[發(fā)明專利]仿生農(nóng)作物采摘機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210347859.0
• 申請(qǐng)日: 2012-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102873675A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯一平;俞立;徐建明;邢科新;倪洪杰;陳國(guó)定;歐林林;余世明;孫明軒;何德峰;董輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J5/00
• 分類號(hào): B25J5/00;B25J9/00;B25J9/20;B25J19/04;A01D46/10
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

1.一種仿生農(nóng)作物采摘機(jī)器人，其特征在于：包括基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道，用于通入采摘管道內(nèi)空腔的空氣壓力發(fā)生器，用于對(duì)通入各采摘管道內(nèi)空腔的空氣壓力進(jìn)行控制的氣動(dòng)壓力比例控制閥，用于對(duì)通入各采摘管道內(nèi)空腔的空氣壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器，用于對(duì)各氣動(dòng)壓力比例控制閥進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的氣動(dòng)壓力比例控制器，用于吸入采摘對(duì)象的脈沖式真空發(fā)生模塊，用于控制執(zhí)行采摘?jiǎng)幼鞯牟烧刂谱酉到y(tǒng)，用于收集采摘對(duì)象容器，用于進(jìn)行智能視頻分析、自主導(dǎo)航和控制基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道動(dòng)作的微處理器和用于在采摘農(nóng)作物區(qū)域內(nèi)行走的采摘機(jī)器人的行走部分，其中，

所述的雙目立體全景視覺(jué)傳感器，用于獲取仿生農(nóng)作物采摘機(jī)器人周邊的全景立體視覺(jué)視頻圖像，與所述的微處理器連接；

所述的采摘控制子系統(tǒng)，用以控制所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道的三個(gè)自由度的動(dòng)作，使得采摘口對(duì)準(zhǔn)采摘對(duì)象；當(dāng)采摘口對(duì)準(zhǔn)采摘對(duì)象時(shí)控制所述的脈沖式真空發(fā)生模塊動(dòng)作產(chǎn)生脈沖式真空氣流將采摘對(duì)象吸入到采摘管道中；

所述的微處理器包括全景立體圖像獲取單元、自主導(dǎo)航子系統(tǒng)和智能視頻分析子系統(tǒng)，

所述的全景立體圖像獲取單元，用于獲取初始化信息和全景立體視頻圖像；

所述的自主導(dǎo)航子系統(tǒng)，用于從所述的雙目立體全景視覺(jué)傳感器獲取的全景立體視覺(jué)視頻圖像，解析仿生農(nóng)作物采摘機(jī)器人周圍的地域環(huán)境，完成路徑規(guī)劃和避障任務(wù)；

所述的智能視頻分析子系統(tǒng)，用于從所述的雙目立體全景視覺(jué)傳感器獲取的全景立體視覺(jué)視頻圖像，從全景立體視覺(jué)視頻圖像中解析出采摘對(duì)象的成熟度、大小以及所處的空間位置，為精細(xì)化、智能化采摘提供采摘口的空間位置信息。

2.如權(quán)利要求1所述的仿生農(nóng)作物采摘機(jī)器人，其特征在于：所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道，所述采摘管道的外形呈管三自由度肌肉狀，管內(nèi)分隔成三個(gè)互成120°的扇形柱狀空腔，通過(guò)分別控制三個(gè)空腔的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)沿中心軸Z方向的伸縮及任意一個(gè)方向的彎曲，實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的控制；在所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道的內(nèi)外管壁的橡膠基體中，夾有芳香族聚酰胺增強(qiáng)纖維，纖維走向與肌肉的軸向有一夾角α，考慮到所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道的柔軟性，將夾角α設(shè)計(jì)為70°~80°；這樣由于纖維單方向增強(qiáng)效果的影響，沿垂直于纖維方向的變形比沿纖維方向變形容易得多；

將所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道分成若干個(gè)部件，包括管道終端、管道終端密封體、管道本體、管道連接密封體、管道連接法蘭和通氣管；其組裝過(guò)程是：首先，將所述的管道終端密封體插入所述的管道本體的一端，接著將所述的管道終端蓋住所述的管道終端密封體并用自攻螺釘將所述的管道終端密封體和所述的管道本體的一端固定在一起；將所述的管道連接密封體插入所述的管道本體的另一端，接著將所述的管道連接法蘭的三個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)所述的管道連接密封體的三個(gè)孔并蓋住，然后將所述的管道連接密封體和所述的管道本體的另一端固定連接在一起，最后將三根通氣管分別插入所述的管道連接法蘭的三個(gè)孔中；組裝后的所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道中的采摘通道是上下連通的；所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道中的三個(gè)空腔只與三根通氣管分別對(duì)應(yīng)連通，空腔與外界保持密封狀態(tài)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的仿生農(nóng)作物采摘機(jī)器人，其特征在于：所述的基于氣動(dòng)人工肌肉的采摘管道拼接成不同的長(zhǎng)度，在連接兩個(gè)所述的管道本體的連接處，分別將兩個(gè)所述的管道連接密封體插入所述的管道本體的連接端，然后所述的管道連接法蘭的三個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)所述的管道連接密封體的三個(gè)孔并蓋住，然后用自攻螺釘將所述的管道連接密封體和所述的管道本體的另一端固定連接在一起，最后將三根所述的通氣管分別插入所述的管道連接法蘭的三個(gè)孔中，這樣兩個(gè)連接在一起的所述的管道本體中所對(duì)應(yīng)的空腔是連通的，最后將兩個(gè)背靠背的所述的管道連接法蘭用螺釘進(jìn)行固定連接；所述的通氣管、所述的管道連接法蘭和所述的管道終端由塑料材料模具壓制而成，所述的管道終端密封體和所述的管道連接密封體由橡膠材料模具壓制而成；所述的管道終端的入口成喇叭型。