[發(fā)明專利]水果采摘機器人的機械臂和末端執(zhí)行器及水果采摘方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410159066.5
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103950033A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 姬長英;李國利;顧寶興;王芳;陸濤
• 申請（專利權）人: 南京農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J13/08;A01D46/30
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 蔣家華;查俊奎

1.一種水果采摘機器人的機械臂和末端執(zhí)行器，包括果實采摘機械裝置和控制系統(tǒng)，其特征是，?

所述果實采摘機械裝置包括母機械臂（1）、固定在母機械臂（1）上的不少于一個的子機械臂（2）和固定在子機械臂（2）上的末端執(zhí)行器；?

其中，所述母機械臂（1）包括母臂Z軸（3）、母臂r軸（4）、母臂θ軸（5）、底座（6）、端架（8）和支架（9）；母臂θ軸（5）轉(zhuǎn)動設置在底座（6）上，母臂Z軸（3）垂直固定設置在母臂θ軸（5）上，母臂r軸（4）垂直設置在母臂Z軸（3）上，所述母臂r軸（4）沿著母臂Z軸（3）的軸向方向滑動，所述子臂θ軸（13）繞著自身的中心軸線轉(zhuǎn)動；端架（8）固定在母臂r軸（4）的端頭，支架（9）固定在母臂r軸（4）上；?

所述子機械臂（2）包括子臂Z軸（11）、子臂r軸（12）、子臂θ軸（13）和子臂法蘭（14）；所述子臂Z軸（11）與前述端架（8）相連，子臂θ軸（13）設置在子臂Z軸（11）上，所述子臂θ軸（13）沿著子臂Z軸（11）的軸向方向滑動；子臂r軸（12）與子臂θ軸（13）相連，所述子臂r軸（12）沿著子臂r軸（12）的軸向方向伸縮，所述子臂θ軸（13）繞著自身的中心軸線轉(zhuǎn)動；子臂法蘭（14）設置在子臂r軸（12）的端頭；?

所述末端執(zhí)行器包括接果器（21）、基部法蘭（22）、攏果器（23）、刀片（24）、收果筒（25）、旋轉(zhuǎn)底蓋（26）、傳動輪（30）、傳動帶（31）、主動齒輪（32）、從動齒輪（33）、架臺（34）、橫桿（36）、攏果器軸（37）、刀片軸（38）和旋轉(zhuǎn)底蓋軸（39）；所述接果器（21）為一端封閉，另一端上設有斜開口的圓筒；所述基部法蘭（22）與前述子臂法蘭（14）相連，基部法蘭（22）通過橫桿（36）與接果器（21）的封閉端相連，刀片（24）通過刀片軸（38）轉(zhuǎn)動設置接果器（21）的斜開口端上，攏果器（23）通過攏果器軸（37）轉(zhuǎn)動設置在接果器（21）的斜開口端上，所述主動齒輪（32）與刀片軸（38）同軸安裝，從動齒輪（33）與攏果器軸（37）同軸安裝，且主動齒輪（32）與從動齒輪（33）相嚙合；傳動帶（31）連接刀片軸（38）；所述收果筒（25）設置在接果器（21）的斜開口端上，且所述接果器（21）的斜開口端上設有與收果筒（25）相連通的通孔（40）；架臺（34）設置在接果器（21）的中部；旋轉(zhuǎn)底蓋（26）通過旋轉(zhuǎn)底蓋軸（39）轉(zhuǎn)動設置在收果筒（25）的底端；?

所述控制系統(tǒng)包括工控機、雙目攝像機（10）、轉(zhuǎn)接卡、用于控制母機械臂（1）動作的母機械臂控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換器和控制子機械臂（2）和末端執(zhí)行器動作的子機械臂與末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)；所述雙目攝像機（10）固定在前述的支架（9）上，且雙目攝像機通過轉(zhuǎn)接卡與工控機相連，所述子機械臂與末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換器與工控機相連。?

2.如權利要求1所述的水果采摘機器人的機械臂和末端執(zhí)行器，其特征是，所述母機械臂控制系統(tǒng)包括第一運動控制卡、母臂Z軸伺服電機驅(qū)動器、母臂Z軸伺服電機、母臂Z軸伺服電機編碼器、母臂r軸伺服電機驅(qū)動器、母臂r軸伺服電機、母臂r軸伺服電機編碼器、母臂θ軸伺服電機驅(qū)動器、母臂θ軸伺服電機和母臂θ軸伺服電機編碼器；所述母臂Z軸伺服電機驅(qū)動器的輸入端與第一運動控制卡的輸出端相連，母臂Z軸伺服電機驅(qū)動器的輸出端與母臂Z軸伺服電機的輸入端相連，母臂Z軸伺服電機編碼器的輸出端與第一運動控制卡的輸入端相連；所述母臂r軸伺服電機驅(qū)動器的輸入端與第一運動控制卡的輸出端相連，母臂r軸伺服電機驅(qū)動器的輸出端與母臂r軸伺服電機的輸入端相連，母臂r軸伺服電機編碼器的輸出端與第一運動控制卡的輸入端相連；所述母臂θ軸伺服電機驅(qū)動器的輸入端與第一運動控制卡的輸出端相連，母臂θ軸伺服電機驅(qū)動器的輸出端與母臂θ軸伺服電機的輸入端相連，母臂θ軸伺服電機編碼器的輸出端與第一運動控制卡的輸入端相連；所述第一運動控制卡與工控機相連。?