本发明专利技术公开一种果实采摘机器人机械臂。双连杆组成大臂，其关节电机置于U型座上，电机输出轴与大臂直连杆用联轴器连接，大臂曲连杆与U型座用CF轴承铰接，构成大臂转动关节，小臂关节电机固定在曲连杆上，小同步带轮装在该电机输出轴上，双连杆的另一端与关节轴铰接，在关节轴的一端装配大同步带轮，由同步带减速传动带动固定在关节轴上的小臂转动，构成小臂转动关节，在小臂连杆上固定滑轨、齿条和电机，齿轮与齿条传动构成小臂移动关节，滑轨端部铰接舵机构成腕部关节，转盘与电机连接构成旋转关节。本机械臂具有5个自由度，整体刚性强，与果实采摘机器人的升降平台和末端执行器连接，能以人机协调方式完成杨梅、枇杷等果实的机械化采摘。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业果蔬采摘机器人
，尤其是一种果实采摘机器人机械臂。
技术介绍
目前国内外的工业机器人品种较多，广泛用于焊接、装配、搬运、自动上下料等工业制造业场合，机器人的机械臂多采用关节机械臂，其大臂安装在机座上，大、小臂为2轴旋转关节，即有2个伺服电机驱动，2个关节做旋转运动，实现机械手末端执行器的位姿要 求。用于农业果蔬采摘机器人的机械臂，目前国外如日本的工、农业机器人的机械臂，其构造种类各不相同，但以关节臂具多，而国内用于采摘果实的机器人机械臂，如“一种山核桃采摘机器人机械臂(CN102396326A)”也是以关节臂为主。但是，由于农业果蔬采摘机器人的作业环境与要求不尽相同，一种果蔬采摘一般要对应一种机械臂，如上所述的山核桃采摘机器人机械臂，适宜于采摘果实处于20米之高的树枝上，而这种机械臂的主臂就会较长，机械臂没有伸缩功能，所以并不适合采摘处于中等树高及以下的果实，如杨梅、枇杷等果实，而且不适宜装载在机器人的移动底盘上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有转动和直行关节的机械臂，该机械臂可安装在机器人升降平台或移动底盘上，与机器人末端执行器连接，实现杨梅、枇杷等较高树种果实的机械化采摘。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种果实采摘机器人机械臂，由转盘旋转关节、大臂和小臂转动关节、小臂移动关节和腕部关节组成的5自由度机械臂，其特征是由双连杆组成的大臂放置在U型座的两边，大、小臂关节电机置于U型座与双杆之间，大臂关节电机的输出轴与大臂直连杆用联轴器连接，大臂曲连杆与U型座用CF轴承铰接，构成大臂转动关节，在曲连杆靠近支座附近处，固定小臂关节电机，小同步带轮装在该电机输出轴上，在大臂双杆另一端的内侧面上固定轴承座，关节轴用轴承座支撑并与双杆构成铰接，在关节轴伸出曲连杆一端端部上装配大同步带轮，同步带装配在大、小同步带轮上，由同步带减速传动带动小臂转动，构成小臂转动关节，小臂连杆固定在关节轴的中间部位，在小臂连杆上固定滑轨副的滑道，在滑轨副的滑轨上固定齿条，与齿条啮合的齿轮与电机轴连接，以齿轮与齿条传动带动滑轨移动来增加小臂伸展长度，构成小臂移动关节，滑轨端部依次与支板、舵机支架连接，舵机支架与舵机铰接，构成腕部关节，转盘与转盘电机用联轴器连接构成旋转关节。大、小臂转动关节、转盘旋转关节和小臂移动关节的电机采用直流减速电机。小臂滑轨副采用抽屉滑轨，小臂滑轨上的齿条采用同步带，齿轮采用同步带轮，同步带齿条与滑轨用螺钉与胶水粘贴固定连接。同步带轮与电机轴、关节轴用紧定螺钉固定连接。大臂关节电机依次固定在U型座和转盘上，转盘电机固定在平台板上，移动电机依次固定在电机支板和小臂连杆上。为了提高机械臂整体结构刚性，大臂双连杆用若干加强板连接。为了有效减轻机器人机械臂的重量，除电机、同步带和螺钉连接件以外，其余零件均采用铝合金材料。本机械臂的工作原理和结构为机械臂整体结构通过转盘电机驱动可以绕铅垂轴转动，以适应机器人机械臂可以360°旋转采摘果实，大臂关节和小臂关节的转动自由度，以及小臂的移动关节自由度，可以使机械臂在竖直平面内作转动和移动，使机械臂伸展和收缩，以适应处于不同高度的果实采摘，而小臂端部设有腕部转动关节，可与采摘末端执行器连接构成上下转动的腕部自由度，能更好地实现末端执行器的采摘位姿要求。因为大臂设置较长，关节电机质量大，所以采用大臂双杆结构，大、小臂关节电机放置在转盘和大臂连杆下端，双杆之间放置加强板，使机械臂整体刚性加强。本专利技术的有益效果是，本机械臂具有4个转动自由度，I个移动自由度，为5自由度机械臂，大臂双杆结构，整体刚性强，该机械臂能与果实采摘机器人的其它部分，如升降平台或者移动底盘以及末端执行器连接，以人机协调采摘方式完成杨梅、枇杷等果实的机械化米摘。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图I是本专利技术整体构造轴测图。图2是果实采摘机器人机械臂整体构造俯视3是果实采摘机器人机械臂的大臂和转盘局部主视图。图中I.转盘电机，2.U型座，3. CF轴承，4.大臂曲连杆，5.小同步带轮，6.电机垫板，7.小臂关节电机,8.同步带,9.加强板,10.大同步带轮,11.关节轴，12.小臂连杆，13.滑轨副，14.齿条，15.支板，16.舵机支架，17.舵机，18.移动关节电机，19.电机支板，20.齿轮，21.轴承座，22.大臂直连杆，23.联轴销，24.大臂关节电机，25.转盘，26.平台板，27.联轴器具体实施例方式在图I和图2中，大臂关节电机(24)放置在U型座⑵中，电机与U型座用螺钉连接，电机(24)输出轴与大臂直连杆(22)用联轴销(23)连接，使电机转动时大臂能灵活转动，大臂曲连杆(4)与U型座用CF轴承(3)铰接，使电机转动时，大臂曲连杆能同直连杆同步转动，两个大臂连杆之间加若干加强板(9)并用螺钉连接，增强大臂连杆的刚性。在大臂曲连杆(4)靠近下端的内侧面上装配小臂关节电机(7)，小臂关节电机与曲连杆(4)、电机垫板(6)用螺钉紧固在曲连杆上，电机(7)输出轴上装配小同步带轮(5)，用紧定螺钉、垫圈和轴套作小同步带轮(5)的周向和轴向固定。在直连杆(22)和曲连杆(4)另一端的内侧面上，分别固定有轴承座(21)，关节轴(11)装配在两个轴承座中，关节轴与直连杆、曲连杆形成铰接，关节轴伸出曲连杆一端上装配大同步带轮(10)，用紧定螺钉、垫圈和螺母作大同步带轮(10)的周向和轴向固定，同步带⑶装配在大、小同步带轮(10、5)上，通过同步带减速传动，使小臂关节轴(11)作转动。小臂连杆(12) —端与关节轴(11)在中间部位用螺钉连接，在连杆(12)上用螺钉固定抽屉滑轨副(13)的轨道，同步带齿条(14)与滑轨副(13)的滑轨，采用螺钉与胶水粘贴固定连接。移动关节电机(18)用螺钉固定在电机支板(19)上，电机支板用螺钉固定在小臂连杆(12)靠近前端位置上，同步带齿轮(20)装配在电机(18)的输出轴上，用紧定螺钉、垫圈和螺母作周向和轴向固定，并与同步带齿条(14)配合，电机作正、反转运动，通过齿轮齿条传动，实现小臂的伸长和收缩。在滑轨副(13)的滑轨上，依次用螺钉固定支板(15)和舵机支架(16)，舵机(17)输出轴与舵机支架(16)铰接，构成腕部关节，舵机上的自带连接孔可与机器人末端执行器连接。在图3中，U型座⑵与转盘(25)用螺钉连接，转盘电机⑴安装在平台板(26) 上，平台板可以是机器人升降平台的动平台板，也可以是机器人移动底盘的平台板，转盘电机⑴输出轴与转盘(25)用联轴器(27)连接，构成转盘关节，当转盘电机⑴转动时，机械臂整体结构可以随转盘转动。权利要求1.一种果实采摘机器人机械臂，由转盘旋转关节、大臂和小臂转动关节、小臂移动关节和腕部关节组成的5自由度机械臂，其特征是由双连杆组成的大臂放置在U型座的两边，大、小臂关节电机置于U型座与双杆之间，大臂关节电机的输出轴与大臂直连杆用联轴器连接，大臂曲连杆与U型座用CF轴承铰接，构成大臂转动关节，在曲连杆靠近支座附近处，固定小臂关节电机，小同步带轮装在该电机输出轴上，在大臂双杆另一端的内侧面上固定轴承座，关节轴用轴承座支撑并与双杆构成铰接，在关节轴伸出曲连杆一端端部上装配大同本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种果实采摘机器人机械臂，由转盘旋转关节、大臂和小臂转动关节、小臂移动关节和腕部关节组成的5自由度机械臂，其特征是：由双连杆组成的大臂放置在U型座的两边，大、小臂关节电机置于U型座与双杆之间，大臂关节电机的输出轴与大臂直连杆用联轴器连接，大臂曲连杆与U型座用CF轴承铰接，构成大臂转动关节，在曲连杆靠近支座附近处，固定小臂关节电机，小同步带轮装在该电机输出轴上，在大臂双杆另一端的内侧面上固定轴承座，关节轴用轴承座支撑并与双杆构成铰接，在关节轴伸出曲连杆一端端部上装配大同步带轮，同步带装配在大、小同步带轮上，由同步带减速传动带动小臂转动，构成小臂转动关节，小臂连杆固定在关节轴的中间部位，在小臂连杆上固定滑轨副的滑道，在滑轨副的滑轨上固定齿条，与齿条啮合的齿轮与电机轴连接，以齿轮与齿条传动带动滑轨移动来增加小臂伸展长度，构成小臂移动关节，滑轨端部依次与支板、舵机支架连接，舵机支架与舵机铰接，构成腕部关节，转盘与转盘电机用联轴器连接构成旋转关节。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马晓丽，闫智勇，陈晓英，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：
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