[發明專利]紅花花絲咬合式并聯采摘機器人

有效

• 申請號: 202010896809.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111955164B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張振國;朱文超;邱敬文;楊雙平;郭俊先;張學軍;韓長杰;袁盼盼
• 申請（專利權）人: 新疆農業大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;徐林

1.一種紅花花絲咬合式并聯采摘機器人，其特征在于，所述采摘機器人包括移動平臺(1)、全向獨立轉向輪(2)、咬合式并聯采摘裝置(3)、花絲采集箱(4)、視覺導航識別系統(5)和電控系統(6)；

四個全向獨立轉向輪(2)分別固接在水平設置的矩形移動平臺(1)的四個角部；所述咬合式并聯采摘裝置(3)固接在移動平臺(1)的下端面；所述花絲采集箱(4)位于移動平臺(1)的上端面；所述視覺導航識別系統(5)固接在移動平臺(1)的前端，實現采摘機器人的對行行走、精準定位以及紅花果球的空間位置識別；所述電控系統(6)固接在移動平臺(1)的上端面，用于提供持續電源以及控制全向獨立轉向輪(2)、咬合式并聯采摘裝置(3)、花絲采集箱(4)和視覺導航識別系統(5)工作；

四組咬合式并聯采摘裝置(3)以移動平臺(1)的中心為圓心周向均勻分布，每一組咬合式并聯采摘裝置(3)對應一個紅花采收象限；所述咬合式并聯采摘裝置(3)包括并聯桿機構(3-1)和咬合式采收機構(3-2)；

所述并聯桿機構(3-1)包括連桿驅動步進電機(3-1-1)、主動連桿(3-1-2)、從動連桿(3-1-3)、動平臺(3-1-4)和“十”字架(3-1-5)；

所述“十”字架(3-1-5)固接在移動平臺(1)的下端面，四個主動連桿(3-1-2)的上端均通過一固定轉動軸鉸接在“十”字架(3-1-5)的四個端部，每個主動連桿(3-1-2)的下端與一從動連桿(3-1-3)的上端交接，四個從動連桿(3-1-3)的下端均鉸接在動平臺(3-1-4)上；所述連桿驅動步進電機(3-1-1)的動力輸出軸與主動連桿(3-1-2)的上端的固定轉動軸固接；

所述咬合式采收機構(3-2)包括咬合式采收機構殼體(3-2-1)、擬合進花罩(3-2-2)、咬合裝置(3-2-3)、咬合裝置驅動電機(3-2-4)和吸花軟管(3-2-5)；

所述咬合式采收機構殼體(3-2-1)固接在并聯桿機構(3-1)的動平臺(3-1-4)的下端面，咬合式采收機構殼體(3-2-1)的底板上設有進花口，所述擬合進花罩(3-2-2)固接在所述進花口上；所述咬合裝置(3-2-3)安裝在咬合式采收機構殼體(3-2-1)內部，且位于所述進花口上方，通過安裝在動平臺(3-1-4)的上端面的咬合裝置驅動電機(3-2-4)驅動，對從進花口進入的紅花花絲進行切割；所述吸花軟管(3-2-5)分別與所述咬合裝置(3-2-3)和花絲采集箱(4)連接；

所述咬合裝置(3-2-3)包括齒輪安裝板(3-2-3-1)、齒輪驅動桿(3-2-3-2)和球形咬合刀具(3-2-3-4)；所述球形咬合刀具(3-2-3-4)包括左半球咬合刀(3-2-3-4-1)和右半球咬合刀(3-2-3-4-2)；

兩個齒輪驅動桿(3-2-3-2)的首端分別固接在左半球咬合刀(3-2-3-4-1)和右半球咬合刀(3-2-3-4-2)的外側，兩個齒輪驅動桿(3-2-3-2)的末端均固接一水平齒輪，且兩個水平齒輪相互嚙合地通過轉軸安裝在齒輪安裝板(3-2-3-1)上，齒輪安裝板(3-2-3-1)固接在咬合式采收機構殼體(3-2-1)的底板上；所述咬合裝置驅動電機(3-2-4)的動力輸出軸與水平齒輪的轉軸連接，咬合裝置驅動電機(3-2-4)的動力輸出軸的往復轉動，帶動水平齒輪往復轉動，進而使球形咬合刀具(3-2-3-4)的左半球咬合刀(3-2-3-4-1)和右半球咬合刀(3-2-3-4-2)完成分離、咬合動作；所述左半球咬合刀(3-2-3-4-1)和右半球咬合刀(3-2-3-4-2)的上部均設有用于與吸花軟管(3-2-5)連接的花絲出口(3-2-3-4-2-2)；所述左半球咬合刀(3-2-3-4-1)或右半球咬合刀(3-2-3-4-2)的下部邊緣設有半球刀具切削刃(3-2-3-4-2-1)；

所述兩個齒輪驅動桿(3-2-3-2)與左半球咬合刀(3-2-3-4-1)和右半球咬合刀(3-2-3-4-2)之間均固接一中間連桿(3-2-3-3)；

所述視覺導航識別系統(5)包括單目導航系統(5-1)、雙目識別系統(5-2)和相機支撐桿(5-3)；所述相機支撐桿(5-3)固接于移動平臺(1)的前端，所述單目導航系統(5-1)和雙目識別系統(5-2)高度可調地安裝于所述相機支撐桿(5-3)的滑槽內；

所述全向獨立轉向輪(2)包括轉向驅動步進電機(2-1)、轉向柱體(2-2)、行走驅動步進電機(2-3)、驅動鏈輪總成(2-4)和行走輪(2-5)；所述轉向驅動步進電機(2-1)固接于移動平臺(1)的上端面，轉向驅動步進電機(2-1)的動力輸出軸垂直穿過移動平臺(1)，與所述轉向柱體(2-2)的頂端固接，所述行走輪(2-5)和行走驅動步進電機(2-3)設置在轉向柱體(2-2)的底端；行走驅動步進電機(2-3)通過動鏈輪總成(2-4)驅動行走輪(2-5)轉動；

所述電控系統(6)包括電源(6-1)和控制系統(6-2)；所述電源(6-1)分別與轉向驅動步進電機(2-1)、行走驅動步進電機(2-3)、連桿驅動步進電機(3-1-1)、咬合裝置驅動電機(3-2-4)、單目導航系統(5-1)、雙目識別系統(5-2)和控制系統(6-2)連接；所述控制系統(6-2)分別與轉向驅動步進電機(2-1)、行走驅動步進電機(2-3)、連桿驅動步進電機(3-1-1)、咬合裝置驅動電機(3-2-4)、單目導航系統(5-1)和雙目識別系統(5-2)連接。