[發明專利]一種輪式移動水果采摘機器人及水果采摘方法

有效

• 申請號: 201110021812.0
• 申請日: 2011-01-19
• 公開（公告）號: CN102124866A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 顧寶興;姬長英;安秋;彭磊
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: A01D46/00
• 分類號: A01D46/00;A01D46/22;B25J5/00;B25J9/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

1.一種輪式移動水果采摘機器人，包括機械執行裝置和控制系統，其特征是：

所述機械執行裝置包括輪式智能移動平臺、采摘機械臂（5）和欠驅動采摘機械手（2）和電動滑臺（8）；

所述輪式智能移動平臺包括第一驅動輪總成（19）、第二驅動輪總成（20）、第一從動輪總成（23）、第二從動輪總成（24）、平臺機架（21）、電機控制柜（15）、水果收集箱（16）以及側面擋板（9），其中第一驅動輪總成（19）、第二驅動輪總成（20）、第一從動輪總成（23）、第二從動輪總成（24）與平臺機架（21）之間采用螺栓聯接，側面擋板（9）用鉚釘鉚接平臺機架（21）上，電機控制柜（15）固定在輪式智能移動平臺的中部；水果收集箱（16）位于采摘機械臂（5）和電機控制柜（15）之間；

所述第一驅動輪總成（19）和第二驅動輪總成（20）分別包括驅動軸（77）、軸承（78）、減速器（79）、直流伺服電機（80）、編碼器（81）、軸承蓋（82）、平鍵（83）、軸承座固定法蘭（84）、軸承（85）、軸承座（86）、軸承蓋（87）和輪轂聯接法蘭（76），第一從動輪總成（23）和第二從動輪總成（24）分別包括軸、軸承、軸承座、軸承蓋、軸承座固定法蘭和輪轂聯接法蘭；

所述采摘機械臂（5）固定在輪式智能移動平臺前端的電動滑臺（8）上，采摘機械臂（5）的結構包括大臂（26）、小臂（28）、伸縮臂、兩個直流伺服舵機（25、27）、兩個直流伺服電機（29、51）、水果下滑管道（4）和漏斗狀緩沖節（30）；

所述伸縮臂的結構包括伸縮臂連接架（31）、第一套筒（32）、深溝球軸承（33）、滑槽（34）、深溝球軸承（35）、第二套筒（36）、直線軸承（37）、機械手連接框（38）、深溝球軸承（39）、直線軸承（40）、滑桿（41）、第一圓形滑塊（42）、深溝球軸承（43）、水果接收籃固定架（44）、第二圓形滑塊（45）、雙向絲杠（46）、深溝球軸承（47）、軸承蓋（48）、聯軸器（49）、電機固定法蘭（50）和直流伺服電機（51）；

所述電動滑臺（8）包括直流伺服電機（52）、聯軸器（53）、滑桿（54）、螺桿（55）、滑桿（56）、軸承座（57）、機械臂固定滑塊（58）、軸承座（59）和電機固定架（60）；

所述欠驅動采摘機械手（2）包括第一手指關節（61）、第一手指連桿（62）、第二手指關節（63）、手掌（64）、第二手指連桿（65）、連桿（66）、驅動桿（67）、聯軸器（68）、下支撐桿（69）、下底盤（70）、直流伺服電機（71）、長連接桿（72）、上支撐桿（73）、中間法蘭（74）和螺桿軸（75）；手掌（64）與中間法蘭（74）通過上支撐桿（73）進行聯接；下底盤（70）與中間法蘭（74）通過下支撐桿（69）進行聯接，行程開關安裝在下支撐桿（69）與中間法蘭（74）的連接處；手指安裝在手掌（64）上，兩個手指平行對稱布置；聯軸器（68）將螺桿軸（75）與直流伺服電機軸聯接在一起，使得工作時伺服電機轉動，將螺桿軸（75）的轉動則轉化為驅動桿（67）的上下運動；

????所述控制系統包括工控機（12）、8軸運動控制卡、數據采集卡、直流伺服電機、編碼器、AHRS姿態方位參考系統（7）、單目攝像機組件（6）、雙目攝像機（1）、工業級超聲波傳感器、力傳感器、滑覺傳感器、位置傳感器、控制電路及電機控制柜。

2.根據權利要求1所述的一種輪式移動水果采摘機器人，其特征在于所述輪式智能移動平臺后端左側設有工控機（12），輪式智能移動平臺后端右側設有鋰電池供電箱（13），給工控機（12）供電的蓄電池（17）和逆變器（18）位于工控機（12）和鋰電池供電箱（13）中間，運動控制卡、數據采集卡、分別插裝在工控機（12）的PCI插槽內，雙目攝像機（1）位于所述機械手連接框（38）的上側，智能移動平臺前端設有AHRS姿態方位參考系統（7）和單目攝像機組件（6）。

3.根據權利要求1所述的一種輪式移動水果采摘機器人，其特征在于所述欠驅動采摘機械手（2）、螺桿軸（75）和驅動桿（67）的材料為45號鋼，第一手指關節（61）、第一手指連桿（62）、第二手指關節（63）、手掌（64）、第二手指連桿（65）、連桿（66）、下支撐桿（69）、下底盤（70）、長連接桿（72）、上支撐桿（73）和中間法蘭（74）的材料均為尼龍。