[發明專利]一種割膠機器人

有效

• 申請號: 201710607698.7
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107494194B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張賓;王學雷;吳泰羽;李傳軍;黃杰
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: A01G23/10
• 分類號: A01G23/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種割膠機器人，其特征在于，包括移動小車(1)、圖像采集裝置、五自由度混聯機構以及末端執行器(47)，所述圖像采集裝置和五自由度混聯機構固定在所述移動小車上，所述五自由度混聯機構與所述末端執行器(47)連接；所述圖像采集裝置用于采集橡膠樹割膠空間初始位置信息，并根據采集到的橡膠樹割膠空間初始位置信息控制割膠機器人運動到橡膠樹割膠空間初始位置；所述五自由度混聯機構包括一個兩自由度并聯機構和一個三自由度串聯機構，所述兩自由度并聯機構和三自由度串聯機構共同調節所述末端執行器(47)的位置和工作姿態；所述末端執行器(47)用于切割橡膠；所述兩自由度并聯機構包括機座(4)和動平臺(5)，所述機座(4)和動平臺(5)通過兩個SPU型驅動分支以及一個U型約束分支相連接；所述三自由度串聯機構包括第一轉動副(12)、第二轉動副(18)和第三轉動副(30)；所述三自由度串聯機構的末端安裝末端執行機構；

所述第一轉動副(12)由RPR型驅動分支驅動，所述RPR型驅動分支包括依次連接的第四轉動副(13)、第三下連桿(14)、第三上連桿(15)和第五轉動副(16)；所述第三下連桿(14)一端通過第四轉動副(13)與第二連桿(11)連接，另一端與所述第三上連桿(15)連接；所述第三上連桿(15)通過所述第五轉動副(16)與上臂(17)連接；

所述第二轉動副(18)包括軸承軸(27)和第一電機(29)，所述軸承軸(27)通過軸套(24)、軸承端蓋(26)、第一小圓螺母(21)和第二小圓螺母(22)固定鎖緊，所述軸承軸(27)上端設置支撐板(28)，所述第一電機(29)通過螺栓連接電機固定座(19)，所述電機固定座(19)連接軸承支撐座(20)；所述軸套(24)一端連接第一角接觸球軸承(23)，所述軸套(24)另一端連接第二角接觸球軸承(25)；

所述第三轉動副(30)包括第二電機(31)和同步帶，所述第二電機(31)與同步帶連接，驅動同步帶轉動。

2.根據權利要求1所述的割膠機器人，其特征在于，所述圖像采集裝置包括第一攝像頭(2)和第二攝像頭(3)；所述第一攝像頭(2)用于判斷前方是否存在橡膠樹，所述第一攝像頭(2)和所述第二攝像頭(3)用于對橡膠樹割膠空間初始位置信息進行采集。

3.根據權利要求1所述的割膠機器人，其特征在于，所述SPU型驅動分支包括球鉸(6)、第一下連桿(7)、第一上連桿(8)和第一虎克鉸(9)；所述U型約束分支包括第二虎克鉸(10)和第二連桿(11)；所述第一下連桿(7)一端通過球鉸(6)與所述機座(4)連接，另一端連接所述第一上連桿(8)，所述第一上連桿(8)一端通過第一虎克鉸(9)與所述動平臺(5)連接。

4.根據權利要求3所述的割膠機器人，其特征在于，所述第一虎克鉸(9)和所述第二連桿(11)布置在以所述動平臺(5)的下表面中心為圓心的同一圓周上；所述球鉸(6)和所述第二虎克鉸(10)布置在以所述機座(4)的上表面中心為圓心的同一圓周上。

5.根據權利要求1所述的割膠機器人，其特征在于，所述末端執行器(47)包括：舵機支撐座(32)、舵機(33)、小齒輪(34)、大齒輪(35)、直線位移傳感器支撐座(36)、第一直線位移傳感器(37)、第二直線位移傳感器(38)、第三直線位移傳感器(39)、第一直線位移傳感器(37)的引出裝置(40)、電主軸(42)、安裝于電主軸上的銑刀(41)、電主軸固定座(43)；

所述電主軸(42)連接電主軸固定座(43)，所述舵機支撐座(32)設置于所述電主軸固定座(43)上，所述舵機(33)設置于舵機支撐座(32)上，所述舵機(33)與所述小齒輪(34)連接，帶動小齒輪(34)轉動，小齒輪(34)連接大齒輪(35)，直線位移傳感器支撐座(36)與大齒輪(35)連接，所述第一直線位移傳感器(37)沿豎直方向設置在直線位移傳感器支撐座(36)上，所述第一直線位移傳感器末端設置引出裝置(40)，用于探測橡膠樹豎直方向割痕，控制豎直方向割膠厚度；所述銑刀(41)與所述電主軸(42)連接，所述第二直線位移傳感器(38)和第三直線位移傳感器(39)分別布置于銑刀(41)上方并與所述銑刀(41)平行，所述第二直線位移傳感器(38)和第三直線位移傳感器(39)用于控制所述割膠機器人的割膠深度。

6.根據權利要求5所述的割膠機器人，其特征在于，所述末端執行器(47)的大齒輪(35)內部安裝深溝球軸承(44)，深溝球軸承(44)安裝于電主軸固定座(43)的前端凸臺上，軸承擋板(45)用于固定深溝球軸承(44)內圈的軸向移動，孔用擋圈(46)用于固定軸承外圈的軸向移動。