[發(fā)明專利]一種可自主導(dǎo)航的履帶式多機(jī)械臂蘋果采摘機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610147863.0
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN105706637A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊福增;王帥先;朱利元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A01D46/30
• 分類號(hào): A01D46/30;G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可自主導(dǎo)航的履帶式多機(jī)械臂蘋果采摘機(jī)器人，主要包括履帶式移 動(dòng)平臺(tái)、導(dǎo)航系統(tǒng)和采摘系統(tǒng)；其特征是：

所述的履帶式移動(dòng)平臺(tái)主要包括履帶總成、車體機(jī)架[24]、實(shí)驗(yàn)設(shè)備固定 機(jī)架[5]、橫梁[23]、支撐立柱[18]、液壓缸體[21]、控制盒[3]和蓄電池[20]； 履帶總成包括變速箱[4]、驅(qū)動(dòng)輪[2]、導(dǎo)向輪[19]、承重輪[1]、張緊輪[23]、 履帶[27]和履帶支撐梁[26]；車體機(jī)架[25]與四個(gè)根橫梁[24]之間通過焊接連 接，試驗(yàn)設(shè)備固定機(jī)架[5]和履帶式移動(dòng)平臺(tái)之間通過四根支撐立柱[18]連接；， 履帶式移動(dòng)平臺(tái)以柴油機(jī)為動(dòng)力機(jī)，可通過柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，給蓄電池 充電，再由蓄電池給采摘系統(tǒng)供電；液壓缸體[22]用來調(diào)整機(jī)身平衡，可使履 帶式移動(dòng)平臺(tái)在丘陵山地上行走；

所述的導(dǎo)航系統(tǒng)由機(jī)器視覺模塊、超聲波避障模塊、GPS模塊和導(dǎo)航控制模 塊組成；機(jī)器視覺模塊由安裝在履帶式移動(dòng)平臺(tái)的最前部雙目攝像頭[21]實(shí)時(shí) 采集果園道路環(huán)境信息，經(jīng)圖像處理器DSP處理，提取出圖像中的果園路徑與 果樹的二維信息；超聲波避障模塊由安裝在履帶式移動(dòng)平臺(tái)前后左右四角的超 聲波傳感器實(shí)時(shí)采集履帶式移動(dòng)平臺(tái)周圍的障礙物信息；GPS模塊用于檢測(cè)履帶 式移動(dòng)平臺(tái)的當(dāng)前位置信息以及路面環(huán)境信息；以上三種模塊的最終信息都傳 遞與導(dǎo)航控制模塊的ARM1處理器；導(dǎo)航控制模塊的ARM1處理器同時(shí)接收采摘 控制模塊的ARM2處理器的相關(guān)信息，當(dāng)采摘系統(tǒng)檢測(cè)不到蘋果目標(biāo)信息時(shí)，采 摘控制模塊的ARM2處理器向?qū)Ш较到y(tǒng)控制模塊的ARM1處理器發(fā)送“行走”指 令信息，則ARM1處理器將接收到的機(jī)器視覺模塊、超聲波避障模塊、GPS模塊 的相關(guān)信息按照一定規(guī)則進(jìn)行融合計(jì)算處理后求出導(dǎo)航參數(shù)以及相應(yīng)的控制信 號(hào)，對(duì)履帶式移動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)相關(guān)的行走、轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)行走過程中采摘系統(tǒng)檢測(cè)到蘋果目標(biāo)信息時(shí)ARM2處理器向ARM1處理器發(fā)送 “停止”指令信息，則ARM1處理器對(duì)履帶式移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行停車控制處理；

所述的采摘系統(tǒng)由采摘機(jī)械執(zhí)行模塊和采摘控制模塊組成；采摘機(jī)械執(zhí)行 模塊主要包括四個(gè)采摘機(jī)械臂和末端執(zhí)行器、蘋果收集裝置；四個(gè)采摘機(jī)械臂 通過螺栓固定在可調(diào)整高度的升降臺(tái)[17]上，升降臺(tái)[17]通過螺栓分別固定在 實(shí)驗(yàn)設(shè)備固定機(jī)架[5]的前后左右四個(gè)位置上；蘋果收集裝置由連接在機(jī)械臂推 桿[10]上的柔性管[7]和蘋果收集箱[6]組成，蘋果收集箱[6]安裝在實(shí)驗(yàn)設(shè)備固 定機(jī)架[5]的前方和后方；采摘機(jī)械臂主要包括推桿[10]、小臂電機(jī)[11]、大臂 [12]、大臂電機(jī)[13]、腰部[14]、腰部電機(jī)[15]，采摘機(jī)械臂上布置有位置傳 感器、有限位開關(guān)傳感器、力敏電阻碰撞傳感器，以保證機(jī)械臂在安全的工作 范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)和避免機(jī)械臂與機(jī)械臂以及機(jī)械臂和障礙物發(fā)生碰撞；末端執(zhí)行器 的三指中心位置安裝有攝像頭、紅外位置傳感器、采摘蘋果壓力傳感器；

所述的采摘控制模塊有四個(gè)采摘控制盒[16]，分別控制對(duì)應(yīng)的四個(gè)機(jī)械臂 和末端執(zhí)行器，采摘控制盒[16]通過螺栓固定在實(shí)驗(yàn)設(shè)備固定機(jī)架[5]上，每個(gè) 控制盒內(nèi)裝有ARM2處理器，ARM2處理器與DSP芯片、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、位置傳 感器、采摘蘋果壓力傳感器、有限位開關(guān)傳感器、力敏電阻碰撞傳感器以及ARM1 相連；DSP芯片與攝像頭和紅外距離傳感器相連，DSP芯片將攝像頭采集到的圖 像信息和紅外距離傳感器的信息進(jìn)行處理后傳遞給ARM1處理器；當(dāng)檢測(cè)不到蘋 果信息時(shí)，ARM2處理器將向?qū)Ш娇刂颇K的ARM1處理器發(fā)送“行走”信號(hào)指令； 當(dāng)檢測(cè)到蘋果信息時(shí)，ARM2處理器向?qū)Ш娇刂颇K的ARM1處理器發(fā)送“停止” 信號(hào)指令，同時(shí)將接收到的DSP芯片傳遞來的目標(biāo)蘋果的位置信息與有限位開 關(guān)傳感器、力敏電阻碰撞傳感器、位置傳感器以及采摘蘋果壓力傳感器傳遞來 的信息進(jìn)行融合處理分析，得出相應(yīng)的控制信號(hào)，對(duì)采摘機(jī)械臂以及末端執(zhí)行 器上的伺服電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)控制，從而驅(qū)動(dòng)采摘機(jī)械臂和末端執(zhí)行器對(duì)蘋果進(jìn)行 采摘。