本實(shí)用新型涉及農(nóng)林機(jī)械采摘裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種膠輥式自主油茶果采收機(jī)。

背景技術(shù)：

油茶果是中國特有的一種純天然高級(jí)油料，主要分布在我國南方亞熱帶丘陵和高山地方。目前我國的油茶果采摘主要以手工采摘為主，由于油茶果季節(jié)性較強(qiáng)，成熟周期較短，因此在油茶果收獲過程呈現(xiàn)出勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)力缺乏、采摘效率低等缺點(diǎn)，所以亟須一種有效的油茶果采收機(jī)械設(shè)備。

然而國外對(duì)該種裝置的研究甚少，國內(nèi)對(duì)該種機(jī)械的研究還只是停留在實(shí)驗(yàn)室階段，同時(shí)因油茶果具有‘花果同期’的特點(diǎn)，導(dǎo)致在油茶果采摘過程中易對(duì)花苞造成損傷，進(jìn)而影響來年的產(chǎn)量，且一般裝置的行走系統(tǒng)無法適應(yīng)我國獨(dú)特的地形；普通的設(shè)備采摘效率較低、漏采率較高、采摘到的油茶果難以收集等諸多因素阻礙了我國油茶機(jī)械研制的發(fā)展，導(dǎo)致大多數(shù)機(jī)械難以得到推廣應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)一款適應(yīng)我國園藝化栽培的油茶采摘機(jī)械至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種膠輥式自主油茶果采收機(jī)，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種膠輥式自主油茶果采收機(jī)，包括底盤機(jī)架、行走系統(tǒng)、采摘頭、采摘機(jī)構(gòu)、視覺控制機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)及收集機(jī)構(gòu)，其中，行走系統(tǒng)、視覺控制機(jī)構(gòu)、收集機(jī)構(gòu)分別安裝在底盤機(jī)架上，采摘機(jī)構(gòu)一端與采摘頭連接，另一端固定于底盤機(jī)架上，且行走系統(tǒng)與液壓機(jī)構(gòu)連接，液壓機(jī)構(gòu)分別與采摘機(jī)構(gòu)、視覺控制機(jī)構(gòu)連接；具體結(jié)構(gòu)如下：

行走系統(tǒng)包括柴油機(jī)、履帶、變速箱及履帶輪，柴油機(jī)通過皮帶與變速箱連接，履帶輪與變速箱同軸，且履帶輪連接在履帶上，柴油機(jī)通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)變速箱，在經(jīng)過變速箱減速后帶動(dòng)履帶輪在履帶上運(yùn)動(dòng)，履帶輪滾動(dòng)帶動(dòng)履帶前進(jìn)；

采摘頭包括膠輥、轉(zhuǎn)柄及連桿，膠輥安裝在轉(zhuǎn)柄上，連桿鉸接在轉(zhuǎn)柄上；

采摘機(jī)構(gòu)包括立臂、動(dòng)臂、采摘臂及拉桿臂，立臂固定在底盤機(jī)架上，動(dòng)臂通過銷軸與立臂鉸接，采摘臂與動(dòng)臂鉸接，拉桿臂與采摘臂鉸接；

視覺控制機(jī)構(gòu)包括CCD攝像頭、工業(yè)計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制單片機(jī)、操縱控制器，CCD攝像頭與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接，工業(yè)計(jì)算機(jī)與工業(yè)控制單片機(jī)連接，工業(yè)控制單片機(jī)與操縱控制器連接，且CCD攝像頭安裝在立臂上；

液壓機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂液壓缸、采摘臂液壓缸、拉桿臂液壓缸、拉桿液壓缸、液壓閥組件、液壓泵、液壓油箱，柴油機(jī)通過皮帶與液壓泵連接，液壓泵通過油管與液壓油箱連接，液壓油箱通過油管與液壓閥組件連接；采摘臂液壓缸、動(dòng)臂液壓缸、拉桿臂液壓缸及拉桿液壓缸分別通過油管與液壓閥組件連接，操縱控制器通過線路與液壓閥組件的電磁閥控制端口連接；拉桿臂液壓缸一端與拉桿臂鉸接，另一端與采摘臂鉸接；采摘臂液壓缸一端與采摘臂鉸接，另一端與動(dòng)臂鉸接；動(dòng)臂液壓缸一端與動(dòng)臂鉸接，另一端與立臂鉸接；拉桿液壓缸一端與連桿鉸接，另一端鉸接在拉桿臂內(nèi)部；

收集機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)流板、儲(chǔ)存箱，導(dǎo)流板與儲(chǔ)存箱鉸接，且導(dǎo)流板與儲(chǔ)存箱水平呈夾角，儲(chǔ)存箱安裝在底盤機(jī)架上。

在本實(shí)用新型中，采摘頭通過銷軸連接在采摘臂上，由拉桿臂液壓缸驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，拉桿液壓缸帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，連桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)柄運(yùn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)使膠輥運(yùn)動(dòng)，拉桿液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)促使轉(zhuǎn)柄、膠輥張開與閉合，從而將油茶果的從枝干上擠壓下來。

在本實(shí)用新型中，膠輥通過軸承安裝在轉(zhuǎn)柄上。

在本實(shí)用新型中，立臂通過螺栓固定在底盤機(jī)架上面，且立臂臂管四周焊接有加強(qiáng)筋。

在本實(shí)用新型中，采摘臂液壓缸、動(dòng)臂液壓缸、拉桿臂液壓缸、拉桿液壓缸均為HSG型雙作用型工程液壓缸。

在本實(shí)用新型中，膠輥為尼龍材料制成，該種材料具有一定的韌性和硬度，在采摘過程中可避免對(duì)油茶果樹枝的損傷。

在本實(shí)用新型中，拉桿液壓缸安裝時(shí)留有用于油茶花苞及枝葉漏出來的間隙，當(dāng)膠輥閉合時(shí)促使油茶花苞及枝葉從此間隙中漏出來，避免對(duì)油茶花苞和枝葉的損傷。

在本實(shí)用新型中，CCD攝像頭安裝個(gè)數(shù)為2個(gè)，以實(shí)現(xiàn)雙目識(shí)別定位，且安裝在立臂兩側(cè)合適的高度上，以滿足采集到全部油茶果樹的圖像信息。

在本實(shí)用新型中，液壓閥組件中安裝有多個(gè)電磁閥，分別用于控制動(dòng)臂液壓缸、采摘臂液壓缸、拉桿臂液壓缸、拉桿液壓缸。

在本實(shí)用新型中，導(dǎo)流板通過鉸鏈連接在儲(chǔ)存箱中，不工作時(shí)，導(dǎo)流板立起，采摘油茶果時(shí)將導(dǎo)流板放倒，導(dǎo)流板與儲(chǔ)存箱水平夾角為15°～60°，以保證采摘時(shí)油茶果順利通過導(dǎo)流板進(jìn)入儲(chǔ)存箱中。

在本實(shí)用新型中，采摘油茶果時(shí)，首先將該采收機(jī)放置在油茶果樹前，并將工作方式切換至自動(dòng)模式，此時(shí)，CCD攝像頭開始對(duì)油茶樹進(jìn)行圖像采集，工業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)CCD攝像頭采集的圖像信息進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)圖像中油茶果的形狀大小和空間位置進(jìn)行識(shí)別，而后將識(shí)別的圖像模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)焦I(yè)控制單片機(jī)中，工業(yè)控制單片機(jī)將電信號(hào)經(jīng)由操縱控制器傳輸?shù)揭簤洪y組件的各個(gè)電磁液壓閥中，通過“電—液”轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)由電信號(hào)控制電磁液壓閥運(yùn)動(dòng)，通過電磁閥的開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)采摘臂液壓缸、動(dòng)臂液壓缸、拉桿臂液壓缸、拉桿液壓缸的運(yùn)動(dòng)，再由液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂、采摘臂、拉桿臂運(yùn)動(dòng)，促使采摘頭到達(dá)CCD攝像頭識(shí)別的位置，然后由拉桿液壓缸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)膠輥慢慢閉合，膠輥在閉合過程中將油茶果從枝葉上擠壓滾搓下來，采摘下來的油茶在重力作用下落入導(dǎo)流板中，從而順著導(dǎo)流板落入存儲(chǔ)箱中，進(jìn)而完成一次采摘收集過程；

通過CCD攝像頭定時(shí)連續(xù)采集和工業(yè)計(jì)算機(jī)的連續(xù)處理，采摘頭將有序采摘識(shí)別到的油茶果；也可切換至手動(dòng)操作，由人工操作液壓閥組件手柄，手動(dòng)操作液壓閥組件的各個(gè)電磁閥開關(guān)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)液壓缸的運(yùn)動(dòng)，使采摘頭到達(dá)操作者想要到達(dá)的油茶果位置，并將膠輥慢慢閉合，通過膠輥將油茶果從枝葉上擠壓滾搓下來，采摘下來的油茶果下落至導(dǎo)流板中，順著導(dǎo)流板落入存儲(chǔ)箱中，完成一次采摘收集。

有益效果：本實(shí)用新型基于視覺控制的油茶采收機(jī)，利用CCD攝像頭對(duì)油茶樹不停掃描，并通過計(jì)算機(jī)處理識(shí)別定位，對(duì)識(shí)別到的油茶果連續(xù)不斷地自動(dòng)采摘并收集；同時(shí)膠輥式采摘頭可實(shí)現(xiàn)一次性較大范圍的油茶果采摘，且對(duì)油茶花苞和枝葉損傷極低；自動(dòng)化采摘程度較高，采摘環(huán)境適應(yīng)性好，采摘機(jī)構(gòu)間協(xié)調(diào)性能優(yōu)越，能夠保證采摘?jiǎng)幼鬟B續(xù)性，采摘效率高，漏采率低，特別對(duì)油茶花苞和枝葉損傷程度低，造價(jià)相對(duì)較低，易于維修，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的主視圖。

圖2為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白清晰，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

參見圖1～2的一種膠輥式自主油茶果采收機(jī)，包括柴油機(jī)1、操縱控制器2、液壓閥組件3、液壓泵4、液壓油箱5、儲(chǔ)存箱6、履帶7、變速箱8、履帶輪9、工業(yè)控制單片機(jī)10、工業(yè)計(jì)算機(jī)11、膠輥12、轉(zhuǎn)柄13、采摘臂14、采摘臂液壓缸15、動(dòng)臂16、動(dòng)臂液壓缸17、立臂18、CCD攝像頭19、拉桿臂液壓缸20、拉桿臂21、拉桿液壓缸22、連桿23及導(dǎo)流板24。

在本實(shí)施例中，行走系統(tǒng)包括柴油機(jī)1、履帶7、變速箱8及履帶輪9，柴油機(jī)1通過皮帶與變速箱8連接，履帶輪9與變速箱8同軸，履帶輪9連接在履帶7上，柴油機(jī)1為本裝置提供動(dòng)力，柴油機(jī)1的飛輪通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)變速箱8，在經(jīng)過變速箱8減速后帶動(dòng)履帶輪9在履帶7上運(yùn)動(dòng)，履帶輪9滾動(dòng)帶動(dòng)履帶7驅(qū)動(dòng)前進(jìn)；采摘頭包括膠輥12、轉(zhuǎn)柄13及連桿23，膠輥12通過軸承安裝在轉(zhuǎn)柄13上，連桿23鉸接在轉(zhuǎn)柄13上，拉桿液壓缸22一端與連桿23鉸接，拉桿液壓缸22另一端鉸接在拉桿臂21內(nèi)部，采摘機(jī)構(gòu)包括立臂18、動(dòng)臂16、采摘臂14、拉桿臂21，拉桿臂21與采摘臂14鉸接，拉桿臂液壓缸20一端與拉桿臂21鉸接，另一端與采摘臂14鉸接，采摘臂14與動(dòng)臂16鉸接，采摘臂液壓缸15一端與采摘臂14鉸接，另一端與動(dòng)臂16鉸接，動(dòng)臂液壓缸17一端與動(dòng)臂16鉸接，另一端與立臂18鉸接，立臂18固定在底盤機(jī)架上，動(dòng)臂16通過銷軸連接與立臂18鉸接，由動(dòng)臂液壓缸17驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂18運(yùn)動(dòng)；采摘頭通過銷軸連接在采摘臂14上，由拉桿臂液壓缸20驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；拉桿液壓缸20帶動(dòng)連桿23運(yùn)動(dòng)，連桿23帶動(dòng)轉(zhuǎn)柄13運(yùn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)使膠輥12運(yùn)動(dòng)，拉桿液壓缸20的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將使轉(zhuǎn)柄13、膠輥12張開與閉合，從而將油茶果的從枝干上擠壓下來；視覺控制機(jī)構(gòu)包括CCD攝像頭19、工業(yè)計(jì)算機(jī)11、工業(yè)控制單片機(jī)10、操縱控制器2，CCD攝像頭19與工業(yè)計(jì)算機(jī)11通過端口連接，在通過工業(yè)計(jì)算機(jī)11的通信端口輸出至工業(yè)控制單片機(jī)10的端口，在將工業(yè)控制單片機(jī)10端口與操縱控制器2的端口相連，CCD工業(yè)攝像頭19安裝固定在立臂18上；液壓機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂液壓缸17、采摘臂液壓缸15、拉桿臂液壓缸20、拉桿液壓缸22、液壓閥組件3、液壓泵4、液壓油箱5，柴油機(jī)1通過皮帶帶動(dòng)液壓泵4，液壓泵4通過油管與液壓油箱5相連，液壓油箱5通過油管與液壓閥組件3相連，采摘臂液壓缸15、動(dòng)臂液壓缸17、拉桿臂液壓缸20及拉桿液壓缸22分別通過油管與液壓閥組件3相連，操縱控制器2通過線路與液壓閥組件3的電磁閥控制端口相連；收集機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)流板24、儲(chǔ)存箱6，導(dǎo)流板24與儲(chǔ)存箱6鉸接。

在本實(shí)施例中，立臂18通過螺栓固定在底盤機(jī)架上面，且立臂18臂管四周焊接有加強(qiáng)筋。

在本實(shí)施例中，采摘臂液壓缸15、動(dòng)臂液壓缸17、拉桿臂液壓缸20、拉桿液壓缸22均采用HSG型雙作用型工程液壓缸。

在本實(shí)施例中，膠輥12為尼龍材料制成，該種材料具有一定的韌性和硬度，在采摘過程中可避免對(duì)油茶果樹枝的損傷。

在本實(shí)施例中，拉桿液壓缸22安裝時(shí)需要保證膠輥12閉合時(shí)留有間隙，以促使油茶花苞及枝葉從此間隙中漏出來，避免對(duì)油茶花苞和枝葉的損傷。

在本實(shí)施例中，CCD攝像頭19安裝個(gè)數(shù)為2個(gè)，以實(shí)現(xiàn)雙目識(shí)別定位，且安裝在立臂18兩側(cè)合適的高度上，以滿足采集到全部油茶果樹的圖像信息。

在本實(shí)施例中，導(dǎo)流板24通過鉸鏈連接在儲(chǔ)存箱6中，不工作時(shí)將導(dǎo)流板24立起來，采摘時(shí)將導(dǎo)流板24放倒并與儲(chǔ)存箱6水平呈一定夾角，夾角為15°～60°，以保證在采摘時(shí)油茶果順利通過導(dǎo)流板24進(jìn)入儲(chǔ)存箱6中。

在本實(shí)施例中，操作該采收機(jī)時(shí)，將該采收機(jī)手動(dòng)駕駛在油茶果林間隙路上，當(dāng)快接近一棵油茶果樹時(shí)，可將工作方式切換至自動(dòng)模式，CCD攝像頭19開始對(duì)油茶樹進(jìn)行圖像采集，并通過工業(yè)計(jì)算機(jī)11對(duì)CCD攝像頭19采集的圖像信息進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)圖像中油茶果的形狀大小和空間位置進(jìn)行識(shí)別，而后將識(shí)別的圖像模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)焦I(yè)控制單片機(jī)10中，工業(yè)控制單片機(jī)10將電信號(hào)經(jīng)由操縱控制器2傳輸?shù)揭簤洪y組件3的各個(gè)電磁閥中，通過“電—液”轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)由電信號(hào)控制電磁閥的運(yùn)動(dòng)，通過電磁閥的開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)采摘臂液壓缸15、動(dòng)臂液壓缸17、拉桿臂液壓缸20、拉桿液壓缸22的運(yùn)動(dòng)，再由液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂16、采摘臂14、拉桿臂21運(yùn)動(dòng)，促使采摘頭到達(dá)CCD攝像頭19識(shí)別的位置，然后由拉桿液壓缸22運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)膠輥12慢慢閉合，膠輥12閉合過程中將油茶果從枝葉上擠壓滾搓下來，采摘下來的油茶在重力作用下落入導(dǎo)流板24中，從而順著導(dǎo)流板24落入存儲(chǔ)箱6中，進(jìn)而完成一次采摘收集過程；

通過CCD攝像頭19定時(shí)采集和工業(yè)計(jì)算機(jī)11的連續(xù)處理，采摘頭將有序采摘識(shí)別到的油茶果；也可切換至手動(dòng)操作，由人工操作液壓閥組件3手柄，手動(dòng)操作液壓閥組件3的各個(gè)電磁閥開關(guān)狀態(tài)及閉合時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)液壓缸的運(yùn)動(dòng)，使采摘頭到達(dá)操作者想要到達(dá)的油茶果位置，并將膠輥12慢慢閉合，通過膠輥12將油茶果從枝葉上擠壓滾搓下來，采摘下來的油茶果下落至導(dǎo)流板24中，順著導(dǎo)流板24落入存儲(chǔ)箱6中，完成一次采摘收集。采摘完成后，由人工操縱采收機(jī)往前行走，在進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)操作采摘頭采摘油茶果，周期性地對(duì)油茶果采摘，基于視覺識(shí)別的自動(dòng)采摘，大量的重復(fù)性操作將通過工業(yè)計(jì)算機(jī)完成，從而實(shí)現(xiàn)油茶果的自動(dòng)采摘，最大程度減少重復(fù)性操作勞動(dòng)，并極大程度的減小對(duì)油茶枝葉及花苞的損傷。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。