一种水果采摘机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种水果采摘机器人，包括：抓握部分、手臂部分、果梗剪切部分、视觉系统、升降部分、旋转部分和移动底座；所述抓握部分与手臂部分连接，所述手臂部分与升降部分连接，所述视觉系统位于抓握部分上方与所述手臂部分连接，所述果梗剪切部分与手臂部分连接，所述升降部分与旋转部分连接，所述旋转部分与移动底座连接；本发明专利技术结构精巧，灵活度高，工作空间大，利用S型压力传感器，平板压力传感器和拉簧，实现控制器对手指连杆机构Ⅰ的闭环实时控制并柔性抓取目标物，减少采摘时造成的机械损伤；所述升降部分和旋转部分增大了采摘的自由度，所述剪切部分对目标进行采摘的同时保留了果梗，更利于水果的保存。

A Fruit Picking Robot

The invention discloses a fruit picking robot, which comprises a grasping part, an arm part, a stem cutting part, a visual system, a lifting part, a rotating part and a moving base; the grasping part is connected with an arm part, the arm part is connected with a lifting part, the visual system is located above the grasping part and the arm part is connected with the stem cutting part. The lifting part is connected with the arm part, the lifting part is connected with the rotating part, and the rotating part is connected with the moving base. The structure of the present invention is exquisite, flexible and has large workspace. By using the S-type pressure sensor, the flat-plate pressure sensor and the pulling spring, the closed-loop real-time control of the finger connecting rod mechanism I is realized by the controller, and the target is grasped flexibly, so as to reduce the mechanical damage caused by picking. The lifting part and the rotating part increase the degree of freedom of picking, while the cutting part preserves the stem while picking the target, which is more conducive to the preservation of fruit.

【技术实现步骤摘要】
一种水果采摘机器人
本专利技术涉及农业采摘机器领域，具体涉及一种水果采摘机器人。
技术介绍
随着计算机和电子控制技术的飞速发展，机器人逐渐趋向自动化、智能化，并应用于许多领域，农业机器人已逐步进入到农业生产领域中，并将促进现代化农业向着装备机械化、生产智能化的方向发展；果蔬的采摘是农业生产中季节性强、劳动强度大、作业要求高的一个重要环节，而我国的果蔬产业发展较为突出，但农业劳动力却较少，而果蔬的采摘仍主要依靠大量的人力，不仅人工成本高而且采摘效率低；对于一些较高的果树，人工采摘较为困难，而且人工采摘还有因作业环境复杂而不小心跌倒摔伤的风险；因此研究和开发果蔬采摘机械装置对于解放劳动力、提高劳动生产效率、降低劳动成本，保证新鲜水果蔬菜品质以及满足作物生长的实时性要求等方面都有着重要意义。采用机械采摘对于一些果皮较薄、柔软、新鲜的水果，存在很大的局限性，采摘过程中极易造成机械损伤，严重影响水果的品质，而目前设计的采摘机器人存在的问题：1.机械手容易造成水果的机械损伤，影响水果品质；2.由于果树树枝和树叶等障碍，无法准确快速的锁定采摘目标；3.机械手通常直接将水果从果梗上拉下，不能保留果梗，不利于水果保鲜。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提出了一种水果采摘机器人，通视觉系统4对采摘目标进行识别定位，再通过抓握部分1、手臂部分2、果梗剪切部分3、升降部分5、旋转部分6、和移动底座7对目标进行采摘，解决了现有技术中机械手极易造成水果的机械损伤以及无法快速对采摘目标进行定位的问题，同时保留了果梗，更利于水果的保存。一种水果采摘机器人，包括：抓握部分1、手臂部分2、果梗剪切部分3、视觉系统4、升降部分5、旋转部分6和移动底座7；所述抓握部分1固定于所述手臂部分2的前端；所述手臂部分2的另一端与升降部分5连接；所述视觉系统4位于所述抓握部分1上方固定于所述手臂部分2的前端；所述果梗剪切部分3固定于所述手臂部分2的上方；所述升降部分5下端与旋转部分6连接；所述旋转部分6与移动底座7连接。所述抓握部分1包括：手指连杆机构Ⅰ，支撑板20，伸缩电机71和滑架30；所述手指连杆机构Ⅰ固定于支撑板20的一端，所述伸缩电机71通过伸缩电机固定板72和伸缩电机支撑板69固定，所述伸缩电机支撑板69与支撑板固定连接块23固定连接，所述支撑板固定连接块23与支撑板20连接。所述抓握部分1包括两套手指连杆机构Ⅰ，所述手指连杆机构Ⅰ对称固定于支撑板20的两侧，所述手指连杆机构包括：拉簧8、遥杆9、扭簧10、扭簧固定件11、中间连杆12、驱动摇杆13、驱动连杆14、连杆固定件15、远指节16、平板压力传感器17、近指节18、硅胶垫19和S型压力传感器22，所述S型压力传感器22两端分别与固定滑轨24和连杆固定件15连接，所述连杆固定件15与驱动连杆14的一端铰接，所述驱动摇杆13上有3个铰接孔，分别位于所述驱动遥杆13的中间和两端，所述驱动连杆14的另一端通过驱动摇杆13的中间铰接孔与驱动摇杆13铰接，所述驱动摇杆13的两端分别与中间连杆12和近指节18的固定件铰接，中间连杆12的另一端与远指节16铰接，近指节18一端与固定件铰接，另一端与远指节16铰接，所述近指节18铰接的固定架与支撑板20固定连接；所述近指节18和所述远指节16上的传感器连接孔均安装有平板压力传感器17，所述平板压力传感器的表面粘贴有硅胶垫19；所述中间连杆12和远指节16之间设置有拉簧8。所述手臂部分2包括固定滑轨24、臂伸缩丝杠25、臂伸缩丝杠锁紧螺母26、臂伸缩丝杠电机27、臂伸缩丝杠电机固定块28、臂丝杠轴固定块32和臂丝杠螺母33，所述臂伸缩丝杠25一端通过臂伸缩丝杠锁紧螺母26与臂伸缩丝杠电机27连接，另一端与臂丝杠轴固定块32连接，所述臂丝杠轴固定块32与固定滑轨24连接。所述果梗剪切部分3包括：剪切电机48、剪切电机固定块49、剪切电机轴套50、剪切电机轴锁紧螺母51、圆形刀片52、刀片锁紧螺母53、剪切电机连接片54、剪切电机丝杠螺母55、剪切伸缩滑轨56、剪切电机丝杠固定块57、剪切丝杠58、剪切丝杠支撑块59、剪切丝杠联轴器60、剪切伸缩电机61、剪切伸缩电机支架62、剪切旋转支撑板63、剪切旋转电机支撑板64、剪切旋转电机支撑侧板65、剪切旋转电机轴承66、剪切旋转电机联轴器67和剪切旋转电机68；所述剪切旋转电机68和剪切旋转电机支撑侧板65的底部固定于固定滑轨24上，所述剪切旋转电机支撑侧板65的顶部固定于剪切旋转电机支撑板64上，所述剪切旋转电机68的输出轴通过剪切旋转电机联轴器67和剪切旋转电机轴承66与剪切旋转支撑板63连接，所述剪切旋转支撑板63与剪切伸缩电机支架62相连，所述剪切伸缩电机61固定于剪切伸缩电机支架上62，所述剪切伸缩电机61的输出轴与剪切丝杠58通过剪切丝杠联轴器60连接，伸缩剪切丝杠支撑块59固定于剪切伸缩电机支架62上，所述剪切丝杠58由剪切伸缩丝杠支撑块59和剪切丝杠螺母55支撑，所述丝杠支撑螺母55与剪切伸缩滑轨56滑动连接，所述剪切电机48与剪切电机固定块49连接，所述剪切电机固定块49与剪切电机连接件54连接，所述剪切电机连接件54固定于剪切丝杠螺母55上，所述剪切电机48的输出轴依次连接剪切电机轴套50和剪切电机轴锁紧螺母51，所述圆形刀片52通过刀片锁紧螺母53固定于剪切电机48的输出轴上。所述视觉部分4包括：相机固定支架74和工业相机73；所述相机73直接固定于相机支架74上，所述相机支架74固定于固定滑轨24的前端。所述升降部分5包括升降电机39、升降电机支撑底板41、升降电机支撑侧板40、升降丝杠支撑板38、升降丝杠轴连接块37、升降丝杠36、升降丝杠螺母29、升降丝杠限位板75、支撑滑轨34和配重滑块35，所述升降电机39固定于升降电机支撑底板41上；所述升降电机支撑侧板40底部固定于升降电机支撑底板41上，顶部固定于升降丝杠支撑板38上；所述升降电机39的输出轴通过升降丝杠轴连接块37与升降丝杠36连接；所述升降丝杠36顶部安装有升降丝杠限位板75；所述升降丝杠限位板75一侧通过限位板固定块76与固定滑轨24连接，另一侧与支撑滑轨34连接；所述支撑滑轨34一端连接在升降丝杠限位板75上，另一端固定在升降丝杠支撑板38上；所述升降丝杠螺母29的一端与固定滑轨24连接，另一端与配重滑块35连接；所述配重滑块35与支撑滑轨34互相配合，所述配重滑块35随着升降丝杠螺母29在支撑滑轨34内上下移动。所述旋转部分6包括：旋转电机47、旋转电机支撑侧板46、旋转电机联轴器44、旋转电机支撑板45和旋转电机轴承43；所述旋转电机47固定于底部支撑板77上，所述旋转电机支撑侧板46的底部固定于底部支撑板77上，所述旋转电机支撑侧板46的顶部固定于旋转电机支撑板45上，所述旋转电机47输出轴依次通过旋转电机联轴器44和旋转电机轴承43与旋转轴42连接，所述旋转轴42另一端与升降电机支撑底板41固定连接。所述移动底座7包括：底部支撑板77、履带78、履带轮支撑架79、张紧轮80、履带轮81、皮带82、履带电机83、减速机84和履带传动轴85；所述履带电机83固定于底部支撑板77上，所述履带电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水果采摘机器人，其特征在于，包括：抓握部分（1）、手臂部分（2）、果梗剪切部分（3）、视觉系统（4）、升降部分（5）、旋转部分（6）和移动底座（7）；所述抓握部分（1）固定于所述手臂部分（2）的一端；所述手臂部分（2）的另一端与升降部分（5）连接；所述视觉系统（4）位于所述抓握部分（1）上方固定于所述手臂部分（2）的前端；所述果梗剪切部分（3）固定于所述手臂部分（2）的上方；所述升降部分（5）下端与旋转部分（6）连接；所述旋转部分（6）与移动底座（7）连接。

【技术特征摘要】
1.一种水果采摘机器人，其特征在于，包括：抓握部分（1）、手臂部分（2）、果梗剪切部分（3）、视觉系统（4）、升降部分（5）、旋转部分（6）和移动底座（7）；所述抓握部分（1）固定于所述手臂部分（2）的一端；所述手臂部分（2）的另一端与升降部分（5）连接；所述视觉系统（4）位于所述抓握部分（1）上方固定于所述手臂部分（2）的前端；所述果梗剪切部分（3）固定于所述手臂部分（2）的上方；所述升降部分（5）下端与旋转部分（6）连接；所述旋转部分（6）与移动底座（7）连接。2.根据权利要求1所述的一种水果采摘机器人，其特征在于，所述抓握部分（1）包括：手指连杆机构Ⅰ，支撑板（20），伸缩电机（71）和滑架（30）；所述手指连杆机构Ⅰ固定于支撑板（20）的一端，所述伸缩电机（71）通过伸缩电机固定板（72）和伸缩电机支撑板（69）固定，所述伸缩电机支撑板（69）与支撑板固定连接块（23）连接，所述支撑板固定连接块（23）与支撑板（20）连接。3.根据权利要求2所述的一种水果采摘机器人，其特征在于，所述抓握部分（1）包括两套手指连杆机构Ⅰ，所述手指连杆机构Ⅰ对称固定于支撑板（20）的两侧，所述手指连杆机构包括：拉簧（8）、遥杆（9）、扭簧（10）、扭簧固定件（11）、中间连杆（12）、驱动摇杆（13）、驱动连杆（14）、连杆固定件（15）、远指节（16）、平板压力传感器（17）、近指节（18）、硅胶垫（19）和S型压力传感器（22）；所述S型压力传感器（22）两端分别与固定滑轨（24）和连杆固定件（15）连接，所述连杆固定件（15）与驱动连杆（14）的一端铰接，所述驱动摇杆（13）上有3个铰接孔，分别位于所述驱动遥杆（13）的中间和两端，所述驱动连杆（14）的另一端通过驱动摇杆（13）的中间铰接孔与驱动摇杆（13）铰接，所述驱动摇杆（13）的两端分别与中间连杆（12）和近指节（18）的固定件铰接，中间连杆（12）的另一端与远指节（16）铰接，近指节（18）一端与固定件铰接，另一端与远指节（16）铰接，所述近指节（18）铰接的固定架与支撑板（20）固定连接；所述近指节（18）和所述远指节（16）上的传感器连接孔均安装有平板压力传感器（17），所述平板压力传感器的表面粘贴有硅胶垫（19）；所述中间连杆（12）和远指节（16）之间设置有拉簧（8）。4.根据权利要求1所述的一种水果采摘机器人，其特征在于，所述手臂部分（2）包括固定滑轨（24）、臂伸缩丝杠（25）、臂伸缩丝杠锁紧螺母（26）、臂伸缩丝杠电机（27）、臂伸缩丝杠电机固定块（28）、臂丝杠轴固定块（32）和臂丝杠螺母（33）；所述臂伸缩丝杠（25）一端通过臂伸缩丝杠锁紧螺母（26）与臂伸缩丝杠电机（27）连接，另一端与臂丝杠轴固定块（32）连接，所述臂丝杠轴固定块（32）与固定滑轨（24）连接。5.根据权利要求1所述的一种水果采摘机器人，其特征在于，所述果梗剪切部分（3）包括：剪切电机（48）、剪切电机固定块（49）、剪切电机轴套（50）、剪切电机轴锁紧螺母（51）、圆形刀片（52）、刀片锁紧螺母（53）、剪切电机连接片（54）、剪切电机丝杠螺母（55）、剪切伸缩滑轨（56）、剪切电机丝杠固定块（57）、剪切丝杠（58）、剪切丝杠支撑块（59）、剪切丝杠联轴器（60）、剪切伸缩电机（61）、剪切伸缩电机支架（62）、剪切旋转支撑板（63）、剪切旋转电机支撑板（64）、剪切旋转电机支撑侧板（65）、剪切旋转电机轴承（66）、剪切旋转电机联轴器（67）和剪切旋转电机（68）；所述剪切旋转电机（68）和剪切旋转电机支撑侧板（65）的底部固定于固定滑轨（24）上，所述剪切旋转电机支撑侧板（65）的顶部固定于剪切旋转电机支撑板（64）上，所述剪切旋转电机（68）的输出轴通过剪切旋转电机联轴器（67）和剪切旋转电机轴承（66）与剪切旋转支撑板（63）连接，所述剪切旋转支...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖力，胡宇鹏，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44