[發明專利]一種球形果采摘機器人及采摘方法

有效

• 申請號: 202210149941.6
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114402806B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 李子悅;袁顯舉;王楚彥
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;A01D91/04
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高濤

1.一種球形果采摘機器人，包括移動小車（1），其特征在于：所述移動小車為電動移動小車，移動小車上安裝有電動剪式升降平臺（2）、收集裝置（6）和控制裝置（7），電動剪式升降平臺（2）上安裝有機械臂（3），機械臂（3）上安裝有視覺裝置（4）和用于抓取水果的末端執行器（5），

所述移動小車（1）包括雙層車架（1-1），控制裝置（7）設于雙層車架（1-1）下層，電動剪式升降平臺（2）和收集裝置（6）設于雙層車架（1-1）上層，雙層車架（1-1）底面設有通過電機連接件（1-4）連接的驅動電機（1-3），驅動電機的動力輸出端與對稱設于雙層車架兩側的驅動車輪（1-2）相連接；

所述末端執行器（5）包括倒置的T型座（5-1），底部與機械臂（3）前端固定連接，T型座兩側的水平段上一側設有電動推桿（5-2）、另一側對稱設有液壓支撐桿（5-6），T型座豎直段頂部鉸接有兩個相對設置的夾爪，與電動推桿（5-2）同側的為第一夾爪（5-31），與液壓支撐桿同側的為第二夾爪（5-32），第一夾爪和第二夾爪為中間向外拱起彎折形成的合抱結構、其拱起部之間一側通過V型活動連桿（5-33）鉸接；電動推桿（5-2）與第一夾爪背面之間通過L型第一推桿（5-34）相互鉸接、通過電動推桿的往復伸縮實現第一夾爪向第二卡爪的靠近或遠離，第一夾爪（5-31）前端還設有用于切斷果梗的切割機構（5-4）；T型座靠近液壓支撐桿（5-6）一側的豎直段上傾斜向上延伸設置有滑軌（5-51），滑軌上嵌設有滑塊（5-52），第二夾爪與滑塊之間通過L型第二推桿（5-35）相連接，L型第二推桿的上端與夾爪的拱起部之間活動鉸接、下端與滑塊（5-52）球鉸接，液壓支撐桿上鉸接有Y型拉桿（5-53），Y型拉桿的上端與L型第二推桿（5-35）相對側的中間位置固定連接、通過液壓支撐桿的壓縮和復位使滑塊滑動帶動第二夾爪（5-32）翻轉；

所述移動小車（1）、電動剪式升降平臺（2）、機械臂（3）、視覺裝置（4）和末端執行器（5）通過控制裝置（7）控制。

2.根據權利要求1所述的一種球形果采摘機器人，其特征在于：

所述機械臂（3）包括基座（3-1）、旋轉電機（3-2）、后臂電機（3-3）、柱形框架式結構的機械后臂（3-4）、前臂電機（3-5）、柱形框架式結構的機械前臂（3-6）、腕部電機（3-7）、機械手腕（3-8），其中：

所述基座（3-1）為多圓盤疊加組合式結構，基座（3-1）固定在電動剪式升降平臺（2）頂部，旋轉電機（3-2）設于基座（3-1）中間，后臂電機（3-3）固定在旋轉電機（3-2）的動力輸出端上，機械后臂（3-4）后端與后臂電機（3-3）的動力輸出端徑向轉動連接，機械臂（3）通過旋轉電機實現水平360°旋轉，機械后臂（3-4）前端通過前臂電機（3-5）與機械前臂（3-6）后端徑向轉動連接，機械前臂（3-6）前端固定有所述腕部電機（3-7）、腕部電機的動力輸出端上旋轉連接所述機械手腕（3-8），機械手腕（3-8）的垂直方向上安裝有所述視覺裝置（4），末端執行器（5）的T型座底部安裝于機械手腕（3-8）前端；

所述旋轉電機（3-2）、后臂電機（3-3）、前臂電機（3-5）、腕部電機（3-7）均與控制裝置（7）相連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種球形果采摘機器人，其特征在于：所述第一夾爪（5-31）和第二夾爪（5-32）的內側設置有柔性材質的內襯及壓力傳感器（5-7）,壓力傳感器與控制裝置相連接。

4.根據權利要求3所述的一種球形果采摘機器人，其特征在于：所述T型座豎直段與滑軌之間的夾角為60°-70°。