[發(fā)明專利]一種球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手及機(jī)械臂系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010540822.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN111923073A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭彥昆;趙苗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/02
• 分類號(hào): B25J15/02;B25J15/08;B25J9/16;G01B11/00;G01B11/08;G01N21/25;G01N21/359;G01N21/84;G01N21/88;A01D46/30
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，其特征在于，包括：上安裝架、下安裝架、夾持機(jī)構(gòu)和近紅外光譜檢測(cè)模塊；

所述上安裝架為側(cè)壁開口的空心圓柱體，上端打通，下端有底，底上留有使光纖通過(guò)的通孔；上安裝架上半部分用于連接機(jī)械臂，上安裝架的下半部分切掉部分側(cè)壁，用于容納光學(xué)傳感器；

所述下安裝架為切掉部分側(cè)壁的空心圓柱體，下安裝架切去一部分用以安裝夾持機(jī)構(gòu)；夾持機(jī)構(gòu)與下安裝架之間通過(guò)安裝板連接，安裝板上固定安裝步進(jìn)電機(jī)；

所述近紅外光譜檢測(cè)模塊包括光學(xué)傳感器、遮光罩、光源和微動(dòng)開關(guān)；光學(xué)傳感器下方連接有光纖，光纖尾部連接有光纖探頭，光纖與光纖探頭位于下安裝架內(nèi)；遮光罩內(nèi)安裝光源和微動(dòng)開關(guān)；

所述夾持機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)齒條、齒輪、兩個(gè)滑塊、直線導(dǎo)軌、手指連接件一、手指連接件二和兩個(gè)軟膠手指；直線導(dǎo)軌安裝在安裝板上，兩個(gè)滑塊安裝在直線導(dǎo)軌上，每個(gè)滑塊上均安裝一個(gè)齒條和一個(gè)手指連接件，齒輪安裝于步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上；兩個(gè)手指連接件用螺栓固接在滑塊上，兩個(gè)軟膠手指分別安裝于兩個(gè)手指連接件的安裝槽中，安裝槽外側(cè)封閉，能夠保證軟膠手指夾持時(shí)不會(huì)脫出安裝槽。

2.如權(quán)利要求1所述的球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，其特征在于：上安裝架上半部分設(shè)有安裝孔，并與機(jī)械臂之間通過(guò)螺栓固聯(lián)，安裝孔沿上安裝架上半部分圓周每隔30°均勻分布，能夠調(diào)節(jié)安裝角度；上安裝架還設(shè)計(jì)有出線孔，用于將光源及光學(xué)傳感器的供電線和數(shù)據(jù)線導(dǎo)出。

3.如權(quán)利要求1所述的球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，其特征在于：安裝板與下安裝架之間通過(guò)4個(gè)螺栓連接定位。

4.如權(quán)利要求1所述的球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，其特征在于：所述遮光罩安裝在下安裝架下端，并位于手指連接件一和手指連接件二之間；遮光罩用于為光譜采集時(shí)提供暗室環(huán)境，消除環(huán)境光的干擾；所述光源由六只鹵鎢燈環(huán)形排列組成。

5.如權(quán)利要求1所述的球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，其特征在于：所述光學(xué)傳感器為海洋光學(xué)STS-NIR光學(xué)傳感器；所述光學(xué)傳感器用于采集果蔬650～1100納米波段的光譜信息。

6.如權(quán)利要求1所述的球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，其特征在于：所述軟膠手指使用軟膠材料，用3D打印方法加工；兩個(gè)軟膠手指采用仿生魚鰭結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求1所述的球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，其特征在于：所述軟膠手指內(nèi)側(cè)貼有一層橡膠材質(zhì)的防滑薄片，用于防止果蔬滑動(dòng)，保證穩(wěn)定夾持。

8.一種機(jī)械臂系統(tǒng)，其特征在于：包括權(quán)利要求1-7任一所述的球形果蔬采摘檢測(cè)智能機(jī)器手，還包括機(jī)械臂、機(jī)械臂控制器、上位機(jī)、單片機(jī)和雙目相機(jī)；智能機(jī)器手安裝于機(jī)械臂的端部，上位機(jī)分別與單片機(jī)、雙目相機(jī)、機(jī)械臂控制器、光學(xué)傳感器連接；單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)、微動(dòng)開關(guān)連接；雙目相機(jī)與機(jī)械臂的底座之間相對(duì)固定；

機(jī)械臂控制器用于為機(jī)械臂供電、接收并轉(zhuǎn)換上位機(jī)發(fā)送的信號(hào)、控制機(jī)械臂各軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；雙目相機(jī)用于采集果蔬的圖像并存入上位機(jī)；上位機(jī)用于控制采摘、檢測(cè)、分級(jí)、裝箱流程，對(duì)果蔬的品質(zhì)信息進(jìn)行分析處理，控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，計(jì)算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角數(shù)值并發(fā)送給單片機(jī)；單片機(jī)用于接收步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角數(shù)值并控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使智能機(jī)器手抓取果蔬并將果蔬摘下。