一种全自动蘑菇间苗机械装置

1.本实用新型属于农业作业设备领域，具体公开了一种全自动蘑菇间苗机械装置。

背景技术：

2.随着计算机与智能控制技术的快速发展，农业机械将迈入高度自动化和智能化的阶段。智能机械装置将逐步渗透到农业生产中，在现代农业生产过程中，智能机械装置的使用将会成为衡量农业技术水平的重要标志。在蘑菇生产作业过程中，会有许多出苗密度过高的小蘑菇生长出来，需要将其中一些直径小于5毫米的蘑菇拔除，否则会造成养分的浪费，相互挤压造成形状不规整，影响销售等级，从而最终影响蘑菇的经济效益。由于筛选作业的复杂性，尽管已有不算太成熟的采蘑菇机器投入使用，但目前国内蘑菇间苗筛选作业还是手工完成，尤其在蘑菇生产的是温室环境中，湿度大，鸡粪等营养成分气味难闻，工作环境差，间苗作业劳动强度大，因此研究蘑菇筛选机械手具有重要意义。本发明开发的蘑菇筛选机械装置的首要任务是图像识别和定位需要拔除的目标，以便为机械手提供可靠的运动参数，主要控制目标为：目标蘑菇苗在培育床上平面坐标x、y，垂直高度z，蘑菇苗绕x轴和y轴的倾斜角度共5个自由度，并最终完成蘑菇的间苗筛选。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了解决上述问题，将密度过大且直径小于5毫米的不需要的蘑菇筛选出来，研制出的一种全自动蘑菇间苗机械装置。
4.本发明为解决上问题采用的技术方案如下：一种全自动蘑菇间苗机械装置，其包含母体 (2)和子体(3)两个部分，其特征在于：所述母体(2)由底板(7)、电动机(6)、丝杠(5)、导轨(10)、支架(4)、联轴器(9)、滑块(20)、滑动组件(22)和支架底座(21)组成，所述母体(2)上还安装有收集箱(8)，可以收集筛选出的不合格的蘑菇。所述子体(3)由肩关节(13)、带照明装置的摄像头(12)、大臂(14)、肘关节(16)、小臂(17)、水平旋转腕关节(18)和机械手(19)、俯仰旋转腕关节(15)、滚轮(11)组成；所述的肩关节(13) 为水平旋转肩关节(13)，所述的肘关节(16)为俯仰旋转肘关节，所述母体(2)通过空心钢杆(1)相连接分别置于种植架的两旁。所述机械手由齿轮组(23)、固定有螺母的套筒(24)、手爪(25)、连接件(26)、(27)、拉爪(28)、滑动杆(29)、基座(30)组成。所述滑动杆(29)固定设置在固定有螺母的套筒(24)上。
5.进一步地，所述带照明装置的摄像头(12)用于采集蘑菇图像并进行实时处理，获取采摘目标的位置、直径和距离，所述的带照明装置的摄像头(12)用于对采摘目标进行拍摄；图像采集单元，与带照明装置的摄像头(12)连接，用于将拍摄的图像转换成数字信号；图像处理单元与图像采集单元连接，用于对采集的图像进行处理，获取采摘目标的位置、直径和距离信息；照明单元，用于提供人工照明条件，改善图像拍摄质量。
6.进一步地，所述电动机(6)驱动滚轮(11)，使其在种植架上方的两侧导轨(10)上移动。机械臂包括依次连接的肩关节(13)、大臂(14)、肘关节(16)、小臂(17)、水平旋转腕关节
(18)和俯仰旋转腕关节(15)，所述肩关节(13)为水平旋转肩关节，所述的肘关节 (16)为俯仰旋转肘关节。
7.进一步地，所述机械手(19)由手爪(25)和电动推杆组成，所述电动推杆由电动机(6)，齿轮组(23)，联轴器(9)，丝杠(5)、装有螺母的套筒(24)和滑动杆(29)组成，并通过所述齿轮组(23)、联轴器(9)将所述电动机(6)与所述丝杠(5)连接起来。
8.进一步地，所述手爪(25)由滑动杆(29)、基座(30)、拉爪(28)、连接件(26)和(27)组成，所述连接件(26)将所述拉爪(28)与所述基座(30)相连，所述基座(30) 固定在机械手(19)的外壳上，滑动杆(29)与装有螺母的套筒(24)相连，所述(27) 的两端分别焊接在所述基座(30)的底面与所述手爪(25)上。当滑动杆(29)向上运动时，滑动杆(29)拉动(27)使拉爪(28)收紧，当滑动杆(29)向下运动时，(27) 推动拉爪(28)使其松开，从而实现蘑菇的采摘。
9.本实用新型有益效果：(1)通过滑动组件(22)和丝杠(5)结构可以实现子体(3)在种植架上方的前后移动，同时，所述子体(3)可以实现机械手(19)在种植架上方的两侧导轨(10)上移动；(2)全自动蘑菇间苗机械装置可以实现将种植架上不合格的蘑菇采摘出来，能够极大地提高蘑菇的肥料的利用效率；(3)装置整体适用性较强，不仅安装方便，同时能够根据种植架的尺寸进行调整，满足不同尺寸种植架的操作需要。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构示意图；
11.图2为本实用新型的母体的结构示意图；
12.图3为本实用新型的子体的结构示意图；
13.图4为本实用新型的支座的结构示意图；
14.图5为本实用新型的机械手的原理示意图；
15.图6为本实用新型的手爪的原理示意图；
16.附图标记：1-空心钢杆；2-全自动蘑菇间苗机械装置的母体；3-全自动蘑菇间苗机械装置的子体；4-支架；5-丝杠；6-电动机；7-底板；8-收集箱；9-联轴器；10-导轨；11-滚轮；12
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带照明装置的摄像头；13-肩关节；14-大臂；15-俯仰旋转腕关节；16-肘关节；17-小臂；18
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水平旋转腕关节；19-机械手；20-滑块；21-支架底座；22-滑动组件；23-齿轮组；24-固定有螺母的套筒；25-手爪；26-连接件；27-；28-拉爪；29-滑动杆；30-基座；
具体实施方式
17.本发明全自动蘑菇间苗机械装置是一种基于计算机视觉的智能机械装置。
18.如图1所示：全自动间苗机械装置工作原理简图概要的描述了该机械装置的工作流程及各个模块之间的联系。带照明装置的摄像头(12)获取不合格蘑菇的位置、直径和距离信息。通过所述滑动组件(22)和所述丝杠(5)结构可以实现所述子体(3)在种植架上方的纵向移动，将所述子体(3)放置在所述钢杆(1)上，可以实现所述子体(3)在种植架上方的横向移动。当图像处理模块发现有2-5mm的不合格蘑菇时，所述子体(3)的机械手(19)将不合格蘑菇拔取出来并送入收集箱(8)。
19.如图2所示：该图说明了本发明所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置的母体(2)的
工作原理，所述电动机(6)通过联轴器(9)与丝杠(5)相连，所述丝杠(5)两侧装有导轨(10)，支架底座(21)可以在导轨(10)上滑动，所述支架底座(21)中央固定有滑动组件(22)，所述滑动组件(22)上装有螺母，当所述电动机(6)带动所述丝杠(5)转动时即可使支架 (4)直线运动，两个所述支架(4)通过钢杆(1)相连接分别置于种植架的两旁。所述母体 (2)上还安装有收集箱(8)，可以收集筛选出的不合格的蘑菇。
20.如图3所示：该图说明了本发明所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置的子体(3)的工作原理，所述电动机(6)驱动两个滚轮(11)使其在种植架的两侧之间移动。所述肩关节(13) 可以水平旋转360度。所述肩关节(13)与所述大臂(14)相连，使机械臂能水平工作，所述大臂(14)与所述小臂(17)通过所述俯仰旋转肘关节(16)相连，从而能控制机械手(19) 的高度。所述小臂(17)与所述俯仰旋转腕关节(15)之间由所述水平旋转腕关节(18)相连接。所述水平旋转腕关节(18)可以使手爪(25)更加灵活的进行360度水平旋转。所述俯仰旋转腕关节(15)可以使所述手爪(25)以垂直于所述导轨(10)的方向180度旋转。
21.如图4所示：该图说明了本发明所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置的支架(4)的结构，所述支架底座(21)的四周有四个滑块(20)，所述支架底座(21)的中央固定有滑动组件(22)，所述滑动组件(22)中固定有螺母，所述丝杠(5)转动时，所述支架(4)沿所述导轨(10) 方向移动。
22.如图5所示：该图说明了本发明所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置的结构原理图，所述电动机(6)带动所述丝杠(5)转动，固定有螺母的套筒(24)从而沿着所述丝杠(5)直线运动，所述手爪(25)与所述推杆相连接固定在套筒(24)上，并通过所述齿轮组(23)、联轴器(9)将电动机(6)与丝杠(5)连接起来。
23.如图6所示：该图说明了本发明所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置的手爪(25)的结构原理图，所述手爪(25)由滑动杆(29)、基座(30)、拉爪(28)、连接件(26)和(27) 组成，所述连接件(26)将所述拉爪(28)与所述基座(30)相连，所述基座(30)固定在机械手(19)的外壳上，所述滑动杆(29)与装有螺母的套筒(24)相连，所述(27) 的两端分别焊接在所述基座(30)的底面与所述手爪(25)上。当所述滑动杆(29)向上运动时，所述滑动杆(29)拉动所述(27)使所述拉爪(28)收紧，当所述滑动杆(29) 向下运动时，所述(27)推动所述拉爪(28)使其松开，从而实现蘑菇的摘除。
24.本实用新型使用方法如下：工作开始时，带照明装置的摄像头(12)用于采集蘑菇图像并进行实时处理，获取采摘目标的位置、直径和距离，所述的带照明装置的摄像头(12)用于对采摘目标进行拍摄；图像采集单元，与带照明装置的摄像头(12)连接，用于将拍摄的图像转换成数字信号；图像处理单元与图像采集单元连接，用于对采集的图像进行处理，获取采摘目标的位置、直径和距离信息；照明单元，用于提供人工光照环境，提高图像拍摄的质量。当图像处理模块发现有2-5mm的不需要的蘑菇时，执行机构开始动作，开始收集不合格的蘑菇，并将不合格的蘑菇放入收集箱(8)中，当图像处理模块未发现不合格蘑菇时，所述子体(3)开始在所述空心钢杆(1)上移动。当所述子体(3)走完一个行程后，所述联轴器(9)将所述电动机(6)与所述丝杠(5)相连，所述电动机(6)转动带动所述支架(4) 直线运动，可以实现所述滑块(20)在种植架上方的纵向移动，最终将种植架上的不合格蘑菇筛选出来。

技术特征：

1.一种全自动蘑菇间苗机械装置，其包含母体(2)和子体(3)两个部分，其特征在于：所述母体(2)由底板(7)、电动机(6)、丝杠(5)、导轨(10)、支架(4)、联轴器(9)、滑块(20)、滑动组件(22)和支架底座(21)组成，所述母体(2)上还安装有收集箱(8)；所述子体(3)由肩关节(13)、带照明装置的摄像头(12)、大臂(14)、肘关节(16)、小臂(17)、水平旋转腕关节(18)和机械手(19)、俯仰旋转腕关节(15)、滚轮(11)组成；所述肩关节(13)为水平旋转肩关节，所述的肘关节(16)为俯仰旋转肘关节；所述母体(2)通过空心钢杆(1)相连接分别置于种植架的两旁；所述机械手(19)由齿轮组(23)、固定有螺母的套筒(24)、手爪(25)、连接件(26)、(27)、拉爪(28)、滑动杆(29)、基座(30)组成；所述滑动杆(29)固定设置在固定有螺母的套筒(24)上。2.根据权利要求1所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置，其特征在于：所述电动机(6)通过联轴器(9)与丝杠(5)相连，所述丝杠(5)两侧装有导轨(10)，所述支架底座(21)可以在导轨(10)上滑动，所述支架底座(21)中央固定有滑动组件(22)；所述滑动组件(22)上装有螺母，当所述电动机(6)带动所述丝杠(5)转动时即可使所述支架(4)直线运动。3.根据权利要求1所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置，其特征是，所述导轨(10)与所述底板(7)通过螺栓固定，所述支架(4)放置在支架底板(7)上，用来固定所述丝杠(5)的两个滑动轴承通过螺栓固定在所述支架底板(7)上，所述电动机(6)通过螺栓固定在所述支架底板(7)上。4.根据权利要求1所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置，其特征是，所述滚轮(11)通过两个螺栓固定在轴上，所述电动机(6)驱动两个滚轮(11)使其在种植架的两侧导轨(10)上移动，所述肩关节(13)可以水平旋转360度，所述肩关节(13)与所述大臂(14)相连，使机械臂能水平工作；所述大臂(14)与所述小臂(17)通过所述俯仰旋转肘关节(16)相连，从而能控制机械手(19)的高度，所述小臂(17)与所述俯仰旋转腕关节(15)之间由所述水平旋转腕关节(18)相连接，所述水平旋转腕关节(18)可以使手爪(25)更加灵活的进行360度水平旋转，所述俯仰旋转腕关节(15)可以使所述手爪(25)以垂直于所述导轨(10)的方向180度旋转。5.根据权利要求1所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置，其特征是，所述支架底座(21)的四周有四个滑块(20)，所述支架底座(21)的中央固定有滑动组件(22)，所述滑动组件(22)中固定有螺母，所述丝杠(5)转动时，所述支架(4)沿所述导轨(10)方向移动。6.根据权利要求1所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置，其特征是，所述机械手(19)由手爪(25)和电动推杆组成，所述电动推杆由电动机(6)，齿轮组(23)，联轴器(9)，丝杠(5)和装有螺母的套筒(24)和滑动杆(29)组成，并通过所述齿轮组(23)、所述联轴器(9)将所述电动机(6)与所述丝杠(5)连接起来。7.根据权利要求1所述的一种全自动蘑菇间苗机械装置，其特征是，所述手爪(25)由滑动杆(29)、基座(30)、拉爪(28)、连接件(26)和(27)组成，所述连接件(26)将所述拉爪(28)与所述基座(30)相连，所述基座(30)固定在所述机械手(19)的外壳上，所述滑动杆(29)与所述装有螺母的套筒(24)相连，所述(27)的两端分别焊接在所述基座(30)的底面与所述手爪(25)上。

技术总结

本实用新型公开了一种全自动蘑菇间苗机械装置，包括母体(2)和子体(3)两部分，所述母体(2)由底板(7)、丝杠(5)、导轨(10)、支架(4)、滑块(20)和滑动组件(22)组成，底板(7)中央装有丝杠(5)，所述丝杠(5)连接有滑块(20)，所述底板(7)顶部连接有导轨(10)，导轨(10)顶部连接有滑动组件(22)，通过滑动组件(22)和丝杠(5)结构可实现子体(3)在种植架上方纵向移动，机械手(19)每次沿导轨(10)纵向前进一定距离，完成该区域内间苗任务后，前进到下一个区域，重复识别、拔除工作。减少蘑菇赘苗提高肥料利用效率；该发明安装使用方便，同时能满足不同尺寸种植架的需要。尺寸种植架的需要。尺寸种植架的需要。