[0044] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0045] 如图1和2所示，单篱架葡萄园自动化喷药采摘装置，包括葡萄架、运送架、采摘车1和运送车2。葡萄架及运送架均架设在单篱架葡萄地上。葡萄架包括采摘吊轨组、葡萄框架和铁丝3。葡萄框架包括采摘横梁4和三根葡萄支架5。三根葡萄支架5沿垂直葡萄地垄向(即一垄葡萄的排列方向，同一垄葡萄的枝蔓连接在一起)的方向依次等间隔排列设置，且底端均与葡萄地固定，顶端均与采摘横梁4固定。葡萄框架共有五个。五个葡萄框架沿葡萄地的垄向依次等距排列设置。五个葡萄框架在葡萄地垄向上相互对齐的葡萄支架5均通过两根上下排列的铁丝3连接。铁丝3用于支承葡萄枝蔓。葡萄支架5能够用葡萄园中现有的水泥桩替代。采摘吊轨组由两根沿葡萄地垄向设置的采摘吊轨6组成。两根采摘吊轨6均与采摘横梁4固定。采摘吊轨组共有两个。同一葡萄框架内任意两根相邻的葡萄支架5之间均有且仅有一个采摘吊轨组。两个采摘吊轨组对应两个采摘通道。采摘车1能够逐个进入采摘通道进行采摘和喷药。
[0046] 运送架包括运送框架、固定梁7、运送轨道8和限位器9。运送框架包括运送横梁10和三根运送支架11。三根运送支架11与同一葡萄框架内的三根葡萄支架5分别在垂直葡萄地垄向的方向上对齐，且底端均与葡萄地固定，顶端均与运送横梁10固定。其中一个位于最外端的葡萄框架为两用葡萄框架。运送框架位于两用葡萄框架的外侧(即远离相邻葡萄框架的那一侧)。四根固定梁7的一端均与运送横梁10固定,另一端均与两用葡萄框架内采摘横梁4固定。两根沿垂直葡萄地垄向的方向设置的运送轨道8均与四根固定梁7固定。
[0047] 如图2和3所示，限位器9共有两个。两个限位器9均与其中一根运送轨道8固定。同一运送框架内任意两根相邻的运送支架11之间均有且仅有一个限位器9。限位器9包括限位架、第一限位块12和第二限位块13。两块第一限位块12及两块第二限位块13均与限位架构成沿竖直方向滑动的滑动副。两块第一限位块12由第一电动推杆驱动。两块第二限位块13由第二电动推杆驱动。两块第一限位块12的内侧面在同一平面内，且均与运送轨道8的轴线方向垂直。两块第二限位块13的内侧面在同一平面内，且均与运送轨道8的轴线方向垂直。运送轨道8的横截面呈工字型。第一限位块12的内侧面与第二限位块13的内侧面相对且间隔设置。其中一块第一限位块12的内侧面与其中一块第二限位块13的内侧面上均嵌有压力传感器。
[0048] 如图1、2和4所示，运送车2包括运送车基座60、滑动组件、运送吊轨61、运送转轴63、运送车驱动件和主动滚子66。运送车基座60顶部的四个角上设置有滑动组件。滑动组件包括U形架68和四个从动滚子67。U形架的长度(垂直导轨组件63轴线的水平方向的尺寸)等于第一限位块12、第二限位块13的间距。四个从动滚子67的内端均支承在U形架68上。其中两个从动滚子67同轴，且外端相对设置。另两个从动滚子67同轴，且外端相对设置。其中两个滑动组件上的从动滚子67与其中一根运送轨道8滚动接触。另两个滑动组件上的从动滚子67与另一根运送轨道8滚动接触。运送转轴63支承在运送车基座60的顶部。运送转轴63的两端分别穿过其中两个U形架68的一块侧板，且与两个主动滚子66分别固定。两个主动滚子
66与两根运送轨道8分别滚动接触。运送车驱动件运送车电机62、第七齿轮64和第八齿轮
65。运送车电机62固定在运送车基座60上。运送车电机62的输出轴与第七齿轮64固定。第八齿轮65与运送转轴63固定。第七齿轮64与第八齿轮65啮合。两根运送吊轨61均与运送车基座60的底部固定。运送吊轨61的横截面与采摘吊轨6的横截面完全相同。运送吊轨61与采摘吊轨6等高设置。采摘吊轨6与运送吊轨61沿运送吊轨轴线方向的距离小于5mm。当两根运送吊轨61与同一吊轨组内的两个采摘吊轨6分别对接时，采摘车11能够从运送吊轨61转移到采摘吊轨6上或从采摘吊轨6转移到运送吊轨61上。
[0049] 在第一个滑动组件内U形架68到达第一个采摘通道对应的限位器9内第一限位块12、第二限位块13之间状态下，两根运送吊轨61与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对齐。在第二个滑动组件内U形架68到达第二个采摘通道对应的限位器9内第一限位块12、第二限位块13之间状态下，两根运送吊轨61与第二个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对齐。第一个滑动组件、第二个滑动组件与同一根运送轨道8接触。
[0050] 如图1、2、5、6和7所示，采摘车1包括采摘驱动机构21、采摘手臂39、托架40、葡萄篮14和药箱15。采摘驱动机构21具有垂直行进运动、水平行进运动和旋转运动。采摘驱动机构
21包括小车基座19、回转支撑轴承20、滑台组件、行进转轴25、主动轮28、从动轮29、行进驱动件、旋转驱动件和升降驱动件。回转支撑轴承20外圈固定在小车基座19上，内圈顶部与垫板30固定。旋转驱动件包括回转电机17、第一齿轮23和第二齿轮24。回转电机17固定在小车基座19上。回转电机17的输出轴与第二齿轮24固定。回转支撑轴承20内圈的底部与第一齿轮23通过法兰盘固定。第二齿轮24与第一齿轮23啮合。回转支撑轴承20可以同时承受较大的轴向、径向负荷，因此回转电机17驱动第二齿轮24，第二齿轮24带动第一齿轮23做旋转运动。滑台组件包括滑块31、上顶板32、下底板33、支撑板34和光轴35。支撑板34及两根光轴35的顶端均与上顶板32固定，底端均与下底板33固定。滑台组件内的滑块31的两侧均固定有安装支架座36。上顶板32与第一齿轮23固定。滑块31与两根光轴35构成滑动副。升降驱动件包括升降电机16、联轴器和丝杆22。竖直设置的丝杆22两端分别支承在上顶板32、下底板33上。固定在滑块31上的螺母与丝杆22构成螺旋副。升降电机16固定在垫板30上。升降电机16的输出轴通过联轴器与丝杆22的顶端固定。
[0051] 行进转轴25支承在小车基座19的底部。两个主动轮28与行进转轴25的两端分别固定。两个从动轮29同轴设置，且均支承在小车基座19的底部。两个主动轮28与两个从动轮29分别在行进转轴25的轴线方向上对齐。主动轮28及从动轮29均为单边轮。两个主动轮28的轮缘分别位于两个主动轮28的相对端。两个从动轮29的轮缘分别位于两个从动轮29的相对端。两个主动轮28轮缘的相背侧侧面的间距等于同一采摘吊轨组内两根采摘吊轨6的间距。两个从动轮29轮缘的相背侧侧面的间距等于同一采摘吊轨组内两根采摘吊轨6的间距。行进驱动件包括行进电机18、第三齿轮26和第四齿轮27。行进电机18固定在小车基座19上。行进电机18的输出轴与第三齿轮26固定。第四齿轮27与行进转轴25固定。第三齿轮26与第四齿轮27啮合，驱动采摘车1沿采摘吊轨6做水平运动。
[0052] 托架40包括葡萄篮托盘37、药箱托盘38和固定架。药箱托盘37及两个葡萄篮托盘37均固定在固定架上。药箱托盘38位于两个葡萄篮托盘37之间。固定架的顶部与滑台组件内的下底板33固定。两个葡萄篮托盘37上均放置有葡萄篮14。药箱托盘38上放置有药箱15。
药箱托盘38上还固定有水泵。
[0053] 如图5和8所示，采摘手臂39包括舵盘41、舵机、机械臂第一电机42、机械臂第二电机43、机械臂第三电机44、第一肢节45、第二肢节46和末端执行组件。第一肢节45的一端与舵盘41铰接。第一肢节45由机械臂第一电机42驱动。第一肢节45的另一端与第二肢节46的一端铰接，第二肢节46由机械臂第二电机43驱动。
[0054] 如图5、8、9和10所示，末端执行组件包括机械爪47、剪断件、摄像头48、农药喷嘴49和支座50。支座50与第二肢节46远离第一肢节的那端铰接。机械臂第三电机44固定在第二肢节上。机械臂第三电机44的输出轴与支座50固定。机械臂第三电机44用于保证末端执行组件保持水平的空间位姿。两个摄像头48均固定在支座50上。通过两个摄像头48能够精确定位待摘葡萄果柄的位置。农药喷嘴49固定在支座50上。农药喷嘴49上设置有水管接口51，水管接口51与水泵的出水口通过软管连接。水泵的入水口与药箱15通过软管连接。
[0055] 机械爪47包括爪体和张合驱动件。爪体包括爪架55和爪勾56。爪架55呈半圆环形。爪架55与两根爪勾56的顶端固定。两根爪勾56的底端弯向爪架55的中心方向。爪勾56由弹性材料制成。爪体共有两个。两个爪体的爪架55内端均与支座50铰接。当爪体的两个爪架55夹合时，爪勾56可以勾住葡萄串的作用，并且不会夹伤葡萄。张合驱动件包括机械爪电机
52、连杆53、第五齿轮和齿条54。两根连杆53的一端均与齿条54的外端铰接，另一端与两个爪体的爪架55分别铰接。齿条54与支座50构成滑动副。机械爪电机52与支座50固定。机械爪电机52的输出轴与第五齿轮固定。第五齿轮与齿条54啮合。机械爪电机52驱动第五齿轮，使齿条54产生直线运动，进而驱动爪体的开合。
[0056] 位于机械爪47上方的剪断件包括定刀57、动刀58和剪断驱动件。定刀57的内端与支座50固定。动刀58的内端与定刀57的内端铰接。定刀57靠近动刀58的那侧设置有多个防滑凸块。动刀58靠近定刀57的那侧设置有呈圆弧形的刃口。剪断驱动件包括剪断电机59和第六齿轮。动刀58的内端呈齿轮状。剪断电机59与支座50固定。剪断电机59输出轴与第六齿轮固定。第六齿轮与动刀58的内端啮合。
[0057] 采摘手臂39共有两个。两个采摘手臂39内的舵盘41与两个安装支架座36分别构成转动副。两个舵盘41由两个舵机分别驱动。
[0058] 初始状态下，采摘车1位于运送车2的两根运送吊轨61上。
[0059] 该单篱架葡萄园自动化喷药采摘装置的采摘方法具体如下：
[0060] 步骤一、运送车驱动件的运送车电机转动，使得两根运送吊轨61与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。将1赋值给i。
[0061] 步骤二、旋转驱动件内的回转电机17反转，使得滑块31到达上极限位置。行进驱动件内行进电机18正转，使得采摘车1到达第i个采摘通道内的两根采摘吊轨上。之后行进驱动件内行进电机18停转。
[0062] 步骤三、旋转驱动件内的回转电机17正转，滑块31向下滑动，两个摄像头48持续拍摄。
[0063] 若其中一个摄像头48的拍摄范围内出现成熟葡萄串后，旋转驱动件内的回转电机17停转，与该摄像头48对应的采摘手臂39作为工作采摘手臂39。采摘手臂39上的机械臂第一电机42、机械臂第二电机43、机械臂第三电机44转动，使得葡萄串的果柄处于定刀57与动刀58之间。并进入步骤四。
[0064] 若滑块31到达下极限位置，则进入步骤九。
[0065] 步骤四、工作采摘手臂39上爪体驱动件内的机械爪电机52正转，两个爪体合紧。爪体上的爪勾56勾住葡萄串。
[0066] 步骤五、工作采摘手臂39上剪断驱动件内的剪断电机正转，使得定刀57与动刀58合紧，剪断连接葡萄串的果柄。
[0067] 步骤六、工作采摘手臂39上剪断驱动件内的剪断电机反转，使得动刀58复位。工作采摘手臂39上的机械臂第一电机42、机械臂第二电机43、机械臂第三电机44转动，使得被机械爪47夹住的葡萄串进入工作采摘手臂39对应的葡萄篮14。
[0068] 步骤七、工作采摘手臂39上爪体驱动件内的机械爪电机52反转，两个爪体张开。机械爪47松开的葡萄串。之后采摘手臂39上的机械臂第一电机42、机械臂第二电机43、机械臂第三电机44转动，使得采摘手臂39复位。进入步骤八。
[0069] 步骤八、重复执行步骤三至七。
[0070] 步骤九、旋转驱动件内的回转电机17反转，使得滑块31到达上极限位置。若采摘车1与第i个采摘通道内采摘吊轨远离运送架那端的端面距离小于a，则行进驱动件内行进电机18反转，使得采摘车1到达两根运送吊轨61上，并执行步骤十。否则行进驱动件内行进电机18正转，使得采摘车1沿采摘吊轨上向远离运送架的方向行进a距离，并执行步骤三至八。
a的值取0.5m。
[0071] 步骤十、若i小于2，则运送车驱动件的运送车电机转动，使得两根运送吊轨61与第i+1个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。之后，将i增大1，并执行步骤二至九。若i等于2，则采摘结束。
[0072] 步骤一中两根运送吊轨61与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接的方法具体如下：
[0073] ①.第一个采摘通道对应的限位器内第一限位块12、第二限位块13中远离运送车的那个推出，靠近运送车的那个缩回。
[0074] ②.运送车驱动件的运送车电机转动，直到第一个采摘通道对应的限位器内有压力传感器检测到压力增大。第一个采摘通道对应的限位器内第一限位块12、第二限位块13中处于缩回状态的那个推出，使得运送车的其中一个滑动组件被第一限位块12、第二限位块13夹住。此时两根运送吊轨61与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。
[0075] 该单篱架葡萄园自动化喷药采摘装置的喷药方法具体如下：
[0076] 步骤一、运送车驱动件的运送车电机转动，使得两根运送吊轨61与第一个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。将1赋值给i。
[0077] 步骤二、旋转驱动件内的回转电机17反转，使得滑块31到达上极限位置。行进驱动件内行进电机18正转，使得采摘车1到达第i个采摘通道内的两根采摘吊轨上。之后行进驱动件内行进电机18停转。
[0078] 步骤三、旋转驱动件内的回转电机17正转，滑块31向下滑动，水泵启动，农药喷嘴49中喷出农药，直到滑块31到达下极限位置后，进入步骤四。
[0079] 步骤四、旋转驱动件内的回转电机17反转，使得滑块31到达上极限位置。若采摘车1与第i个采摘通道内采摘吊轨远离运送架那端的端面距离小于a，则行进驱动件内行进电机18反转，使得采摘车1到达两根运送吊轨61上，并执行步骤五。否则，行进驱动件内行进电机18正转，使得采摘车1沿采摘吊轨上向远离运送架的方向行进a距离，并执行步骤二和三。
a的值取0.5m。
[0080] 步骤五、若i小于2，则运送车驱动件的运送车电机转动，使得两根运送吊轨61与第i+1个采摘通道内的两根采摘吊轨分别对接。之后，将i增大1，并执行步骤二至四。若i等于2，则喷药结束。
