一种气吸式豆丹捕捉装置
阅读说明：本技术 一种气吸式豆丹捕捉装置 (Air-suction type clanis bilineata tsingtauica capturing device ) 是由 申屠留芳 吴旋 刘涵 孙星钊 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种气吸式豆丹捕捉装置,包括行走小车；捕捉单元,包括负压抽吸组件、收纳箱、柔性的抽吸管道以及捕捉吸头,收纳箱设置在行走小车上且其上设置有收集口和气流出口,抽吸管道一端部与捕捉吸头相连,另一端部分别与收集口和负压抽吸组件相气流连通,负压抽吸组件设置在行走小车上且其配置为提供从捕捉吸头进入抽吸管道内的气流；控制单元,包括控制器、机械手臂以及定位组件,机械手臂安装在行走小车车架前方下端,捕捉吸头安装在机械手臂上,定位组件包括照射光源、图像采集模块以及图像识别模块,控制器与负压抽吸组件、机械手臂分别控制连接,控制器与图像识别模块信号连接,图像识别模块与图像采集模块信号连接。(The invention discloses an air-aspiration type clanis bilineata tsingtauica trapping apparatus, which comprises a walking trolley; the catching unit comprises a negative pressure suction assembly, a containing box, a flexible suction pipeline and a catching suction head, wherein the containing box is arranged on the walking trolley and is provided with a collecting port and an airflow outlet, one end part of the suction pipeline is connected with the catching suction head, the other end part of the suction pipeline is respectively communicated with the collecting port and the negative pressure suction assembly in an airflow manner, and the negative pressure suction assembly is arranged on the walking trolley and is configured to provide airflow entering the suction pipeline from the catching suction head; the control unit comprises a controller, a mechanical arm and a positioning assembly, the mechanical arm is arranged at the lower end in front of the frame of the walking trolley, the capturing suction head is arranged on the mechanical arm, the positioning assembly comprises an irradiation light source, an image acquisition module and an image recognition module, the controller is respectively in control connection with the negative pressure suction assembly and the mechanical arm, the controller is in signal connection with the image recognition module, and the image recognition module is in signal connection with the image acquisition module.)
技术领域
本发明涉及农用器械技术领域，特别涉及一种气吸式豆丹捕捉装置。
背景技术
豆丹主要分布于我国黄海流域、长江流域及华南地区，主要寄主植物有大豆、绿豆和刺槐等，在山东、河南、安徽和苏北多见，豆丹又称豆虫、豆青虫，大部分豆丹生长都以大豆养殖为主，喜欢吃豆叶，喜欢喝甘露，豆丹虽然是大豆的天敌，但是它的肉浆却无毒无害，是一种特佳的高蛋白食物，做成菜肴，十分鲜美，并有治疗胃寒疾病和营养不良的特殊疗效。近年来，人们越来越重视豆丹的营养价值，豆丹的养殖收益已经远远超过大豆的种植收益，现在豆丹养殖已经成为一种苏北地区特色产业，养殖面积大、区域广，人工养殖豆丹由于能够提前上市，价格高达800元/公斤，也是一个脱贫致富重要途径，推动了地方三农经济的发展。
目前的豆丹捕捉主要是靠人工，豆丹为昼伏夜出，躲藏在大豆茎叶上，人工捕捉大多为夜间，识别困难，因此，豆丹捕捉费时费力，效率低下。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适于白天夜间都可捕捉豆丹、效率较高的气吸式豆丹捕捉装置。
为此，本发明提供了一种气吸式豆丹捕捉装置，包括：
行走小车，适于在田垄间移动；
捕捉单元，包括负压抽吸组件、收纳箱、柔性的抽吸管道以及捕捉吸头，收纳箱设置在行走小车上且其上设置有收集口和气流出口，抽吸管道一端部与捕捉吸头相连，另一端部分别与收集口和负压抽吸组件相气流连通，负压抽吸组件设置在行走小车上且其配置为提供从捕捉吸头进入抽吸管道内的气流；
控制单元，包括控制器、机械手臂以及定位组件，机械手臂安装在行走小车上，捕捉吸头安装在机械手臂上，定位组件包括照射光源、图像采集模块以及图像识别模块，控制器与负压抽吸组件、机械手臂分别控制连接，控制器与图像识别模块信号连接，图像识别模块与图像采集模块信号连接，图像识别模块配置为：接收图像采集模块发送的豆丹的图像信息并输出豆丹的位置信号，控制器配置为：接收图像识别模块发送的位置信号，以控制机械手臂动作，从而将捕捉吸头运动至豆丹所在位置。
上述技术方案中，优选的，所述捕捉单元还包括引风管道和收集管道，所述引风管道与所述收集管道并联连通设置且具有共同的接口，所述接口与所述抽吸管道相连接，所述引风管道与所述负压抽吸组件相连通，所述收集管道与所述收集口相连通。
上述技术方案中，优选的，所述收集管道自所述收集口处沿倾斜于水平面向上延伸。
上述技术方案中，优选的，所述引风管道的入口处设置有纱网。
上述技术方案中，优选的，所述捕捉单元还包括一壳体，所述收纳箱和所述负压抽吸组件均设置在所述壳体内，所述负压抽吸组件位于所述收纳箱上侧。
上述技术方案中，优选的，所述捕捉吸头的外形为椭圆形。
上述技术方案中，优选的，所述行走小车包括车架、安装在所述车架底部的一对前轮和一对后轮、安装在所述车架上且用于驱动所述后轮转动的动力组件以及连接所述车架的转向把手。
上述技术方案中，优选的，所述动力组件包括发动机和传动箱，所述传动箱传动设置在所述发动机与所述后轮之间且用于将所述发动机输出的动力传递至所述后轮上。
上述技术方案中，优选的，所述一对后轮与所述车架之间设置有用于升降所述车架的升降组件。
上述技术方案中，优选的，所述升降组件包括升降架和液压推杆，所述升降架一端部与所述车架铰接，另一端部安装有所述后轮，所述液压推杆的底座安装在所述车架上，其活塞杆与所述升降架相连。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1.通过设置行走小车，可跨田垄作业，为捕捉工作提供方便。
2.通过将抽吸管道一端部与捕捉吸头相连，另一端部分别与收集口以及负压抽吸组件相气流连通，借助负压抽吸组件提供从捕捉吸头进入抽吸管道内的气流，待豆丹被捕捉吸头吸入至抽吸管道内后，豆丹可在抽吸气流的惯性作用下经由收集口进入收纳箱内，避免负压抽吸组件吸力过大，造成豆丹被甩入收纳箱内致使豆丹损伤或死亡的缺陷。
3.利用豆丹自身趋光性以及豆丹皮肤的荧光特性，借助照射光源来照射豆丹，适于夜间捕捉豆丹，白天关闭照射光源，利用豆丹外形特点，通过图像识别系统进行豆丹的位置识别，并且借助控制器、定位组件以及机械手臂来完成豆丹的定位和捕捉，相比于人员手动捕捉，捕捉效率较高，人员劳动强度低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明跨田垄作业示意图；
图3是本发明的捕捉单元的结构示意图；
图4是图3中所示捕捉吸头和抽吸管道的连接示意图；
其中附图说明如下：
100、气吸式豆丹捕捉装置；1、行走小车；11、车架；12、前轮；13、后轮；14、动力组件；141、发动机；142、传动箱；15、转向把手；16、升降组件；161、升降架；162、液压推杆；2、捕捉单元；21、负压抽吸组件；22、收纳箱；221、收集口；222、气流出口；23、抽吸管道；24、捕捉吸头；25、引风管道；26、收集管道；27、接口；28、纱网；31、机械手臂；32、定位组件；321、照射光源；322、图像采集模块；323、图像识别模块。
具体实施方式
容易理解的是，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到的上、下、前、后、左、右、顶、底、内、外、水平等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
如图1所示，一种气吸式豆丹捕捉装置100，它包括行走小车1、捕捉单元2以及控制单元。
结合图2所示，行走小车1适于在田垄间移动，通常为横跨田垄左右两侧。行走小车1包括车架11、安装在车架11底部的一对前轮12和一对后轮13、安装在车架11上且用于驱动后轮13转动的动力组件14以及连接车架11的转向把手15。
具体的，动力组件14包括发动机141和传动箱142，发动机141固定安装在车架11上，传动箱142传动设置在发动机141与后轮13之间且用于将发动机141输出的动力传递至后轮13上。作业时，作业人员仅需手扶转向把手15来调整行走小车1的行进方向即可。
为方便调节车架11与田垄之间的高度，适于捕捉不同高度大豆茎叶上的豆丹，在一对后轮13与车架11之间设置有用于升降车架11的升降组件16。
具体的，升降组件16包括升降架161和液压推杆162，升降架161一端部与车架11铰接，另一端部安装有后轮13，液压推杆162的底座安装在车架11上，其活塞杆与升降架161相连。操作时，一对后轮13支撑在作业田地上，通过液压推杆162驱动升降架161相对一对后轮13向上移动，以便抬高车架11相对作业田地的高度。
如图3、图4所示，捕捉单元2包括负压抽吸组件21、收纳箱22、柔性的抽吸管道23以及捕捉吸头24。收纳箱22设置在行走小车1上且其上设置有收集口221和气流出口222，抽吸管道23一端部与捕捉吸头24相连，另一端部分别与收集口221和负压抽吸组件21相气流连通，负压抽吸组件21设置在行走小车1上且其配置为提供从捕捉吸头24进入抽吸管道23内的气流。
具体的，为了使豆丹更安全地被吸入收纳箱22内，捕捉单元2还包括引风管道25和收集管道26，引风管道25与收集管道26并联连通设置且具有共同的接口27，接口27与抽吸管道23相连接，引风管道25与负压抽吸组件21相连通，收集管道26与收集口221相连通。作业时，通过捕捉吸头24将豆丹和气流一起吸入抽吸管道23内，气流能够顺着引风管道25进入负压抽吸组件21内，最终被排出至外界环境中，而豆丹能够在气流的惯性作用下，沿收集管道23移动并经过收集口221进入收纳箱22中。
本例中，负压抽吸组件21可采用风机，为了避免气流中夹杂的碎屑物堵塞风机，在引风管道25的入口处设置有纱网28。
为了使豆丹更容易的被收集，收集管道26可设计为自收集口221处沿倾斜于水平面向上延伸，如此，进入收集管道26内的豆丹可沿着收集管道26滑入收纳箱22中。
为了适于捕捉豆丹，捕捉吸头24的尺寸大小比豆丹略大，其外形为椭圆形，并且椭圆形的短轴长度为10～40mm，长轴长度为50～200mm，保证在吸取豆丹时，不易漏风，能够提供足够的吸力。为便于捕捉吸头24的安装，捕捉吸头24可螺纹连接在抽吸管道23上。
为了结构的紧凑性考虑，捕捉单元2还包括一壳体，收纳箱22和负压抽吸组件21均设置在壳体内，负压抽吸组件21位于收纳箱22上侧。
再结合图1所示，控制单元包括控制器、机械手臂31以及定位组件32。机械手臂31安装在行走小车1的前方下端，捕捉吸头24安装在机械手臂31上，定位组件32包括照射光源321、图像采集模块322以及图像识别模块323。
具体的，控制器与负压抽吸组件21、机械手臂31以及液压推杆162分别控制连接，控制器与图像识别模块323信号连接，图像识别模块323与图像采集模块322信号连接。图像识别模块323配置为：接收图像采集模块322发送的豆丹的图像信息并输出豆丹的位置信号，控制器配置为：接收图像识别模块323发送的位置信号，以控制机械手臂31动作，从而将捕捉吸头24运动至豆丹所在位置。
本例中，图像采集模块可选用现有技术中的摄像头，图像识别模块可选用图像识别定位系统，该图像识别定位系统能够接收并识别摄像头传输的豆丹的图像信息，并自动生成豆丹的位置信号，例如豆丹的三维坐标信息。该图像识别定位系统能够与机械手臂31相配合，为机械手臂31提供豆丹的三维坐标信息，从而由控制器来控制机械手臂31执行相应动作。
图像识别模块323中可预先存储成熟豆丹的图像信息，从而在接收图像采集模块322采集的豆丹的图像信息后，将其与预存的成熟豆丹的图像信息进行比对分析，从而判断豆丹是否是成熟豆丹，以便过滤掉尚未成熟的豆丹，对成熟豆丹进行捕捉操作。
本发明的工作原理是这样实现的：
作业时，发动机141为行走小车1提供跨田垄行进的驱动力，作业人员可通过转向把手15来操纵行走小车1的行进方向，通过控制器来控制液压推杆162工作，从而抬高车架11，以适应不同高度的大豆茎叶的豆丹捕捉，使装置100横跨在大豆茎叶顶端作业。
夜间行走小车1在田垄间行进时，照射光源321照向大豆茎叶，(白天行走小车1在田垄间行进，照射光源321关闭，)图像采集模块322不断采集大豆茎叶上的豆丹图像信息并将采集到的图像信息发送至图像识别模块323，图像识别模块323识别出豆丹的位置并将豆丹的位置锁定，将每个豆丹的位置用相应的三维坐标对外输出至控制器，由控制器向机械手臂31发送位置信号，机械手臂31接收控制器发出的位置信号，带动捕捉吸头24移动到豆丹所在位置，负压抽吸组件21开启工作，捕捉吸头24产生吸力并将豆丹吸入至抽吸管道23内，进入抽吸管道23中的豆丹在气流惯性作用下，沿收集管道26并经收集口221进入收纳箱22中，至此完成豆丹的捕捉作业。
本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。
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