模块化采摘机器人制造技术

本发明专利技术提供一种模块化采摘机器人，其包括多果采摘执行器、单果采摘执行器、遮挡执行器、机械臂组件和移动车体组件。其中，模块化采摘器采用了与传统采摘器截然不同的结构进行采摘。多果采摘执行器通过使用气囊膨胀和收缩的方式可以实现对多个果实的固定，单果采摘执行器通过使用苹果固定滑块可以实现单个果实的固定，多果采摘执行器和单果采摘执行器在固定果实后，可以利用重心上移的特点，完成执行器的自动翻转，达到落果的目的。本发明专利技术可根据采摘环境的不同，使用多种不同采摘执行器协作式采摘，控制系统复杂性降低，安装方便，工作效率高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
模块化采摘机器人


[0001]本专利技术涉及农林业机器人领域，特别涉及一种用于苹果、梨等水果采摘的模块化采摘机器人。

技术介绍

[0002]随着科技的发展以及人们健康意识的增强，人们对于果蔬的需求日益增加。基于市场现状，苹果的产量日益增多，而目前苹果采摘还需要大批量手工采摘，这是对人力物力的极大浪费。因此，苹果采摘智能化的研究刻不容缓，能实现苹果智能化采摘的机器人成为农业科技领域的重要研究对象。
[0003]近些年来，有学者提出基于负压吸摘末端执行器的鲜苹果无损化缓冲采摘，即苹果采摘完，进入有缓冲设计的收集装置，苹果经过收集器的三种不同级别的缓冲区缓冲后，能无损地收集进存储装置，完成无损化采摘。这种采摘方式对于苹果表面形状的规则性要求极高，所以对表面形状不规则的苹果进行采摘时，采摘效果不佳，采摘效率低下。除此以外，国内外众多学者在农业采摘机器人领域也研发了其它富有特色的采摘机器人。但都是涉及一次采摘单个苹果的研究，极少有人关注苹果多果采摘的问题，而本专利技术借助特殊的采摘固定方法和落果方式，专利技术一种能实现多果采摘和单果采摘的机器人。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种模块化采摘机器人，通过设计三种不同的采摘执行器，采摘器上面固定有磁铁，机械臂末端关节连接有电磁铁吸附器。进行模块化设计，即每个机械臂末端都使用电磁力连接的方式，能够快速完成更换，操作便捷；加上使用多果采摘执行器，可以一次采摘多个果实，能提高采摘效率。
[0005]本专利技术提供了一种模块化采摘机器人，其包括多果采摘执行器、单果采摘执行器、遮挡执行器、机械臂组件和移动车体组件。所述多果采摘执行器，其包括第一滚珠丝杠、第一尾板、第一电磁铁、第一滑块、多果挤压手指、固定气囊、第一托盘、第一陀螺仪外圈、第一陀螺仪内圈、第一肋板、第一稳定爪、第一固定推杆内推杆、第一固定推杆外壳、第一电磁铁固定板、第一螺钉和第一底板，所述第一底板的第一端通过第一肋板和所述第一尾板的第一端连接，所述第一底板的第二端和所述第一陀螺仪外圈的第一端用转动副连接，所述的第一陀螺仪外圈的第二端和所述的第一陀螺仪内圈的第一端通过转动副连接，所述第一陀螺仪内圈的第二端和所述第一托盘的外壁用转动副连接，所述第一托盘的内壁和所述固定气囊固定连接，所述第一电磁铁通过第一电磁铁固定板和第一螺钉与所述第一尾板的第二端连接，所述第一滚珠丝杠的轴承座底盘两侧分别与所述第一底板上端的两侧通过底盘凹槽固定连接，所述第一滑块的第一端和所述第一滚珠丝杠用螺旋副连接实现平移运动，所述第一滑块的第二端和所述多果挤压手指连接，所述第一固定推杆外壳的第一端和所述第一底板下端固定连接，所述第一固定推杆外壳的第二端和所述第一固定推杆内推杆的第一端通过移动副连接，所述第一固定推杆内推杆的第二端和所述第一稳定爪连接。所述单果
采摘执行器，其包括第二陀螺仪外圈、第二陀螺仪内圈、第二托盘、苹果固定滑块、单果挤压手指、第二底板、第二尾板、第二电磁铁、第二肋板、第二稳定爪、第二滚珠丝杠、第二电磁铁固定板、第二螺钉、舵机、第二固定推杆内推杆和第二固定推杆外壳，所述第二底板的第一端通过第二肋板和所述第二尾板的第一端固定连接，所述第二底板的第二端和所述第二陀螺仪外圈的第一端通过转动副连接，所述的第二陀螺仪外圈的第二端和所述的第二陀螺仪内圈的第一端通过转动副连接，所述第二陀螺仪内圈的第二端和所述第二托盘的第一端通过转动副连接，所述第二托盘的第二端和第二滚珠丝杠的第一端连接，所述第二滚珠丝杠的第二端和所述苹果固定滑块的第一端用螺旋副连接实现平移运动，所述苹果固定滑块的第二端和舵机的第一端固定连接，所述舵机的第二端和所述单果挤压手指的第一端连接，所述第二电磁铁分别通过第二电磁铁固定板和所述第二螺钉与所述第二尾板的前端固定连接，所述第二固定推杆外壳的第一端和所述第二底板的下端连接，所述第二固定推杆外壳的第二端和所述第二固定推杆内推杆的第一端通过移动副连接，所述第二固定推杆内推杆的第二端和所述第二稳定爪固定连接。所述移动车体组件，其包括车厢、苹果收集缓冲器、中空收集篓、柔性输送管、执行器存放板、履带、履带支撑架、减速器、电机、移动平台支撑架、主动轮和从动轮，所述移动平台支撑架的第一端和所述车厢的第一端固定连接，所述执行器存放板和所述机械臂底座的第三端固定连接，所述中空收集篓和所述柔性输送管的第一端固定连接，所述柔性输送管的第二端和所述苹果收集缓冲器固定连接，所述苹果收集缓冲器位于所述车厢的内部。
[0006]进一步，在所述移动车体组件中，所述移动平台支撑架的第二端和所述履带支撑架的第一端固定连接，所述电机的输出端法兰和所述减速器的输入端法兰连接，所述减速器的输出端和所述主动轮轴的第一端连接，所述减速器的外壳和所述履带支撑架的第二端固定连接，所述主动轮的第二端通过履带和所述从动轮的第一端连接，所述从动轮的第二端通过支撑轴连接于轴承座，而轴承座和履带支撑架的第三端用螺栓固定连接。
[0007]在本专利技术的一种优选实施方式中还包括机械臂组件，其包括机械臂底座、机械臂第一转动关节、腰部杆件、机械臂第二转动关节、大臂、机械臂第三转动关节、第一小臂杆件、机械臂第四转动关节、第二小臂杆件、机械臂第五转动关节、腕部杆件、机械臂第六转动关节和电磁铁吸附器，所述机械臂底座的第一端和所述移动平台支撑架的第四端固定连接，所述机械臂底座的第二端和所述机械臂腰部杆件通过机械臂第一转动关节连接，所述机械臂第一转动关节的转动轴线平行于腰部杆件的长度方向，所述腰部杆件的第二端和所述大臂的第一端通过机械臂第二转动关节连接，所述机械臂第二转动关节的轴线垂直于腰部杆件和大臂的长度方向，所述大臂的第二端和所述第一小臂杆件的第一端通过机械臂第三转动关节连接，所述机械臂第三转动关节的轴线平行于第二转动关节轴线，所述第一小臂杆件的第二端和所述第二小臂杆件的第一端通过机械臂第四转动关节连接，所述机械臂第四转动关节的轴线平行于第一小臂杆件和第二小臂杆件的长度方向，所述第二小臂杆件的第二端和所述腕部杆件的第一端通过机械臂第五转动关节连接，所述机械臂第五转动关节与所述机械臂第二转动关节和所述机械臂第三转动关节构成的平面平行，所述腕部杆件的第二端与电磁铁吸附器的第一端通过机械臂第六转动关节连接，所述机械臂第六转动关节的轴线平行于腕部杆件的长度方向，所述电磁铁吸附器分别与采摘执行器或遮挡执行器连接。
[0008]在本专利技术的一种优选实施方式中还包括遮挡执行器，其包括遮挡执行器底座、遮挡执行器第一构件、遮挡执行器第二构件和遮挡执行器第三构件，所述遮挡执行器底座的第一端和所述遮挡执行器第一构件的第一端固定连接，所述遮挡执行器第一构件的第二端和所述遮挡执行器第二构件的第一端固定连接，所述遮挡执行器第二构件的第二端和所述遮挡执行器第三构件固定连接。
[0009]进一步，在所述单果采摘执行器中，所述苹果固定滑块和所述第二滚珠丝杠的数量相等，所述苹果固定滑块和所述第二滚珠丝杠以120度分布在所述第二托盘的第二端。
[0010]进一步，所述机械臂底座、所述机械臂第一转动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化采摘机器人，其包括多果采摘执行器、单果采摘执行器、遮挡执行器、机械臂组件和移动车体组件，其特征在于，所述多果采摘执行器，其包括第一滚珠丝杠、第一尾板、第一电磁铁、第一滑块、多果挤压手指、固定气囊、第一托盘、第一陀螺仪外圈、第一陀螺仪内圈、第一肋板、第一稳定爪、第一固定推杆内推杆、第一固定推杆外壳、第一电磁铁固定板、第一螺钉和第一底板，所述第一底板的第一端通过第一肋板和所述第一尾板的第一端固定连接，所述第一底板的第二端和所述第一陀螺仪外圈的第一端通过转动副连接，所述的第一陀螺仪外圈的第二端和所述的第一陀螺仪内圈的第一端通过转动副连接，所述第一陀螺仪内圈的第二端和所述第一托盘的外壁通过转动副连接，所述第一托盘的内壁和所述固定气囊固定连接，所述第一电磁铁通过第一电磁铁固定板和第一螺钉与所述第一尾板的第二端固定连接，所述第一滚珠丝杠的轴承座底盘两侧分别与所述第一底板上端的两侧通过底盘凹槽固定连接，所述第一滑块的第一端和所述第一滚珠丝杠通过螺旋副连接实现平移运动，所述第一滑块的第二端和所述多果挤压手指固定连接，所述第一固定推杆外壳的第一端和所述第一底板下端固定连接，所述第一固定推杆外壳的第二端和所述第一固定推杆内推杆的第一端通过移动副连接，所述第一固定推杆内推杆的第二端和所述第一稳定爪固定连接；所述单果采摘执行器，其包括第二陀螺仪外圈、第二陀螺仪内圈、第二托盘、苹果固定滑块、单果挤压手指、第二底板、第二尾板、第二电磁铁、第二肋板、第二稳定爪、第二滚珠丝杠、第二电磁铁固定板、第二螺钉、舵机和第二固定推杆外壳、第二固定推杆内推杆，所述第二底板的第一端通过第二肋板和所述第二尾板的第一端固定连接，所述第二底板的第二端和所述第二陀螺仪外圈的第一端通过转动副连接，所述的第二陀螺仪外圈的第二端和所述的第二陀螺仪内圈第一端通过转动副连接，所述第二陀螺仪内圈的第二端和所述第二托盘的第一端通过转动副连接，所述第二托盘的第二端和第二滚珠丝杠的第一端连接，所述第二滚珠丝杠的第二端和所述苹果固定滑块的第一端通过螺旋副连接实现平移运动，所述苹果固定滑块的第二端和舵机的第一端连接，所述舵机的第二端和所述单果挤压手指的第一端连接，所述第二电磁铁分别通过第二电磁铁固定板和所述第二螺钉与所述第二尾板的前端固定连接，所述第二固定推杆外壳的第一端和所述第二底板的下端连接，所述第二固定推杆外壳的第二端和所述第二固定推杆内推杆的第一端通过移动副连接，所述第二固定推杆内推杆的第二端和所述第二稳定爪固定连接；所述移动车体组件，其包括车厢、苹果收集缓冲器、中空收集篓、柔性输送管、执行器存放板、履带、履带支撑架、减速器、电机、移动平台支撑架、主动轮和从动轮，所述移动平台支撑架的第一端和所述车厢的第一端固定连接，所述执行器存放板和所述机械臂底座的第三端固定连接，所述中空收集篓和所述柔性输送管的第一端固定连接，所述柔性输送管的第二端和所述苹果收集缓冲器固定连接，所述苹果收集缓冲器位于所述车厢的内部。2.根据权利要求1所述的模块化采摘机器人，其特征在于，在所述移动车体组件中，所述移动平台支撑架的第二端和所述履带支撑架的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳文，宋加涛，王登奎，罗子茂，王华玮，程凯，栗智民，彭宏鑫，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：