一种天然胶乳袋式快速收集系统及方法与流程

1.本发明属于收胶技术领域，具体涉及一种天然胶乳袋式快速收集系统及方法。


背景技术：

2.橡胶是重要的工业原料，橡胶分为天然橡胶以及合成橡胶，其中天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成。
3.然而，现有的收胶方式一般采用人工收胶，人工收胶时需要将橡胶树上的胶碗取下，然后将胶碗中的胶乳倒入收胶容器中，为了避免胶碗上残留胶乳，在这个过程中还需要人工使用刀具或刮板等对胶碗进行刮胶动作。人工收胶效率低，而且人工收胶对人的体力要求高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种天然胶乳袋式快速收集系统，在收集胶乳时只需将集胶袋从安装结构上取下并直接放入收胶容器中，实现橡胶的快速收集，解决了传统人工收胶效率低、劳动强度大的技术问题。
5.该天然胶乳袋式快速收集系统采用以下技术方案：
6.一种天然胶乳袋式快速收集系统，包括安装结构和集胶袋；
7.所述安装结构能够固定在橡胶树上；
8.所述集胶袋的袋口以敞开状态可拆卸地设置于所述安装结构上，用于收集所述胶乳；
9.所述集胶袋的袋口具有弹性，在自然状态下自动收口；
10.所述集胶袋为橡胶材质。
11.进一步地，所述安装结构包括固定座和两个弧形支撑杆；
12.所述固定座能够固定在橡胶树上；
13.两个所述弧线支撑杆的一端与所述固定座连接，另一端穿入所述集胶袋敞口一端设置的穿孔内。
14.进一步地，还包括机器人本体和割胶机构；
15.所述机器人本体能够自主移动并设置有集胶容器，其组成包括机械臂，所述机械臂设置有用于抓取所述集胶袋的抓取机构；
16.所述割胶机构包括连接件、第一固定装置、直线移动模组、螺旋形导轨、割胶刀头和位移检测单元；所述连接件固定安装于所述机械臂末端；所述第一固定装置固定安装于所述连接件上，用于与橡胶树固定；所述直线移动模组安装于所述连接件上；所述螺旋形导轨与所述直线移动模组连接，能够在所述直线移动模组的驱动下相对所述连接件在竖直方向直线移动；所述割胶刀头设置于所述螺旋形导轨上，且能够沿着所述螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶；所述位移检测单元安装于所述连接件上，用于检测所述螺旋形导轨在竖直方向的位移。
17.进一步地，所述螺旋形导轨位于所述第一固定装置的下方。
18.进一步地，还包括第二固定装置；
19.所述第二固定装置固定安装于橡胶树上，用于与所述第一固定装置对接。
20.进一步地，还包括对接视觉单元；
21.所述对接视觉单元设置在连接件上，用于所述第一固定装置与所述第二固定装置对接时的定位。
22.进一步地，所述直线移动模组通过伺服电机驱动与丝杆螺母副连接的所述螺旋形导轨在竖直方向直线移动。
23.此外，本发明还提供了一种天然胶乳快速收胶方法，该收胶方法相比传统的人工收胶方法机械化、工业化、智能化程度更高。
24.该天然胶乳快速收胶方法采用以下技术方案：
25.一种天然胶乳快速收集方法，利用上述的天然胶乳袋式快速收集系统，包括以下步骤：
26.步骤一：所述机器人本体自主移动到橡胶树旁，并使所述机械臂通过所述第一固定装置与橡胶树固定；
27.步骤二：所述割胶刀头沿着所述螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶，割胶产生的天然胶乳流入所述集胶袋；
28.步骤三：所述直线移动模组驱动所述螺旋形导轨竖直向下移动设定位移；
29.步骤四：重复执行步骤三和步骤四，直至重复次数达到设定次数。
30.步骤五：所述机械臂上的抓取机构将集胶袋从安装结构中取下并放入所述集胶容器，完成收胶。
31.有益效果：
32.(1)安装结构能够固定在橡胶树上；集胶袋的敞口活动地设置于安装结构上，用于收集胶乳；集胶袋的袋口具有弹性，在自然状态下自动收口，且集胶袋为橡胶材质。
33.如此，因为集胶袋为橡胶材质，即集胶袋相当于干胶，在收集胶乳只需将集胶袋从安装结构上取下并直接放入收胶容器中，不需要进行刮胶的操作，解决了传统人工收胶效率低、劳动强度大的技术问题。而且，后续在胶乳炼制过程中也无需去除集胶袋，从而节省了人力，提高了作业效率，另外，由于集胶袋的袋口具有弹性，在自然状态下自动收口，可以避免收胶作业中橡胶从集胶袋上流出造成橡胶浪费。
34.(2)安装结构包括固定座和两个弧形支撑杆；固定座能够固定在橡胶树上；两个弧线支撑杆的一端与固定座连接，另一端穿入集胶袋敞口一端设置的穿孔内。如此，能够方便地实现集胶袋取下的操作。
35.(3)螺旋形导轨位于第一固定装置的下方，如此，螺旋形导轨在竖直方向的直线移动不会受到第一固定装置的阻碍，保证了螺旋形导轨竖直方向足够大的位移范围，满足割胶量的需求。
36.(4)第二固定装置固定安装于橡胶树上，用于与第一固定装置对接。如此，机械臂末端能够通过第一固定装置和第二固定装置的对接实现与橡胶树的快速固定。
37.(5)直线移动模组通过伺服电机驱动与丝杆螺母副连接的螺旋形导轨在竖直方向直线移动。如此，控制精度高、控制难度低。
附图说明
38.图1为本发明实施例一提供的一种天然胶乳袋式快速收集系统的整体结构示意图；
39.图2为图1中安装结构的结构示意图；
40.图3为图1中集胶袋的结构示意图；
41.图4为本发明实施例二提供的一种割胶机器人的整体结构示意图；
42.图5为图4中履带式底盘的结构示意图；
43.图6为图4中机械臂的结构示意图；
44.图7为图4中割胶机构的结构示意图；
45.图8为图7中位移检测单元的安装结构示意图；
46.图9为图7中连接件设置三向减振器的结构示意图；
47.其中，1-机器人本体，101-移动底盘，101a-第一控制盒，101b-激光摄像头，101c-履带，101d-防碰撞件，102-机械臂，2-割胶机构，201-连接件、202-第一固定装置，203-直线移动模组，204-螺旋形导轨，205-割胶刀头，206-双目摄像头，207-第二控制盒，208-位移传感器，209-位移检测挡板，210-滑块，211-伺服电机，212-三向减震器，3-收集装置，301-安装结构，301a-固定座，301b-支撑杆，302-集胶袋。
具体实施方式
48.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
49.实施例一：
50.本实施例提供了一种天然胶乳袋式快速收集系统，如图1-图3所示，该天然胶乳快速收集系统,包括收集装置3，收集装置3包括安装结构301和集胶袋302，其中：
51.安装结构301固定安装于橡胶树上，集胶袋302以敞口状态可拆卸地设置在安装结构301上，该收集装置3中的集胶袋302用于收集橡胶胶乳。而且，集胶袋302的袋口具有弹性，在自然状态下自动收口，且集胶袋302选用橡胶材质。
52.在集胶袋302完成胶乳收集后，因为集胶袋302相当于干胶，因此只需将集胶袋302从安装结构301上直接取下并直接放入收胶容器中，不需要进行刮胶的操作，解决了传统人工收胶效率低、劳动强度大的技术问题，而且无需在后续胶乳炼制过程中去除集胶袋302，从而节省了人力，提高了作业效率。另外，由于集胶袋的袋口具有弹性，在自然状态下自动收口，可以避免收胶作业中橡胶从集胶袋上流出造成橡胶浪费。同时，集胶袋302装入胶乳后，可非常方便地进行称重，可快速准确地统计每棵胶树的实际产胶量。
53.具体地，如图2所示，安装结构301包括固定座301a和两个弧形的支撑杆301b，其中，固定座301a可以固定在橡胶树上，两个支撑杆301b的一端与固定座301a连接，另一端能够穿入集胶袋302敞口一端设置的穿孔内(集胶袋302敞口边缘外卷或内卷形成穿孔)，如此，能够方便地实现集胶袋302取下的操作。
54.实施例二：
55.参照图4-图9，本实施例在实施例一的基础上，还设置了机器人，该机器人包括机器人本体1和割胶机构2，其中：
56.机器人本体1能够自主移动，其组成包括具有六个自由度的机械臂102；割胶机构2
包括连接件201、第一固定装置202、直线移动模组203、螺旋形导轨204、割胶刀头205和位移检测单元；连接件201固定安装于机械臂102的末端；第一固定装置202固定安装于连接件201上，用于与橡胶树固定；直线移动模组203安装于连接件201上；螺旋形导轨204与直线移动模组203连接，能够在直线移动模组203的驱动下相对连接件201在竖直方向直线移动；割胶刀头205设置于螺旋形导轨204上，且能够沿着螺旋形导轨204的螺旋形轨迹割胶(有电机带动割胶刀头205沿螺旋形轨迹割胶)；位移检测单元安装于连接件201上，用于检测螺旋形导轨204在竖直方向的位移。
57.如此，在割胶时(此时，集胶袋302也在收集割胶产生的胶乳)，机械臂102能够与橡胶树固定，减小了割胶时的晃动，使割胶动作更加稳定可靠，更为重要的是，在割胶时不是通过控制机械臂102控制螺旋形导轨204在竖直方向的移动(螺旋形导轨204每一次竖直方向直线移动的距离对应割胶时的耗皮量)，而是通过固定在机械臂102上的直线移动模组203控制螺旋形导轨204的直线移动，且螺旋形导轨204的位移可以通过位移检测单元检测，这样就相当于在一个固定台面上控制一个部件的移动，很容易实现高精度的控制，而且在现有技术下控制难度也比较低，避免了传统的通过机械臂102末端带动螺旋形导轨204高精度移动带来的控制难度大的问题(因为很难控制机械臂102不晃动，而且，机械臂102末端的坐标系相对机器人本体1的固定坐标系时刻变化，要控制机械臂末端的动作需要进行复杂的坐标变换，实现高精度控制的难度较大)。
58.在本实施例中，上述的机器人本体1还包括支撑机械臂102的移动底盘1以及设置于移动底盘1上的第一控制盒101a(内部设置有第一控制单元)和激光雷达101b；移动底盘1的底部设置有履带101c，激光雷达101b与第一控制盒101a内的控制单元信号连接，能够识别橡胶树，并构建橡胶园的场景地图，能够用于机器人本体1移动时的自主导航。此外，移动底盘1底部的前侧与后侧还设置有防碰撞件101d，防碰撞件101d与其它物体发生碰撞的时候机器人会停止操作并报警。
59.具体地，上述螺旋形导轨204最好位于板状的第一固定装置202的下方，如此，螺旋形导轨204在竖直方向的直线移动不会受到第一固定装置202的阻碍，保证了螺旋形导轨204竖直方向足够大的位移范围，满足割胶量的需求。
60.具体地，该机器人割胶系统还包括第二固定装置(图中未示出)，第二固定装置固定安装于橡胶树上，用于与第一固定装置202对接。具体地，如图4所示，在本实施例中，第一固定装置202上设置有四个圆锥定位件，对应地，在第二固定装置上对应设置有四个定位圆孔，第一固定装置202和第二固定装置对接时，四个圆锥定位件分别插入四个定位圆孔内，实现将机械臂102与橡胶树固定的功能。
61.具体地，如图4所示，割胶机构2还包括作为对接视觉单元的双目摄像头206，如此，通过图像识别和机械臂控制算法，机械臂102可以将割胶机构平稳移动到指定空间位置，从而完成第一固定装置202与第二固定装置对接时的定位。
62.更具体地，在本实施例中，直线移动模组通过伺服电机211驱动与丝杆螺母副连接的螺旋形导轨204在竖直方向直线移动，这种方式控制精度高、控制难度低。如图5所示，螺旋形导轨204与滑块210连接，滑块210通过丝杆螺母副与伺服电机211连接，另外，在连接件201上设置了位移检测单元，位移检测单元具体包括位移传感器208、位移检测挡板209和第二控制盒207(内部设置有第二控制单元)，其中，位移传感器208固定安装于连接件201上，
位移检测挡板209固定安装于滑块210上，如此，能够通过位移传感器208对位移检测挡板209位移的检测实现螺旋形导轨204位移的检测，并能够将检测结果反馈至第二控制盒207中的第二控制单元，第二控制单元根据该检测结果控制伺服电机211的转动，以实现螺旋形导轨204位移的精确控制，使割胶时的耗皮量达到所需的精度要求。
63.作为改进，如图6所示，连接件201通过三向减震器212与机械臂102连接，三向减振器212使连接件201具有平动和转动自由度，如此，相当于使第一固定装置202和第二固定装置对接时具有一定的容差量，即使初始时第一固定装置202与第二固定装置未完全对准，也能够顺利完成对接。
64.作为更进一步改进，在机器人本体1上设置一个集胶容器(图中未示)，在机械臂102上设置抓取机构(图中未示出)，用于将集胶袋302从安装结构301中取下并放入集胶容器。如此，能够通过机器人进行割胶和收胶，机械化、工业化、智能化程度高。
65.值得注意的是，上述的集胶容器可以是放置在机器人上的胶桶或其它容器。
66.实施例三：
67.在实施例二的基础上，提供一种天然胶乳快速收集方法，该收集方法包括以下步骤：
68.步骤一：机器人本体1自主移动到橡胶树旁，并使机械臂102通过第一固定装置202与橡胶树固定；
69.步骤二：割胶刀头205沿着螺旋形导轨204的螺旋形轨迹割胶，割胶产生的天然胶乳流入所述集胶袋302；
70.步骤三：直线移动模组203驱动螺旋形导轨204竖直向下移动设定位移；
71.步骤四：重复执行步骤三和步骤四，直至重复次数达到设定次数。
72.步骤五：机械臂102上的抓取机构将集胶袋302从安装结构301中取下并放入集胶容器，完成收胶。
73.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种天然胶乳袋式快速收集系统，其特征在于，包括安装结构和集胶袋；所述安装结构能够固定在橡胶树上；所述集胶袋的袋口以敞开状态可拆卸地设置于所述安装结构上，用于收集所述胶乳；所述集胶袋的袋口具有弹性，在自然状态下自动收口；所述集胶袋为橡胶材质。2.根据权利要求1所述的一种天然胶乳袋式快速收集系统，其特征在于，所述安装结构包括固定座和两个弧形支撑杆；所述固定座能够固定在橡胶树上；两个所述弧线支撑杆的一端与所述固定座连接，另一端穿入所述集胶袋敞口一端设置的穿孔内。3.根据权利要求1或2所述的一种天然胶乳袋式快速收集系统，其特征在于，还包括机器人本体和割胶机构；所述机器人本体能够自主移动并设置有集胶容器，其组成包括机械臂，所述机械臂设置有用于抓取所述集胶袋的抓取机构；所述割胶机构包括连接件、第一固定装置、直线移动模组、螺旋形导轨、割胶刀头和位移检测单元；所述连接件固定安装于所述机械臂末端；所述第一固定装置固定安装于所述连接件上，用于与橡胶树固定；所述直线移动模组安装于所述连接件上；所述螺旋形导轨与所述直线移动模组连接，能够在所述直线移动模组的驱动下相对所述连接件在竖直方向直线移动；所述割胶刀头设置于所述螺旋形导轨上，且能够沿着所述螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶；所述位移检测单元安装于所述连接件上，用于检测所述螺旋形导轨在竖直方向的位移。4.根据权利要求3所述的一种天然胶乳袋式快速收集系统，其特征在于，所述螺旋形导轨位于所述第一固定装置的下方。5.根据权利要求4所述的一种天然胶乳袋式快速收集系统，其特征在于，还包括第二固定装置；所述第二固定装置固定安装于橡胶树上，用于与所述第一固定装置对接。6.根据权利要求5所述的一种天然胶乳袋式快速收集系统，其特征在于，还包括对接视觉单元；所述对接视觉单元设置在连接件上，用于所述第一固定装置与所述第二固定装置对接时的定位。7.根据权利要求6所述的一种天然胶乳袋式快速收集系统，其特征在于，所述直线移动模组通过伺服电机驱动与丝杆螺母副连接的所述螺旋形导轨在竖直方向直线移动。8.一种天然胶乳快速收集方法，其特征在于，使用权利要求3－7任意一项所述的一种天然胶乳袋式快速收集系统，包括以下步骤：步骤一：所述机器人本体自主移动到橡胶树旁，并使所述机械臂通过所述第一固定装置与橡胶树固定；步骤二：所述割胶刀头沿着所述螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶，割胶产生的天然胶乳流入所述集胶袋；步骤三：所述直线移动模组驱动所述螺旋形导轨竖直向下移动设定位移；
步骤四：重复执行步骤三和步骤四，直至重复次数达到设定次数。步骤五：所述机械臂上的抓取机构将集胶袋从安装结构中取下并放入所述集胶容器，完成收胶。

技术总结
本发明公开了一种天然胶乳袋式快速收集系统及方法，属于收胶技术领域，天然胶乳袋式快速收集系统包括安装结构和集胶袋；安装结构能够固定在橡胶树上；集胶袋的袋口以敞开状态可拆卸地设置于安装结构上，用于收集胶乳；集胶袋的袋口具有弹性，在自然状态下自动收口；集胶袋为橡胶材质。该天然胶乳袋式快速收集系统解决了传统人工收胶效率低、劳动强度大的技术问题。术问题。术问题。


技术研发人员：黄少琴 孙尧
受保护的技术使用者：自走科技（北京）有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/5