一种酒红球盖菇采摘机器设备
技术领域
本发明属于蘑菇种植领域，特别涉及一种酒红球盖菇采摘机器设备。
背景技术
目前蘑菇的种植已经实现工厂化，在厂房内安装有通风设备、CO2补充设备、控温设备、灯光设备等等，在如此条件下连续化生产，相应地便是产量极大地提高。一个菌袋上长出若干根蘑菇(根据品种的不同，相邻蘑菇之间有紧挨的也有分散的)，一个种植架按照高度分成若干层，每一层均沿长度方向放置若干个菌袋，一个厂房内具有若干个种植架(一条走道两边分别是不同的种植架，方便一个人左右采集)。蘑菇长大成熟后，需要人工采摘，如果蘑菇的产量非常大，那将是极度耗费人力物力的一个环节，劳动强度大、效率低、周期长。
市面上存在一些自动采摘装置，采用机械手往返地将蘑菇从菌袋上摘下并转移到临时料仓，但是现有的机械手运动幅度大、效率低、成本高，仍有较多的改进空间。不同菌菇的长势也存在巨大差异，由于市场小的原因导致专用的自动采摘设备难以推行。
酒红球盖菇是国际菇类交易市场上的十大菇类之一，其色泽艳丽、腿粗盖肥、食味清香、营养丰富，市场占有率高。针对酒红球盖菇，其具有单颗重50g左右、直径5-40cm、菇群分散等等特点，现开发一款适用其采摘的自动化设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酒红球盖菇采摘机器设备，实现自动化采摘，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种酒红球盖菇采摘机器设备包括：行走机构，作为承载主体和移动平台;载料仓，作为收纳容器，设置在行走机构上;主安装平台，所述主安装平台设置在所述行走机构上，所述主安装平台上设置导轨，所述导轨上安装有主活动端、传动单元和电机，在电机的驱动下所述主活动端相对导轨滑动并且实现平移;第一升降机构，所述第一升降机构包括固定安装在主活动端的第一固定端、活动安装在所述第一固定端的第一活动端、传动单元和电机，在电机的驱动下所述第一活动端相对第一固定端滑动并实现升降;旋转刀片及其电机，在电机的驱动下所述旋转刀片绕轴心线自旋，所述旋转刀片用于切断菇腿，所述旋转刀片安装在第一活动端上并且由所述第一活动端驱动;输送管道及气力输送器，用于吸走被切断的菌菇，所述输送管道的入口安装在第一活动端上，所述输送管道的入口位于所述旋转刀片的上端，所述输送管道的中间段安装气力输送器，所述输送管道的末端位于所述载料仓的上方，所述气力输送器连接着位于行走机构上的送气设备从而获取压缩气体，气力输送器在运行时压缩气体带动输送管道外侧的空气从入口进入然后流出末端;摄像机，设置在所述第一活动端上;控制中心，所述控制中心连接主安装平台的电极、第一升降机构的电机和摄像机，通过分析摄像机传回的图像调节电机的运行。
采用上述方案，设备在前进的时候会带着旋转刀片平移切割菇腿，切下的酒红球盖菇被气力输送器吸走，如此完成摘取。由于酒红球盖菇在厂房内种植，配合调节合适的环境参数，酒红球盖菇的长势基本相同且在菌棒上生长，所以旋转刀片在平移的过程中只需要上下略微升降一些高度、以及左右平移一些高度;这个距离差通过摄像机和图形算法获取即可，可以允许2mm左右的误差。
作为上述方案的改进，还包括第二升降机构，所述第二升降机构包括固定安装在行走机构的第二固定端、活动安装在所述第二固定端的第二活动端、传动单元和电机，在电机的驱动下所述第二活动端相对第二固定端滑动并且实现升降，此时所述第一安装平台设置在第二升降机构的第二活动端，所述控制中心连接第二升降机构的电机。
采用上述方案，该设计可以轻松应对厂房布置多层种植架的情况，第二升降机构主要用于提升整体的高度，而第一升降机构主要用于确保旋转刀片切割菇腿时对齐根部，减少浪费;其中第一升降机构需要反复调节高度，第二生姜机构仅需要提升到预设高度即可。对于第一升降机构和第二升降机构，可以采用不同种类或不同品质的部件分别满足各自的驱动需求，提高机构的可靠性。
作为上述方案的改进，所述主安装平台的传动单元采用带传动或丝杆传动，所述第一升降机构的传动单元采用带传动或丝杆传动，所述第二升降机构的传动单元采用带传动或丝杆传动。
作为上述方案的改进，所述行走机构在移动方向上的另一侧对称设置第二套可运行的主安装平台、第一升降机构、第二升降机构、旋转刀片和输送管道，实现双侧采摘。采用上述方案，设备在走道上行走时同时采摘左右两侧的种植架上的菌菇。其中一种采摘方法是设备走一次采摘一层，折返回来的时候采摘另一侧。
作为上述方案的改进，所述第一固定端具有用于夹持输送管道的沟槽，所述输送管道的入口段嵌入沟槽中完成固定，所述输送管道弯折后末端到达所述载料仓的上方。
作为上述方案的改进，所述输送管道具有多个弯折角度不小于90°的弯折或所述输送管道整体为弧形。采用上述方案，让酒红球盖菇更好顺畅地转移走。
作为上述方案的改进，所述旋转刀片的旋转轴心竖直朝下。
作为上述方案的改进，所述行走机构采用AGV车底盘结构。
本发明具有如下有益效果：引入气力输送器和输送管道的结构，将切割下的酒红球盖菇立刻吸走而不会影响后续的收割，采摘效率高。设备自动化程度高，两组升降机构分别对应不同的功能，适应性强且可以节省消耗。
附图说明
图1是一种实施例下设备正面的立体图;
图2是一种实施例下设备背面的立体图;
图3是一种实施例下采摘部位的立体图;
图4是一种实施例下采摘部位的侧视图。
附图标记说明：11、行走机构;12、载料仓;21、主安装平台;22、主活动端;30、第一升降机构;31、第一固定端;32、第一活动端;40、第二升降机构;41、第二固定端;42、第二活动端;51、旋转刀片;52、输送管道;53、气力输送器;60、控制中心。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1至图4，本发明公开了一种酒红球盖菇采集机器设备，包括行走机构11、载料仓12、机械臂机构、采摘机构和控制中心60，行走机构11作为承载主体，带动载料仓12、机械臂机构和采摘机构移动，同时机械臂机构进一步带动采摘机构运动，最后采摘机构收割酒红球盖菇。
行走机构11采用AGV车底盘结构，包括四个车轮、传动轴和电机等部件，具备前进和转向的功能，可参照现有技术中底盘结构设计。
载料仓12布置两个，本实施例中两个载料仓12均向上敞开，整体类似喇叭状开口，两个载料仓12之间存在一个用于安装其他部件的平台。本实施例中，一个行走机构11机构在前进方向的左右两侧均设置机械臂机构和采摘机构。图1和图2中虽然仅示出一半的机械臂机构和采摘机构，但是也可以毫无意义地对称出另一边的机械臂机构和采摘机构。
机械臂机构包括主安装平台21、主活动端22、第一升降机构30和第二升降机构40。本实施例中，第二升降机构40安装在行走机构11上，然后主安装平台21安装在第二升降机构40上实现主安装平台21的高度调整。主安装平台21上设置导轨，所述导轨上安装有主活动端22、传动单元和电机，在电机的驱动下所述主活动端22相对导轨滑动并且实现平移。具体参照图3，可以看到主安装平台21的传动单元采用带传动，主活动端22被导轨限制自由度，仅能平移，然后主活动端22的另一侧连接着皮带(主安装平台21为环形槽钢结构，皮带的一半露出主安装平台21外，皮带的另一半在主安装平台21内循环)，当电机带动皮带循环后，主活动端22也被牵引运动。在其他实施例中，也可采用丝杆传动，即将丝杆代替皮带，电机驱动丝杆自旋，同时丝杆穿过主活动端22与其螺纹连接，如此驱动主活动端22运动。
同理，第二升降机构40可以根据需要采用上述的带传动或丝杆传动。以带传动为例，图4中可以看到第二升降机构40包括固定安装在行走机构11的第二固定端41、活动安装在所述第二固定端41的第二活动端42、传动单元和电机，第二固定端41具有两条平行且竖直的导轨，第二活动端42安装在导轨上仅具有上下运动的自由度，在电机的驱动下所述第二活动端42相对第二固定端41滑动并且实现升降。
在其他实施例中，如果需要采摘的酒红球盖菇种植在地面，仅具有一层，这时主安装平台21也可以直接安装在行走机构11上，不需要第二升降机构40大幅度调节高度。
同理，第一升降机构30所述第一升降机构30包括固定安装在主活动端22的第一固定端31、活动安装在所述第一固定端31的第一活动端32、传动单元和电机，在电机的驱动下所述第一活动端32相对第一固定端31滑动并实现升降。本实施例中，传动单元为带传动。第一升降机构30用于带动采摘机构上下运动，以应对不同高度的菇腿，这时对第一升降机构30的电机及微动精度有较高需求。
采摘机构包括旋转刀片51及其电机，在电机的驱动下所述旋转刀片51绕轴心线自旋，所述旋转刀片51用于切断菇腿，所述旋转刀片51或电机安装在第一活动端32上并且由所述第一活动端32驱动(由于旋转刀片51和电机为一体，固定住电机即相当于固定住旋转刀片51)。第一活动端32上还设有输送管道52及位于输送管道52上的气力输送器53，用于吸走被切断的酒红球盖菇，所述输送管道52的入口安装在第一活动端32上，所述输送管道52的入口位于所述旋转刀片51的上端，所述输送管道52的末端位于所述载料仓12的上方，所述气力输送器53连接着位于行走机构11上的送气设备从而获取压缩气体，气力输送器53在运行时压缩气体带动输送管道52外侧的空气从入口进入然后流出末端。
考虑到酒红球盖菇基本都是向上生长，所以所述旋转刀片51的旋转轴心竖直朝下，实现水平切割。旋转刀片51为薄片圆盘结构，边缘具有锋利的圆弧刀片。
这里的气力输送器53为现有技术，外形类似三通，位于中间的是输入压缩空气的端口，另外两个是吸气排气端，原理是输入压缩空气后，通过内部结构引导压缩空气单向流动，压缩空气流动后再带动外部的空气进入输送管道52流动形成循环，如此带来吸力。一般来说，气力输送器53所产生的气流已经能够拉动重量在50g左右的酒红球盖菇;对于其他需要转移大体积酒红球盖菇的场合，可以选用功率更高的气动输送器。
采摘机构还包括摄像机，摄像机设置在所述第一活动端32上，用于拍照同时将照片传回控制中心60，通过图像算法判断菇腿的长度。由于旋转刀片51是从外到内切割菇腿，所以摄像机的拍照方向朝向旋转刀片51的切口处。补充说明，所述控制中心60连接主安装平台21的电极、第一升降机构30的电机和摄像机，通过分析摄像机传回的图像调节电机的运行。
由于气力输送器53的存在，输送管道52实际被分为前后两段。具体参照图3，本实施例中所述第一固定端31具有用于夹持输送管道52的沟槽，输送管道52的入口段嵌入沟槽中完成固定，输送管道52的末端悬空。整个输送管道52既可以采用硬质材料，也可以采用软管(这时需要在行走机构11或第一活动端32上设置辅助支架承托起输送管道52)，可以也两种材料组合使用。本实施例中，酒红球盖菇先被竖直吸起，然后被斜向下推到载料仓12;在其他使用圆弧结构的实施例中，输送管道52的内侧为光滑面，酒红球盖菇被吸起后做弧形运动转移到载料仓12。
本发明引入气力输送器53和输送管道52的结构，将切割下的酒红球盖菇立刻吸走而不会影响后续的收割，采摘效率高。设备自动化程度高，两组升降机构分别对应不同的功能，相比单个升降机构需要往复驱动较重的整个机械臂机构，本方案针对性强且可以节省能源消耗。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
