一种球形果蔬采摘机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种球形果蔬采摘机器人，包括机器人本体，所述机器人本体设有运动机构，所述运动机构为履带式运动轮，本发明专利技术其末端执行机构通过真空泵将真空吸盘抽成真空吸附待采摘果蔬，真空吸盘上的第一压力传感器反馈真空吸盘的负压信息，同时第一直线电机和第二直线电机分别通过拉伸或压缩第一弹簧和第二弹簧，从而使得第一仿形手指和第二仿形手指外扩或内收，实现对不同尺寸果蔬的夹持，并且第一仿形手指和第二仿形手指上的第二压力传感器对夹持力进行反馈，同时第一仿形手指和第二仿形手指内侧表面覆盖软硅胶垫，很好的避免了对果蔬表皮的破坏，液压缸驱动剪叉伸缩杆端部的剪刀对果梗进行剪切，实现了待采摘果蔬与植株的分离。

A spherical fruit and vegetable picking robot

The invention provides a spherical fruit and vegetable picking robot, including a robot body, the robot body is equipped with a motion mechanism, the motion mechanism is a crawler-type motion wheel, the end-effector of the invention pumps a vacuum sucker into a vacuum to absorb fruits and vegetables to be picked, and the first pressure sensor on the vacuum sucker. Feedback the negative pressure information of the vacuum suction cup, while the first linear motor and the second linear motor respectively extend or compress the first spring and the second spring so as to make the first and second shaped fingers expand or adduction, thus realizing the clamping of fruits and vegetables of different sizes, and the first and second shaped fingers on the first shaped fingers and the second shaped fingers. The second pressure sensor feeds back the clamping force, and the inner surface of the first and second fingers is covered with soft silicone pad, which avoids the damage to the skin of fruits and vegetables. The hydraulic cylinder drives the scissors at the end of the scissors telescopic rod to cut the fruits and vegetables, and achieves the separation of fruits and vegetables from plants.

【技术实现步骤摘要】
一种球形果蔬采摘机器人
本专利技术涉及机器人技术设备领域，特别涉及一种球形果蔬采摘机器人。
技术介绍
传统的果蔬人工采摘工作繁杂、劳动量极大。一般苹果、柑橘、番茄等球形果实的机械化采摘，通过振动使植株上的果实掉落，甚至大面积拔除的方法，无法针对果实的具体成熟、大小等差异，致使果实的品质受到很大的影响。利用采摘机器人进行自动采摘中，必须由与机器人的机械手腕部相连的末端执行器来执行果实的采摘任务，国外在这一领域展开了一定研究，如日本的N.Kondo介绍了一种番茄采摘机器人末端执行器，可以抓住番茄并扭断果梗，但扭断果梗时手指对果实的夹持力较大，往往造成果实的损伤甚至破裂，且其只能用于番茄的采摘；而D.M.Bulanon介绍了一种苹果采摘机器人末端执行器，用两指抓住并扭断苹果的梗，但没有反馈机制，无法适应不同果实与梗的连接力变化，只能适用于特定生长期苹果的采摘。由于不同果实的形状、尺寸、物理特性差异明显，上述采摘机器人末端执行器都是为了特定果实的采摘而设计，其机械本体结构具有明显的专用性特征，封闭性极强，很难通用和扩展。而果蔬种植的品种丰富，收获季节性较强，造成了专用型采摘机器人末端执行器的利用效率较低，在收获不同果蔬时必须设计和更换相应的末端执行器，对生产者而言造成了极大的成本负担。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题，本专利技术提供了一种球形果蔬采摘机器人，其末端执行机构通过真空泵将真空吸盘抽成真空吸附待采摘果蔬，真空吸盘上的第一压力传感器反馈真空吸盘的负压信息，同时第一直线电机和第二直线电机分别通过拉伸或压缩第一弹簧和第二弹簧，从而使得第一仿形手指和第二仿形手指外扩或内收，实现对不同尺寸果蔬的夹持，并且第一仿形手指和第二仿形手指上的第二压力传感器对夹持力进行反馈，同时第一仿形手指和第二仿形手指内侧表面覆盖软硅胶垫，很好的避免了对果蔬表皮的破坏，液压缸驱动剪叉伸缩杆端部的剪刀对果梗进行剪切，实现了待采摘果蔬与植株的分离，可非常顺利的对番茄、苹果、柑橘等球形果蔬进行采摘，具有很好的通用性，开放性强，易于扩展。(二)技术方案一种球形果蔬采摘机器人，包括机器人本体，所述机器人本体设有运动机构，所述运动机构为履带式运动轮，所述履带式运动轮位于所述机器人本体的两侧，所述机器人本体为上端开口结构，所述机器人本体的顶部设有顶板，所述顶板为U形结构，所述顶板的长度不小于所述机器人本体的长度，所述顶板的宽度不超过所述机器人本体宽度的1/2，所述顶板的横部与所述机器人本体的顶部相连接，所述顶板位于所述机器人本体的顶部一侧，所述顶板的竖部之间设有丝杆，所述丝杆上设有滑块，所述滑块的上表面设有机械臂机构，所述机械臂机构包括第一连接块，所述第一连接块固定于所述滑块的上表面，所述第一连接块的侧部设有第一肘关节，所述第一肘关节的一端与所述第一连接块相连接，所述第一肘关节的另一端连接于第二连接块的侧部，所述第一肘关节可转动的与所述第一连接块相连接，所述第二连接块的正面设有第一机械臂，所述第一机械臂的一端与所述第二连接块相连接，所述第一机械臂的另一端连接第二肘关节的侧部，所述第二肘关节的端部设有第二机械臂，所述第二机械臂的侧部可转动的与所述第二肘关节的端部相连接，所述第二机械臂的端部连接第三肘关节的侧部，所述第三肘关节的端部连接第三连接块的侧部，所述第三连接块可转动的与所述第三肘关节相连接，所述第三连接块的底部连接第三机械臂的侧部，所述第三机械臂的端部设有末端执行机构，所述末端执行机构包括第一基板，所述第一基板的顶部设有摄像头，所述第一基板的正面居中的设有真空泵，所述真空泵的真空管贯穿第二基板，伸出于所述第二基板的所述真空管的端部设有真空吸盘，所述真空吸盘设有第一压力传感器，所述真空泵的两侧分别对称的设有第一直线电机和第二直线电机，所述第一直线电机的第一伸缩杆的端部设有第一弹簧，所述第二直线电机的第二伸缩杆的端部设有第二弹簧，所述第二基板的两侧分别铰接有第一仿形手指和第二仿形手指，所述第一弹簧的一端与所述第一伸缩杆相连接，所述第一弹簧的另一端与所述第一仿形手指的外侧相连接，所述第二弹簧的一端与所述第二伸缩杆相连接，所述第二弹簧的另一端与所述第二仿形手指的外侧相连接，所述第一仿形手指和所述第二仿形手指的内侧表面均设有第二压力传感器，所述第一仿形手指与所述第二仿形手指的内侧均覆盖有软硅胶垫，所述第一基板的正面还设有液压缸，所述液压缸位于所述真空泵的上方，所述液压缸的输出端连接有剪叉伸缩杆，所述剪叉伸缩杆的一端与所述液压缸的输出端相连接，所述剪叉伸缩杆的另一端设有剪刀，所述机器人本体的正面和背面下部均设有若干避障雷达，所述机器人本体的背面设有控制箱，所述控制箱内设有控制模块、存储模块、GPS定位模块、图像处理模块和蓄电模块，所述蓄电模块设有电量检测器，所述控制箱的上表面设有电量指示灯，所述机器人本体的底部外侧设有称重传感器，所述摄像头、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述避障雷达和所述称重传感器与所述控制模块的输入端相连接，所述控制模块的输出端分别连接所述运动机构、所述图像处理模块、所述丝杆、所述机械臂机构、所述真空泵、所述第一直线电机、所述第二直线电机、所述液压缸和所述电量指示灯，所述控制模块与所述存储模块相互连接，所述控制模块通过所述GPS定位模块与GPS定位卫星通信连接，所述蓄电模块为所述机器人本体提供工作电压。进一步的，所述摄像头选用3D深度摄像头。进一步的，所述存储模块预先存放待采摘区域的离线地图包。进一步的，所述GPS定位模块选用ET-318SiRFStarIIIGPS芯片组。进一步的，所述电量指示灯为红绿双色指示灯。进一步的，所述控制模块选用32位ARM控制器LPC1768。作为优选，所述机器人本体的内表面覆盖有软硅胶垫。(三)有益效果本专利技术提供了一种球形果蔬采摘机器人，采用履带式运动轮进行驱动，能适应更加恶劣的地形环境，避障雷达对前进路线上的障碍物进行探测，保证了机器人本体采摘工作的顺利进行，机械臂机构具有多重自由度，并且机械臂机构可通过滑块在丝杆上水平移动，采摘范围大，提升了采摘效率，末端执行机构通过3D深度摄像头对待采摘植株进行3D建模，筛选出符合采摘标准的果蔬，真空泵将真空吸盘抽成真空吸附待采摘果蔬，真空吸盘上的第一压力传感器反馈真空吸盘的负压信息，同时第一直线电机和第二直线电机分别通过拉伸或压缩第一弹簧和第二弹簧，从而使得第一仿形手指和第二仿形手指外扩或内收，实现对不同尺寸果蔬的夹持，并且第一仿形手指和第二仿形手指上的第二压力传感器对夹持力进行反馈，同时第一仿形手指和第二仿形手指内侧表面覆盖软硅胶垫，很好的避免了对果蔬表皮的破坏，液压缸驱动剪叉伸缩杆端部的剪刀对果梗进行剪切，实现了待采摘果蔬与植株的分离，可非常顺利的对番茄、苹果、柑橘等球形果蔬进行采摘，采摘下来的果蔬可放于机器人本体内，内表面覆盖的软硅胶垫对果蔬起到进一步的保护作用，保证了果蔬的品质，称重传感器对采摘果蔬的重量进行检测，电量检测器对蓄电模块的剩余电量实时监测，当满足负载阈值或剩余电量限值时，机器人本体结合存储模块的离线地图包及接收的GPS定位数据进行返航，自动化及智能化程度高，其结构新颖，设计巧妙，系统功耗低，检测精度高，响应速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形果蔬采摘机器人，包括机器人本体，其特征在于：所述机器人本体设有运动机构，所述运动机构为履带式运动轮，所述履带式运动轮位于所述机器人本体的两侧，所述机器人本体为上端开口结构，所述机器人本体的顶部设有顶板，所述顶板为U形结构，所述顶板的长度不小于所述机器人本体的长度，所述顶板的宽度不超过所述机器人本体宽度的1/2，所述顶板的横部与所述机器人本体的顶部相连接，所述顶板位于所述机器人本体的顶部一侧，所述顶板的竖部之间设有丝杆，所述丝杆上设有滑块，所述滑块的上表面设有机械臂机构，所述机械臂机构包括第一连接块，所述第一连接块固定于所述滑块的上表面，所述第一连接块的侧部设有第一肘关节，所述第一肘关节的一端与所述第一连接块相连接，所述第一肘关节的另一端连接于第二连接块的侧部，所述第一肘关节可转动的与所述第一连接块相连接，所述第二连接块的正面设有第一机械臂，所述第一机械臂的一端与所述第二连接块相连接，所述第一机械臂的另一端连接第二肘关节的侧部，所述第二肘关节的端部设有第二机械臂，所述第二机械臂的侧部可转动的与所述第二肘关节的端部相连接，所述第二机械臂的端部连接第三肘关节的侧部，所述第三肘关节的端部连接第三连接块的侧部，所述第三连接块可转动的与所述第三肘关节相连接，所述第三连接块的底部连接第三机械臂的侧部，所述第三机械臂的端部设有末端执行机构，所述末端执行机构包括第一基板，所述第一基板的顶部设有摄像头，所述第一基板的正面居中的设有真空泵，所述真空泵的真空管贯穿第二基板，伸出于所述第二基板的所述真空管的端部设有真空吸盘，所述真空吸盘设有第一压力传感器，所述真空泵的两侧分别对称的设有第一直线电机和第二直线电机，所述第一直线电机的第一伸缩杆的端部设有第一弹簧，所述第二直线电机的第二伸缩杆的端部设有第二弹簧，所述第二基板的两侧分别铰接有第一仿形手指和第二仿形手指，所述第一弹簧的一端与所述第一伸缩杆相连接，所述第一弹簧的另一端与所述第一仿形手指的外侧相连接，所述第二弹簧的一端与所述第二伸缩杆相连接，所述第二弹簧的另一端与所述第二仿形手指的外侧相连接，所述第一仿形手指和所述第二仿形手指的内侧表面均设有第二压力传感器，所述第一仿形手指与所述第二仿形手指的内侧均覆盖有软硅胶垫，所述第一基板的正面还设有液压缸，所述液压缸位于所述真空泵的上方，所述液压缸的输出端连接有剪叉伸缩杆，所述剪叉伸缩杆的一端与所述液压缸的输出端相连接，所述剪叉伸缩杆的另一端设有剪刀，所述机器人本体的正面和背面下部均设有若干避障雷达，所述机器人本体的背面设有控制箱，所述控制箱内设有控制模块、存储模块、GPS定位模块、图像处理模块和蓄电模块，所述蓄电模块设有电量检测器，所述控制箱的上表面设有电量指示灯，所述机器人本体的底部外侧设有称重传感器，所述摄像头、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述避障雷达和所述称重传感器与所述控制模块的输入端相连接，所述控制模块的输出端分别连接所述运动机构、所述图像处理模块、所述丝杆、所述机械臂机构、所述真空泵、所述第一直线电机、所述第二直线电机、所述液压缸和所述电量指示灯，所述控制模块与所述存储模块相互连接，所述控制模块通过所述GPS定位模块与GPS定位卫星通信连接，所述蓄电模块为所述机器人本体提供工作电压。...

【技术特征摘要】
1.一种球形果蔬采摘机器人，包括机器人本体，其特征在于：所述机器人本体设有运动机构，所述运动机构为履带式运动轮，所述履带式运动轮位于所述机器人本体的两侧，所述机器人本体为上端开口结构，所述机器人本体的顶部设有顶板，所述顶板为U形结构，所述顶板的长度不小于所述机器人本体的长度，所述顶板的宽度不超过所述机器人本体宽度的1/2，所述顶板的横部与所述机器人本体的顶部相连接，所述顶板位于所述机器人本体的顶部一侧，所述顶板的竖部之间设有丝杆，所述丝杆上设有滑块，所述滑块的上表面设有机械臂机构，所述机械臂机构包括第一连接块，所述第一连接块固定于所述滑块的上表面，所述第一连接块的侧部设有第一肘关节，所述第一肘关节的一端与所述第一连接块相连接，所述第一肘关节的另一端连接于第二连接块的侧部，所述第一肘关节可转动的与所述第一连接块相连接，所述第二连接块的正面设有第一机械臂，所述第一机械臂的一端与所述第二连接块相连接，所述第一机械臂的另一端连接第二肘关节的侧部，所述第二肘关节的端部设有第二机械臂，所述第二机械臂的侧部可转动的与所述第二肘关节的端部相连接，所述第二机械臂的端部连接第三肘关节的侧部，所述第三肘关节的端部连接第三连接块的侧部，所述第三连接块可转动的与所述第三肘关节相连接，所述第三连接块的底部连接第三机械臂的侧部，所述第三机械臂的端部设有末端执行机构，所述末端执行机构包括第一基板，所述第一基板的顶部设有摄像头，所述第一基板的正面居中的设有真空泵，所述真空泵的真空管贯穿第二基板，伸出于所述第二基板的所述真空管的端部设有真空吸盘，所述真空吸盘设有第一压力传感器，所述真空泵的两侧分别对称的设有第一直线电机和第二直线电机，所述第一直线电机的第一伸缩杆的端部设有第一弹簧，所述第二直线电机的第二伸缩杆的端部设有第二弹簧，所述第二基板的两侧分别铰接有第一仿形手指和第二仿形手指，所述第一弹簧的一端与所述第一伸缩杆相连接，所述第一弹簧的另一端与所述第一仿形手指的外侧相连接，所述第二弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟然，
申请(专利权)人：湖州佳创自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33