在驅(qū)動(dòng)方槽內(nèi)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，前后兩驅(qū)動(dòng)方槽在固定滑道內(nèi)做相對(duì)