一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器

本发明涉及农业机器人，尤其是涉及一种草莓机器人，具体为一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人。背景技术：1、草莓生产过程中，每天都需要进行授粉、采摘、巡视、修剪等作业。草莓植物工厂内空气湿度高、无自然风、授粉昆虫无法依靠太阳光定位从而实现连续授粉作业，因此，植物工厂生产草莓多数是靠人工授粉，成本高且授粉质量不可靠，因此，授粉成为制约植物工厂草莓品质和产量的重要因素。植物工厂生产高品质草莓要求不能使用任何抗菌抗病毒和杀虫药物，对内部环境控制的要求高，频繁的人员进出可能携带病原微生物或病虫、虫卵，对植物的生长发育和果实品质造成威胁。另外，为了提高光合效率从而相对降低光照的能耗，植物工厂生产区的二氧化碳浓度比较高，不合适人员长期工作。因此，植物工厂草莓生产需要机器人实现授粉、采摘、巡视、修剪等作业。2、目前草莓采摘机器人技术已经比较成熟，国内外也都有成型的产品在使用，多数的草莓采摘机器人也都具备巡视功能，但是其使用场景基本上都是温室种植和露天种植，因此，没有对机器人授粉功能的需求，同时，温室种植和露天种植草莓一般为单层种植，而植物工厂是多层立体种植，因此，现在的草莓采摘机器人的升降高度有限，另外，温室和露天种植的空间远大于植物工厂，其机器人体型都比较大，且多为单一功能产品，不适合空间更密集的植物工厂。3、草莓授粉机器人也有一些成果和产品，但是多数都是用于温室或露天种植时辅助授粉使用，即在风媒和虫媒授粉不良时作为辅助手段，如温度过低授粉昆虫不活跃或/和室外无风天气时，用于辅助授粉使用。技术实现思路1、本发明旨在提供一种能够用于小型植物工厂的小型化、多功能的，可以在草莓生产过程中进行巡视、授粉、采摘、修剪等作业的机器人，代替人工作业，使这一过程中没有或很少需要人工干预，实现自动生产。2、本发明是采用如下的技术方案实现的：一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，包括主机和基站以及功能组件；主机包括行走机构、升降机构、承载机构、执行机构、影像采集模块和控制系统；升降机构的下部固定在行走机构上，承载机构固定在升降机构上部，执行机构固定在承载机构上，由多轴机械臂、双目摄像头和功能组件组成；所述的多轴机械臂底端固定在承载机构，顶端一节固定有双目摄像头和快装接口，快装接口可以连接不同的功能组件以实现不同功能；所述的功能组件包括不限于采摘机械手组件、毛刷授粉组件、加热风筒、包装盒转运机械手等；承载机构上还设置有固定器，用来放置暂时不用的功能组件；承载机构还可以携带一个容器，用于暂存采摘下来的草莓，还可以携带一个自动包装设备，将采摘下来的草莓先装入包装盒，自动打包后再存放在这个容器中。3、基站分为两部分，一部分主要包括为主机充电的接口；另一部分是功能组件固定器和清洗喷头，加热风筒组件平时放置在基站的固定器上，加热风筒组件放置在基站的固定器时和电源连接，可以用于吹干冲洗后的组件。4、上述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其采摘功能的实现方法如下：所述的多轴机械臂与所述的采摘机械手组件连接，由控制系统控制行走机构沿行间移动，影像采集模块识别成熟的草莓，固定在多轴机械臂顶端的一节的双目摄像头识别草莓果柄的准确位置，控制系统控制多轴机械臂，驱动采摘机械手组件完成采摘动作，并将采摘下来的草莓放置于包装盒或容器中相应的位置；如果容器满了，则更换容器或将包装盒进行转运；如果采摘完成，则回到基站位置，将采摘机械手组件前端夹、剪部分靠近清洗喷头进行冲洗，冲洗后再将采摘机械手组件移动到加热风筒组件前端进行吹干，之后将采摘机械手组件放置在基站的组件固定器上；如果电池容量不足则在基站进行充电。5、上述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其毛刷授粉功能的实现方法如下：所述的多轴机械臂与毛刷授粉组件连接，由控制系统控制行走机构沿行间移动，影像采集模块识别花序，固定在多轴机械臂顶端的一节的双目摄像头识别花序的准确位置，控制系统控制多轴机械臂将旋转毛刷移动到花序的准确位置，旋转毛刷贴近花序完成授粉；重复上述动作直至将所有的花序完成授粉；授粉工作完成后主机回到基站位置，将旋转毛刷靠近清洗喷头进行冲洗，冲洗后再将毛刷移动到加热风筒组件前端进行吹干，之后将毛刷授粉组件放置在基站的组件固定器；如果电池容量不足则在基站进行充电。6、上述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其风筒授粉功能的实现方法如下：所述的多轴机械臂与加热风筒组件连接，由控制系统控制行走机构沿行间移动，控制系统控制多轴机械臂，使加热风筒组件对着植株吹风，以干燥温暖的空气驱动花粉，形成授粉；授粉工作完成后将加热风筒组件放置在基站的组件固定器。7、上述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其包装盒转运功能的实现方法如下：在配置有自动打包设备的情况下，执行采摘工作完成或容器内包装盒满了以后，所述的主机移动到草莓暂存位置或传送带位置，所述的多轴机械臂与采摘机械手组件分离并将其放置于承载机构的组件固定器，然后多轴机械臂与包装盒转运机械手组件连接，控制系统控制多轴机械臂将包装盒转运机械手组件移动到包装盒上方，包装盒转运机械手组件抓起包装盒并把包装盒转运并放置到暂存位置或传送带；重复上述动作直到所有包装盒转运完成；之后将包装盒转运机械手组件放置在承载机构或基站的组件固定器。8、上述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其巡视功能的实现方法如下：在进行授粉、采摘工作的同时，影像采集系统采集并记录影像信息，上传到服务器。9、本发明提供的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，可以一机多能，在植物工厂生产场景下，以较小的空间占用实现几乎所有的日常管理功能；以快装接口自动对接不同的功能组件；还实现对与植物接触的功能组件的自动清洗和吹干，避免可能的交叉感染。技术特征：1.一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：包括主机和基站以及功能组件；主机包括行走机构（1）、升降机构（2）、承载机构（3）、执行机构、影像采集模块（4）和控制系统；升降机构（2）的下部固定在行走机构（1）上，承载机构（3）固定在升降机构（2）上部，影像采集模块（4）固定在承载机构（3）上；所述的执行机构的多轴机械臂（6）底端固定在承载机构（3），顶端一节固定有双目摄像头（8）和快装接口（7），快装接口（7）可以连接不同的功能组件以实现不同功能；所述的功能组件包括采摘机械手组件、毛刷授粉组件、加热风筒组件；所述的基站由两部分组成，一部分用于为主机充电，另一部分包括清洗喷头（13）、固定器（5）；加热风筒组件（14）不用时放置在基站的固定器（5）上，加热风筒组件（14）放置在基站的固定器时和电源连接，可用于吹干冲洗后的其它功能组件。2.如权利要求1所述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：所述的快装接口（7）还可以连接包装盒转运机械手组件。3.如权利要求2所述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：管理机器人的承载机构（3）还可以携带一个容器（9），用来承载采摘下来的草莓。4.如权利要求3所述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：管理机器人的承载机构（3）还可以携带一个自动包装设备，可以将草莓包装盒打包并放置在容器（9）中。5.如权利要求3所述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：其采摘功能的实现方法如下：所述的多轴机械臂（6）与所述的采摘机械手组件连接，由控制系统控制行走机构沿行间移动，影像采集模块（4）识别成熟的草莓，固定在多轴机械臂顶端的一节的双目摄像头（8）识别草莓果柄的准确位置，控制系统控制多轴机械臂（6），驱动采摘机械手组件完成采摘动作，并将采摘下来的草莓放置于容器（9）中；采摘工作完成后主机回到基站位置，将采摘机械手组件前端夹、剪部分靠近清洗喷头（13）进行冲洗，冲洗后的采摘机械手组件移动到加热风筒组件（14）下端进行吹干，之后将采摘机械手组件放置在基站的固定器（5）上；如果电池容量不足则在基站进行充电。6.如权利要求4所述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：其采摘功能的实现方法如下：所述的多轴机械臂（6）与所述的采摘机械手组件连接，由控制系统控制行走机构沿行间移动，影像采集模块（4）识别成熟的草莓，固定在多轴机械臂顶端的一节的双目摄像头（8）识别草莓果柄的准确位置，控制系统控制多轴机械臂（6），驱动采摘机械手组件完成采摘动作，并将采摘下来的草莓放置于包装盒，包装盒满了后自动包装设备会打包并放置于容器中；如果容易满了，则将包装盒进行转运；如果采摘完成，则回到基站位置，将采摘机械手组件前端夹、剪部分靠近清洗喷头进行冲洗，冲洗后再将采摘机械手组件移动到加热风筒组件（14）前端进行吹干，之后将采摘机械手组件放置在基站的组件固定器上；如果电池容量不足则在基站进行充电。7.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：其毛刷授粉功能的实现方法如下：所述的多轴机械臂（6）与毛刷授粉组件连接，由控制系统控制行走机构沿行间移动，影像采集模块（4）识别花序，固定在多轴机械臂顶端的一节的摄像头识别花序的准确位置，控制系统控制多轴机械臂（6）将旋转毛刷移动到花序的准确位置，旋转毛刷贴近花序完成授粉；重复上述动作直至将所有的花序完成授粉；授粉工作完成后主机回到基站位置，将旋转毛刷靠近清洗喷头（13）进行冲洗，冲洗后再将毛刷移动到加热风筒组件（14）下端进行吹干，之后将毛刷授粉组件放置在基站的组件固定器（5）；如果电池容量不足则在基站进行充电。8.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，其特征在于：其风筒授粉功能的实现方法如下：所述的多轴机械臂与加热风筒组件（14）连接，由控制系统控制行走机构沿行间移动，控制系统控制多轴机械臂（6），使加热风筒组件（14）对着花序吹风，以干燥温暖的空气驱动花粉，形成授粉；授粉工作完成后将加热风筒组件（14）放置在基站的固定器（5）。技术总结本发明涉及农业机器人技术领域，尤其是涉及一种草莓机器人，具体为一种用于草莓植物工厂的小型化多功能管理机器人，包括主机和基站以及功能组件；主机包括行走机构、升降机构、承载机构、执行机构、影像采集模块和控制系统；升降机构的下部固定在行走机构上，承载机构固定在升降机构上部，执行机构的多轴机械臂、影像采集模块固定在承载机构上；所述的多轴机械臂底端固定在承载机构，顶端固定有摄像头和快装接口，快装接口可以连接不同的功能组件以实现不同功能；所述的功能组件包括采摘机械手组件、毛刷授粉组件、风筒授粉组件等；基站上有为主机充电的接口。本发明一机多能，在植物工厂生产场景下，以较小的空间占用实现几乎所有的日常管理功能。技术研发人员：毕杰,彭福田,谢立峰,毕研伦受保护的技术使用者：今蜂智慧农业科技（泰安）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/27