[發明專利]一種球形果蔬采摘檢測智能機器手及機械臂系統

在審

• 申請號: 202010540822.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111923073A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 彭彥昆;趙苗
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: B25J15/02
• 分類號: B25J15/02;B25J15/08;B25J9/16;G01B11/00;G01B11/08;G01N21/25;G01N21/359;G01N21/84;G01N21/88;A01D46/30
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發明涉及一種球形果蔬采摘檢測智能機器手及機械臂系統，智能機器手包括上安裝架、下安裝架、夾持機構和近紅外光譜檢測模塊；上安裝架為側壁開口的空心圓柱體；下安裝架為切掉部分側壁的空心圓柱體；近紅外光譜檢測模塊包括光學傳感器、遮光罩、光源和微動開關；夾持機構包括兩個齒條、齒輪、兩個滑塊、直線導軌、手指連接件一、手指連接件二和兩個軟膠手指。機械臂系統，包括上述智能機器手，還包括機械臂、機械臂控制器、上位機、單片機和雙目相機。本發明抓取和釋放果蔬時響應迅速靈敏，不會損傷果蔬表面。可準確快速完成采摘?檢測?分級裝箱操作，具有高效率、便攜化、結構緊湊、通用性好、結果準確、多指標檢測等特點。

技術領域

本發明涉及農產品采摘檢測技術領域，特別涉及一種球形果蔬采摘檢測智能機器手及機械臂系統。

背景技術

中國是世界上最大的果蔬生產國，但是果蔬的國際貿易競爭力不足，以蘋果為例，蘋果是我國的大宗水果，出口量自2013年起持續下滑，出口價格低，我國蘋果采摘后經過商品化處理的數量約占總產量的8％，缺乏完善的采后處理環節是制約我國果蔬產業發展的重要因素。分級是將果蔬按一定的標準分為若干等級，是果蔬采后加工處理的重要環節，是進行果蔬商品化必不可少的步驟。分級的意義在于使果蔬在大小、色澤、成熟度等方面獲得良好的一致性，為消費者提供整齊一致、級差明顯的果蔬產品，剔除有缺陷的產品，減少腐敗和霉變的發生，保障果蔬產品后續的運輸、貯藏以及銷售等環節。目前國內果蔬缺乏采后處理環節、檢測分級流程繁瑣、成本較高，而研發能夠實現采摘-檢測-裝箱一體化的機械臂系統可以有效解決上述問題，提高果蔬產品生產效率，提高我國果蔬商品競爭力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種球形果蔬采摘檢測智能機器手及機械臂系統，解決目前果蔬采摘機械化程度低、缺乏采后處理環節、檢測分級流程繁瑣等問題，同時精簡果蔬的采摘及采后處理流程，提高采摘、檢測、分級效率。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種球形果蔬采摘檢測智能機器手，包括上安裝架、下安裝架、夾持機構和近紅外光譜檢測模塊；

所述上安裝架為側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的通孔；上安裝架上半部分用于連接機械臂，上安裝架的下半部分切掉部分側壁，用于容納光學傳感器；

所述下安裝架為切掉部分側壁的空心圓柱體，下安裝架切去一部分用以安裝夾持機構；夾持機構與下安裝架之間通過安裝板連接，安裝板上固定安裝步進電機；

所述近紅外光譜檢測模塊包括光學傳感器、遮光罩、光源和微動開關；光學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；遮光罩內安裝光源和微動開關；

所述夾持機構包括兩個齒條、齒輪、兩個滑塊、直線導軌、手指連接件一、手指連接件二和兩個軟膠手指；直線導軌安裝在安裝板上，兩個滑塊安裝在直線導軌上，每個滑塊上均安裝一個齒條和一個手指連接件，齒輪安裝于步進電機的輸出軸上；兩個手指連接件用螺栓固接在滑塊上，兩個軟膠手指分別安裝于兩個手指連接件的安裝槽中，安裝槽外側封閉，能夠保證軟膠手指夾持時不會脫出安裝槽。

上安裝架上半部分設有安裝孔，并與機械臂之間通過螺栓固聯，安裝孔沿上安裝架上半部分圓周每隔30°均勻分布，能夠調節安裝角度；上安裝架還設計有出線孔，用于將光源及光學傳感器的供電線和數據線導出。

安裝板與下安裝架之間通過4個螺栓連接定位。

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提供暗室環境，消除環境光的干擾。

所述光學傳感器為海洋光學STS-NIR光學傳感器；所述光學傳感器用于采集果蔬650～1100納米波段的光譜信息。

所述軟膠手指使用軟膠材料，用3D打印方法加工；兩個軟膠手指采用仿生魚鰭結構。