本申請涉及菠蘿采摘，特別涉及一種菠蘿采摘末端機(jī)械手、采摘設(shè)備及其采摘方法。
背景技術(shù)：
1、在菠蘿種植周期中，菠蘿的采摘工作是整個環(huán)節(jié)中最費時費力的工作。菠蘿植株包括菠蘿莖稈、葉與球莖、果實等部分，果實生長于菠蘿莖稈的最頂端，被葉、球莖等包裹。其中菠蘿果實是大眾認(rèn)知中常見的菠蘿產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的部分，但對于種植者而言，菠蘿的葉、球莖等由于可以用于種植新的菠蘿植株，與菠蘿果實具有同樣的經(jīng)濟(jì)效益。因此，為了安全地摘下果實而不損害葉和球莖，目前一般都由人工進(jìn)行采摘。
2、但人工采摘成本高，菠蘿果體帶刺導(dǎo)致既影響采摘效率，又有受傷的風(fēng)險，以及采摘過程會受天氣影響，因此目前市面上也出現(xiàn)了一些針對菠蘿的自動采摘機(jī)械。
3、但是，目前對菠蘿的機(jī)械化采摘機(jī)構(gòu)的研究依舊停留于實驗室階段，多采用從菠蘿果實兩側(cè)伸入進(jìn)給，從而對菠蘿果實實現(xiàn)包圍的夾爪設(shè)計?？紤]到菠蘿桿、球莖、葉與果實的距離極為貼近，目前的機(jī)械化采摘機(jī)構(gòu)依舊無法克服菠蘿果實受到莖桿上球莖、葉子等障礙物的阻擋，而無法在不損傷莖稈、球莖與果實的條件下將果實分離摘下的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本申請?zhí)岢鲆环N菠蘿采摘末端機(jī)械手，能夠在不損傷莖稈、球莖與果實的條件下將果實與莖稈分離摘下。
2、本申請還提出一種包括上述菠蘿采摘末端機(jī)械手的采摘設(shè)備及其采摘方法。
3、根據(jù)本申請的第一方面實施例的菠蘿采摘末端機(jī)械手，包括：
4、固定盒，其與機(jī)械臂轉(zhuǎn)動連接；
5、連桿機(jī)構(gòu)，其包括第一連接桿、第二連接桿、第一驅(qū)動桿、第二驅(qū)動桿和第三驅(qū)動桿，所述第一連接桿的一端固定連接至所述固定盒，所述第一連接桿的另一端與所述第二連接桿樞接；所述第二驅(qū)動桿的一端設(shè)置有兩個樞接點且分別樞接至所述第一連接桿和所述第一驅(qū)動桿，所述第三驅(qū)動桿的一端設(shè)置有兩個樞接點且分別樞接至所述第二連接桿和所述第二驅(qū)動桿；
6、驅(qū)動件，其與所述第一驅(qū)動桿連接以驅(qū)使其移動；
7、第一包裹器，其安裝至所述第一連接桿；
8、第二包裹器，其安裝至所述第三驅(qū)動桿；
9、其中，所述第一驅(qū)動桿能夠帶動所述連桿機(jī)構(gòu)變形，驅(qū)使所述第一包裹器與所述第二包裹器相互靠近或相互遠(yuǎn)離。
10、根據(jù)本申請實施例的菠蘿采摘末端機(jī)械手，至少具有如下有益效果：通過驅(qū)動件驅(qū)動第一驅(qū)動桿，能夠帶動連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行變形，進(jìn)而驅(qū)使第一包裹器和第二包裹器相互靠近以夾持菠蘿完成采摘；本機(jī)械手僅通過第三驅(qū)動桿單側(cè)伸入，相較于傳統(tǒng)的采摘機(jī)械手采用雙爪伸入的方式，其與菠蘿植株的葉和球莖的干涉更少，從而減少采摘過程對植株造成的損傷。
11、根據(jù)本申請的一些實施例，所述第一包裹器和所述第二包裹器均呈圓弧狀，所述第一包裹器和所述第二包裹器凹陷的一側(cè)為夾持側(cè)，所述夾持側(cè)與菠蘿果實直接接觸。
12、根據(jù)本申請的一些實施例，所述夾持側(cè)設(shè)置有壓力傳感器。
13、根據(jù)本申請的一些實施例，所述壓力傳感器的數(shù)量有多個且等距設(shè)置在所述夾持側(cè)。
14、根據(jù)本申請的一些實施例，所述驅(qū)動件為舵機(jī)，所述舵機(jī)安裝至所述固定盒，所述舵機(jī)的輸出軸安裝有舵盤，所述第一驅(qū)動桿的端部與所述舵盤樞接。
15、根據(jù)本申請的一些實施例，所述固定盒設(shè)置有連接法蘭，所述連接法蘭用于與機(jī)械臂連接。
16、根據(jù)本申請的第二方面實施例的采摘設(shè)備，包括：
17、上述菠蘿采摘末端機(jī)械手；
18、機(jī)械臂，其與所述菠蘿采摘末端機(jī)械手連接，用于驅(qū)動所述菠蘿采摘末端機(jī)械手旋轉(zhuǎn)；
19、控制系統(tǒng)，其與所述驅(qū)動件以及所述機(jī)械臂電連接。
20、根據(jù)本申請實施例的采摘設(shè)備，至少具有如下有益效果：通過機(jī)械臂能夠帶動上述菠蘿采摘末端機(jī)械手進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而將菠蘿果實從球莖上掰斷下來，完成采摘；控制系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€采摘設(shè)備進(jìn)行控制。
21、根據(jù)本申請的一些實施例，所述采摘設(shè)備還包括攝像頭，所述攝像頭與所述控制系統(tǒng)電連接，所述控制系統(tǒng)基于所述攝像頭所拍攝的影像進(jìn)行視覺識別。
22、根據(jù)本申請的一些實施例，所述控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、單片機(jī)、plc數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和驅(qū)動件控制模塊，所述上位機(jī)用于處理所述攝像頭的影像資料并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，所述plc數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊與所述上位機(jī)電連接以接收所述上位機(jī)的處理數(shù)據(jù)，所述單片機(jī)與所述plc數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊電連接，所述單片機(jī)通過所述驅(qū)動件控制模塊控制所述驅(qū)動件。
23、根據(jù)本申請的第三方面實施例的采摘方法，基于上述的采摘設(shè)備進(jìn)行，包括以下步驟：
24、所述菠蘿采摘末端機(jī)械手處于初始狀態(tài)，所述第一包裹器和所述第二包裹器相互遠(yuǎn)離；
25、所述采摘設(shè)備移動并靠近菠蘿，所述第三驅(qū)動桿穿過菠蘿植株的葉和球莖，所述第二包裹器與菠蘿果實接觸；
26、所述驅(qū)動件驅(qū)動所述第一驅(qū)動桿移動，進(jìn)而帶動所述第二驅(qū)動桿繞其與所述第一連接桿的樞接軸轉(zhuǎn)動；
27、所述第二驅(qū)動桿相較于所述第二連接桿發(fā)生移動，進(jìn)而帶動所述第三驅(qū)動桿繞其與所述第二連接桿的樞接軸轉(zhuǎn)動；
28、所述第三驅(qū)動桿帶動所述第二包裹器向所述第一包裹器靠近，所述第一包裹器和所述第二包裹器共同夾持菠蘿果實；
29、所述機(jī)械臂帶動所述菠蘿采摘末端機(jī)械手旋轉(zhuǎn)，將菠蘿果實從球莖上掰斷；
30、所述采摘設(shè)備移動，將菠蘿果實從原菠蘿植株上移出，完成對菠蘿果實的采摘。
31、根據(jù)本申請實施例的采摘方法，至少具有如下有益效果：通過機(jī)械臂和菠蘿采摘末端機(jī)械手聯(lián)合進(jìn)行采摘工作，能夠減少機(jī)械手對菠蘿植株的損傷，便于農(nóng)戶對采摘后的菠蘿植株進(jìn)行再養(yǎng)殖。
32、本申請的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
1.一種菠蘿采摘末端機(jī)械手，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿采摘末端機(jī)械手，其特征在于：所述第一包裹器和所述第二包裹器均呈圓弧狀，所述第一包裹器和所述第二包裹器凹陷的一側(cè)為夾持側(cè)，所述夾持側(cè)與菠蘿果實直接接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的菠蘿采摘末端機(jī)械手，其特征在于：所述夾持側(cè)設(shè)置有壓力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的菠蘿采摘末端機(jī)械手，其特征在于：所述壓力傳感器的數(shù)量有多個且等距設(shè)置在所述夾持側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿采摘末端機(jī)械手，其特征在于：所述驅(qū)動件為舵機(jī)，所述舵機(jī)安裝至所述固定盒，所述舵機(jī)的輸出軸安裝有舵盤，所述第一驅(qū)動桿的端部與所述舵盤樞接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的菠蘿采摘末端機(jī)械手，其特征在于：所述固定盒設(shè)置有連接法蘭，所述連接法蘭用于與機(jī)械臂連接。
7.一種采摘設(shè)備，其特征在于，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采摘設(shè)備，其特征在于：所述采摘設(shè)備還包括攝像頭，所述攝像頭與所述控制系統(tǒng)電連接，所述控制系統(tǒng)基于所述攝像頭所拍攝的影像進(jìn)行視覺識別。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采摘設(shè)備，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、單片機(jī)、plc數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和驅(qū)動件控制模塊，所述上位機(jī)用于處理所述攝像頭的影像資料并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，所述plc數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊與所述上位機(jī)電連接以接收所述上位機(jī)的處理數(shù)據(jù)，所述單片機(jī)與所述plc數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊電連接，所述單片機(jī)通過所述驅(qū)動件控制模塊控制所述驅(qū)動件。
10.一種采摘方法，基于權(quán)利要求7至9中任一所述的采摘設(shè)備進(jìn)行，其特征在于，包括：