地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构制造技术

本发明专利技术提供了一种地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，该机构包括左右移动单元、前后移动单元和上下移动单元，左右移动单元包括高位横梁和套接于高位横梁上可沿横梁同步、相向或相背运动的两个行走箱；前后移动单元包括位于横梁左右两侧且上部固定于横梁两端部的竖向支撑件，竖向支撑件的底部设置有行走轮和驱动行走轮前后移动的第二驱动装置；上下移动单元包括活动连接于两个行走箱底部的两根连杆，连杆的另一端活动连接有一机械手的固定平台。本发明专利技术的行走机构，结构简单，设计巧妙，只需在大棚种植地的两侧开辟两条可供竖向支撑件直线行走的路径就可实现机械手的三维行走，使用安全且成本低，对于不同种植面积的果蔬可以实现精准的采摘。

Three dimensional space walking mechanism for agricultural manipulator with simple ground path

The invention provides a three-dimensional spatial walking mechanism of an agricultural manipulator with simple ground path. The mechanism comprises a left-right moving unit, a front-back moving unit and a top-down moving unit. The left-right moving unit comprises a high crossbeam and two walking boxes which can move synchronously, in opposite direction or in reverse along the crossbeam. The moving unit comprises a vertical support located on the left and right sides of the crossbeam and fixed at the ends of the two ends of the crossbeam. The bottom of the vertical support is provided with a walking wheel and a second driving device for driving the moving wheel forward and backward; the upper and lower moving unit comprises two connecting rods movably connected to the bottom of the two walking boxes, and the other end of the connecting rod is movably connected. A fixed platform with a mechanical arm is attached. The walking mechanism of the invention has simple structure and ingenious design, and can realize three-dimensional walking of the manipulator only by opening two straight paths for vertical supporting parts on both sides of the greenhouse planting ground. It is safe and low cost to use, and can realize precise picking of fruits and vegetables with different planting areas.

【技术实现步骤摘要】
地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构
本专利技术涉及一种农业生产辅助机械，尤其涉及一种农业用的智能机器人，更具体是涉及一种在地面行走路径简单的农业机械手三维空间行走机构。
技术介绍
塑料大棚种植是目前农村广泛采用的高效利用土地、一年四季满足城市蔬菜、水果市场供应的有效方法。现有大棚种植在果蔬成熟期，大多还是采用人工采摘的方式，由于人工采摘劳动强度大，费时费力，特别是在目前农业劳动力严重短缺、人工费用越来越高的情况下，当所种的果蔬大面积丰收且卖不起价时，种植户往往会无奈地让其果蔬烂在地里也不进行采摘，因为销售收入往往抵不过雇工采摘的费用，这不仅对种植户是一大损失，而且对资源也是一种浪费。随着机械和计算机智能控制行业的不断发展，使得智能机器人在各个领域的应用已经比较普遍，故在农业生产上也开始应用智能采摘机器人。现有的智能采摘机器人，不仅结构复杂，而且田间需要开辟出适合采摘机器人行走的复杂路径，但对于一些果蔬，在种植初期和成熟期，其土壤都是比较潮湿的，这就使采摘机器人的行走变得十分困难，另外，对于一些种植行距比较密的果蔬，采摘机器人只能在田地的外围行走，然后靠机械手伸向地里进行采摘，由于机械手的长度不能无限延伸，因而对于面积较大的果蔬采摘还是受到很大的限制，还有，这种机器人的供电也比较麻烦，由于机器人是整机移动，耗电大，而且在地面行走时横竖不定，导线跟着机器人在田间走动，不仅危险，而且极易发生缠绕而造成短路。
技术实现思路
为解决以上存在的问题，本专利技术的目的是提供一种地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，该机构在地面只沿直线行走。为实现以上目的，本专利技术的地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，包括左右移动单元、前后移动单元和上下移动单元，其特征在于：所述左右移动单元包括高位横梁、套接于高位横梁上的两个行走箱，横梁前后侧面固定有位置对称且轨面向上的两条导轨，导轨的背面固定有齿条，行走箱的前后侧壁分别设置有与导轨配合的行走滑轮和驱动行走箱沿横梁左右移动的第一驱动装置；前后移动单元包括位于横梁左右两侧且上部固定于横梁两端部的竖向支撑件，竖向支撑件的底部设置有行走轮和驱动行走轮前后移动的第二驱动装置；上下移动单元包括活动连接于两个行走箱底部的两根连杆，连杆的另一端活动连接有一机械手的固定平台。为了使横梁的前后移动更加平稳，同时减少竖向支撑件的重量，上述竖向支撑件为空心梯形体，每一竖向支撑件的行走轮为四个，分别设置于梯形体底部的四个角；上述横梁端部固定于梯形体与地面垂直的侧壁上。上述第一驱动装置包括第一电机和第一减速箱，第一减速箱固定于行走箱前侧壁和后侧壁的外表面且通过齿轮与齿条相啮合。上述第二驱动装置包括第二电机和第二减速箱，第二减速箱固定于竖向支撑件的底部，第二减速箱的输出轴直接与行走轮进行轴连接。上述导轨为轨面设有凸脊的导轨，行走滑轮为圆周面设有与凸脊对应凹槽的行走轮。上述行走滑轮的轮轴直接固定于行走箱的前侧壁和后侧壁的内表面上。为了便于加工和安装，上述行走箱由底板、前后侧壁和箱盖构成。为了减少横梁的重量，上述的高位横梁为空心结构的型材。本专利技术的地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，通过在果蔬种植地的上空设置高位横梁，再在横梁上套接两个行走箱，通过两个行走箱在横梁上的左右运动来实现机械手的左右移动；在横梁的两侧设置可固定横梁且可使横梁前后移动的竖向支撑件，通过竖向支撑件的同步运动来实现机械手的前后移动；而机械手的上下移动是通过活动连接于两个行走箱底部的连杆来实现，当两个行走箱相向而行时，机械手向下移动，当两个行走箱相背而行时，机械手向上移动。本专利技术的三维空间行走机构，结构简单、设计巧妙，只需在大棚种植地的两侧开辟两条可供竖向支撑件直线行走的路径，再根据种植地的面积和果蔬的高度选择合适的横梁、连杆和竖向支撑件，就可对不同种植面积、不同品种的果蔬实现精准的采摘，另外，由于本专利技术的行走机构只有竖向支撑件在地面做直线运动，故便于供电线路的铺设和连接，使用安全且成本低，特别适合于作为大棚种植户的生产辅助机械。附图说明图1是本专利技术地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构的结构示意图。图2是图1沿A-A线的剖面图。图3是图2沿B-B线的剖面图。图4是图1沿C-C线的剖面图。图5是机械手处于最低状态的三维空间行走机构的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构包括左右移动单元、前后移动单元和上下移动单元；左右移动单元包括高位横梁10、套接于高位横梁上的两个行走箱11，横梁为空心结构，横梁前后侧面下部分别固定有位置对称且顶面设有凸脊的导轨12，导轨的背面固定有齿条13，行走箱包括底板111、前后侧壁112和顶盖113，行走箱前后侧壁的内表面分别固定有位置对称且可套接行走滑轮14的轮轴15，行走滑轮为圆周面设有与凸脊对应凹槽的行走滑轮，行走箱前后侧壁的外表面固定有第一减速箱16，第一减速箱由第一电机17驱动，第一减速箱的输出轴通过第一齿轮18与第一齿条13相啮合，如图2、3所示；前后移动单元包括位于横梁左右两侧的竖向支撑件20，竖向支撑件为空心梯形体，横梁的端部固定于梯形体与地面垂直的侧壁201顶部，梯形体底部202的四个角分别设置有四个行走轮21，行走轮为可直接着地的行走轮，每一个行走轮由固定于梯形体底部的第二减速箱22和第二电机23驱动，第二减速箱的输出轴直接与行走轮进行轴连接，如图4所示；上下移动单元包括两根连杆30和机械手40的固定平台31，连杆一端活动铰接于行走箱内侧的底部、另一端活动铰接于固定平台的左右端面，如图1、5所示。本专利技术的地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，使用时，通过控制两个行走箱的同向、同步运动，实现机械手的左右移动；通过控制两个行走箱的相向和相背运动，实现机械手的上下移动，当两个行走箱的距离最大时，机械手处于最高的位置，当两个行走箱的距离最短时，机械手处于最低的位置，如图5所示；通过控制竖向支撑件做同步直线运动使横梁前后移动，实现机械手的前后移动；而通过严格控制两个行走箱行进的方向、速度及竖向支撑件的行进方向、速度，可实现机械手在三维空间内全方位准确定位。本专利技术的机械手可以是具有不同功能的机械手，当机械手具有采摘功能时，配合本专利技术的行走机构就是一个在地面行走路径简单的采摘机械人，当机械手具有犁田或播种功能时，配合本专利技术的行走机构就是一个在地面行走路径简单的犁田或播种机械人；本专利技术的行走机构，仅靠行走箱和竖向支撑件的直线运动就能实现三维空间行走，可采用电池供电或架设固定线路供电。以上只是本专利技术地面路径简单农业机械手的三维空间行走机构一个实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本专利技术的保护范围，凡未脱离本专利技术技术方案的等效实施或变更，如竖向支撑件、行走轮、驱动装置结构或固定方式的改变，均应包含在本专利技术的保护范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，包括左右移动单元、前后移动单元和上下移动单元，其特征在于：所述左右移动单元包括高位横梁、套接于高位横梁上的两个行走箱，横梁前后侧面固定有位置对称且轨面向上的两条导轨，导轨的背面固定有齿条，行走箱的前后侧壁分别设置有与导轨配合的行走滑轮和驱动行走箱沿横梁左右移动的第一驱动装置；前后移动单元包括位于横梁左右两侧且上部固定于横梁两端部的竖向支撑件，竖向支撑件的底部设置有行走轮和驱动行走轮前后移动的第二驱动装置；上下移动单元包括活动连接于两个行走箱底部的两根连杆，连杆的另一端活动连接有一机械手的固定平台。

【技术特征摘要】
1.一种地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，包括左右移动单元、前后移动单元和上下移动单元，其特征在于：所述左右移动单元包括高位横梁、套接于高位横梁上的两个行走箱，横梁前后侧面固定有位置对称且轨面向上的两条导轨，导轨的背面固定有齿条，行走箱的前后侧壁分别设置有与导轨配合的行走滑轮和驱动行走箱沿横梁左右移动的第一驱动装置；前后移动单元包括位于横梁左右两侧且上部固定于横梁两端部的竖向支撑件，竖向支撑件的底部设置有行走轮和驱动行走轮前后移动的第二驱动装置；上下移动单元包括活动连接于两个行走箱底部的两根连杆，连杆的另一端活动连接有一机械手的固定平台。2.根据权利要求1所述的地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，其特征在于：所述竖向支撑件为空心梯形体，每一竖向支撑件的行走轮为四个，分别设置于梯形体底部的四个角；所述横梁端部固定于梯形体与地面垂直的侧壁上。3.根据权利要求1或2所述的地面路径简单的农业机械手三维空间行走机构，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王承辉，王世一，
申请(专利权)人：王承辉，王世一，
类型：发明
国别省市：广东,44