一种水果采摘机器人制造技术

本实用新型专利技术提供了一种水果采摘机器人，包括移动平台、识别单元、箱体、气压机械臂、机械手。移动平台采用轮式行星轮系越障机构，既能在平路上快速行驶，又能跨越各种障碍物，特别适合在果林的复杂路面环境中移动；在箱体上安装高清摄像头探测设备，该摄像头利用色差原理识别成熟水果；此外，在箱体上安装旋转装置，使得机械臂可任意角度旋转；机械臂主体采用气压式机械臂，共配置一个气压驱动俯仰缸、两个气压从动俯仰缸和一个气压驱动伸缩缸；机械手安装在机械臂末端，通过伺服电机驱动，丝杆传动，采用四杆机构完成水果夹取动作。本实用新型专利技术的水果采摘机器人具有移动迅速、采摘准确、结构简单、性能良好的特点。

Fruit picking robot

The utility model provides a fruit picking robot, which comprises a mobile platform, an identification unit, a box body, an air pressure mechanical arm and a manipulator. The mobile platform by the wheel of planetary gear train obstacle crossing mechanism, which can quickly running on the level road, and across all kinds of obstacles, especially suitable for moving in complex road environment in orchard; installation of high-definition camera detection equipment in the box, the camera using color recognition principle of ripe fruit; in addition, the installation of rotating device in the box, the the mechanical arm can be rotated; mechanical arm body with pneumatic manipulator is equipped with a pneumatic drive, pitch cylinder, two pressure driven pitch cylinder and a pressure driven telescopic cylinder; the manipulator mounted at the end of the mechanical arm, driven by a servo motor, screw drive, using four bar mechanism to complete fruit clamp take action. The fruit picking robot of the utility model has the advantages of rapid movement, accurate picking, simple structure and good performance.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及农业装备领域，特别涉及一种水果采摘机器人。
技术介绍
每到水果成熟季节，水果采摘是最耗时、最费力的一个环节，为了保证水果质量，又必须做到适时采摘。目前，我国水果采摘主要是通过手工完成，要在短时间内采摘所有水果必须投入大量人力、物力、财力，且人工采摘过程中，由于工人长时间采摘体力下降对采摘水果质量也有影响，直接给果农造成经济损失。另外由于果树生长环境的复杂性，导致我国水果采摘机器人很难适应这种环境，因此急需一种水果采摘机器人，既能在果林中快速行走，又能准确而高效采摘水果。
技术实现思路
针对以上不足，本技术提供了一种水果采摘机器人，既能在果林的复杂路况中快速行走，又能准确采摘，实现机器人代替手工采摘水果。为达到上述目的，本技术技术方案为：一种水果采摘机器人，包括移动平台、箱体、识别单元、机械手、气压机械臂；所述箱体固定在移动平台上，所述识别单元安装在箱体上，所述气压机械臂固定在箱体上，机械手与气压机械臂固定连接。移动平台通过直流电机驱动行星轮系越障，识别单元通过高清摄像头识别成熟水果，箱体固定在移动平台上面，主要起支撑和固定气压机械臂作用。所述移动平台采用轮式越障结构，包括直流电机、传动轴、滚动轴承、行星轮系；所述移动平台采用前驱动模式，两个直流电机安装在移动平台前部两侧，直流电机与传动轴固定连接，所述传动轴的另一端通过滚动轴承与行星轮系的太阳轮键连接。所述识别单元包括高清摄像头、舵机、支架，所述支架一端固定在箱体上，另一端与高清摄像头铰接，所述舵机的输出端与高清摄像头的输入轴固定连接。所述气压机械臂包括旋转装置，支撑杆，气压驱动俯仰缸，连杆，气压驱动伸缩缸，第一气压从动俯仰缸，第二气压从动俯仰缸；所述旋转装置固定在箱体上，所述支撑杆一端固定在旋转装置上，另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与气压驱动伸缩缸铰接，气压驱动俯仰缸缸筒尾端铰接在旋转装置上，活塞杆顶端铰接在连杆中部，第一气压从动俯仰缸缸筒尾端铰接在旋转装置上，活塞杆顶端铰接在支撑杆顶部，第二气压从动俯仰缸缸筒尾端铰接在连杆中部，活塞杆顶端铰接在气压驱动伸缩缸缸筒中部；所述气压驱动伸缩缸缸筒尾端与连杆上端铰接，机械手端部与气压驱动伸缩缸的活塞杆顶端固定连接。所述机械手包括伺服电机，丝杆，驱动杆，前连杆，抓手杆，后连杆；所述伺服电机固定在机械手内壁上，丝杆与伺服电机输出轴固定连接，驱动杆通过内侧螺纹和丝杆组成螺母副连接，后连杆一端与驱动杆的末端铰接，另一端铰接在抓手杆端部，前连杆一端铰接在机械手外壳上，另一端与抓手杆中部铰接。本技术的有益效果是：本技术水果采摘机器人采用轮式行星轮系越障机构，既能在平路上快速行驶，又能跨越各种障碍物，特别适合在果林的复杂路面环境中移动；在箱体上安装高清摄像头探测设备，该摄像头利用色差原理识别成熟水果；在箱体上安装旋转装置，使得机械臂可任意角度旋转，可全方位采摘水果；机械臂主体采用气压式机械臂，共配置三个俯仰气压缸和一个伸缩气压缸，俯仰气压缸用于调整机械手的上下俯仰运动，伸缩气压缸用于控制机械手的前后伸缩运动；夹取水果的机械抓手采用伺服电机驱动，通过丝杆螺母副连接带动抓手的张合，从而夹取水果。附图说明图1为本技术整体结构示意图。图2为本技术移动平台结构示意图。图3为本技术识别单元结构示意图。图4为本技术机械手结构示意图。图5为本技术气压机械臂结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本技术的具体实施例做进一步的说明。如图1所示，一种水果采摘机器人，包括移动平台1、箱体2、识别单元3、机械手4、气压机械臂5；所述箱体2固定在移动平台1上，所述识别单元3安装在箱体2上，所述气压机械臂5固定在箱体2上，机械手4与气压机械臂5固定连接。如图2所示，所述移动平台1采用轮式越障结构，包括直流电机103、传动轴104、滚动轴承101、行星轮系102；所述移动平台1采用前驱动模式，两个直流电机103安装在移动平台1前部两侧，直流电机103与传动轴104固定连接，所述传动轴104的另一端通过滚动轴承101与行星轮系102的太阳轮键连接。在平路上行驶时，此时，行星轮系102充当定轴轮系，两直流电机103通过传动轴104将动力传递给行星轮系102的太阳轮，太阳轮通过堕轮与行星轮带动车轮转动，当需要转向时，可调整两直流电机103的转速差实现；遇到障碍物时，车轮受到阻碍力矩作用，促使行星轮系102翻转，直流电机103将带动整个移动平台1翻转跃过障碍物。如图3所示，所述识别单元3包括高清摄像头303、舵机302、支架301，所述支架301一端固定在箱体2上，另一端与高清摄像303头铰接，所述舵机302的输出端与高清摄像头303的输入轴固定连接。在果林中，舵机302驱动高清摄像头303旋转，可使高清摄像头303全方位识别成熟水果，高清摄像头303利用色差原理检测成熟水果，当探测到成熟水果时，控制气压机械臂5完成采摘水果动作。如图5所示，所述气压机械臂5包括旋转装置501，支撑杆503，气压驱动俯仰缸504，连杆505，气压驱动伸缩缸507，第一气压从动俯仰缸502，第二气压从动俯仰缸506；所述旋转装置501固定在箱体2上，所述支撑杆503一端固定在旋转装置501上，另一端与连杆505一端铰接，连杆505另一端与气压驱动伸缩缸507铰接，气压驱动俯仰缸504缸筒尾端铰接在旋转装置501上，活塞杆顶端铰接在连杆505中部，第一气压从动俯仰缸502缸筒尾端铰接在旋转装置501上，活塞杆顶端铰接在支撑杆503顶部，第二气压从动俯仰缸506缸筒尾端铰接在连杆505中部，活塞杆顶端铰接在气压驱动伸缩缸507缸筒中部；所述气压驱动伸缩缸507缸筒尾端与连杆505上端铰接，机械手4端部与气压驱动伸缩缸507的活塞杆顶端固定连接。在采摘水果时，气压驱动俯仰缸504驱动机械臂作上下运动，第一气压从动俯仰缸502和第二气压从动俯仰缸506起稳定与支撑支撑杆503和连杆505作用，气压驱动伸缩缸507驱动机械手4作伸缩运动。如图4所示，所述机械手4包括伺服电机401，丝杆402，驱动杆403，前连杆405，抓手杆406，后连杆404；所述伺服电机401固定在机械手4内壁上，丝杆402与伺服电机401输出轴固定连接，驱动杆403通过内侧螺纹和丝杆402组成螺母副连接，后连杆404一端与驱动杆403的末端铰接，另一端铰接在抓手杆406端部，前连杆405一端铰接在机械手4外壳上，另一端与抓手杆406中部铰接。在采摘水果时，伺服电机401带动丝杆402转动，丝杆402通过驱动杆403、前连杆405和后连杆404，驱动抓手杆406完成张合抓取水果的动作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水果采摘机器人，其特征在于：包括移动平台（1）、箱体（2）、识别单元（3）、机械手（4）、气压机械臂（5）；所述箱体（2）固定在移动平台（1）上，所述识别单元（3）安装在箱体（2）上，所述气压机械臂（5）固定在箱体（2）上，机械手（4）与气压机械臂（5）固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种水果采摘机器人，其特征在于：包括移动平台（1）、箱体（2）、识别单元（3）、机械手（4）、气压机械臂（5）；所述箱体（2）固定在移动平台（1）上，所述识别单元（3）安装在箱体（2）上，所述气压机械臂（5）固定在箱体（2）上，机械手（4）与气压机械臂（5）固定连接。2.根据权利要求1所述的水果采摘机器人，其特征在于：所述移动平台（1）采用轮式越障结构，包括直流电机（103）、传动轴（104）、滚动轴承（101）、行星轮系（102）；所述移动平台（1）采用前驱动模式，两个直流电机（103）安装在移动平台（1）前部两侧，直流电机（103）与传动轴（104）固定连接，所述传动轴（104）的另一端通过滚动轴承（101）与行星轮系（102）的太阳轮键连接。3.根据权利要求1所述的水果采摘机器人，其特征在于：所述识别单元（3）包括高清摄像头（303）、舵机（302）、支架（301），所述支架（301）一端固定在箱体（2）上，另一端与高清摄像（303）头铰接，所述舵机（302）的输出端与高清摄像头（303）的输入轴固定连接。4.根据权利要求1所述的水果采摘机器人，其特征在于：所述气压机械臂（5）包括旋转装置（501），支撑杆（503），气压驱动俯仰缸（504），连杆（505），气压驱动伸缩缸（507），第一气压从动俯仰缸（502），第...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾令亮，熊奇，张仕进，汤涛，章伟成，余西伟，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：新型
国别省市：上海;31