CN107750645A - 一种采摘机器人 - Google Patents

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李胜杰
程萍
陈宣光
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Shaoxing Vocational and Technical College
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Shaoxing Vocational and Technical College
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
    • A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B9/00—Wheels of high resiliency, e.g. with conical interacting pressure-surfaces
    • B60B9/02—Wheels of high resiliency, e.g. with conical interacting pressure-surfaces using springs resiliently mounted bicycle rims
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/10—Reduction of
    • B60B2900/131—Vibrations

Abstract

本发明公开了一种采摘机器人，包括机器人本体、机械抓、机械臂、多角度摄像头；所述机械抓通过机械臂安装于机器人本体上；所述多角度摄像头安装于机器人本体的顶部；所述机器人本体的底部安装有防震轮；所述防震轮包括位于中心的旋转盘以及等角度连接于旋转盘外周上且相互独立的多个减震单元；所述旋转盘由位于机器人本体内的电机驱动旋转；所述减震单元包括踏板和减震机构，踏板通过减震机构与旋转盘相连。本发明采摘机器人具有协调性能好、工作平稳、工作效率高等优点。

Description

一种采摘机器人
技术领域
本发明涉及机器人应用技术领域，具体讲是一种采摘机器人。
背景技术
近年来，随着我国农村经济体制改革的深入和市场经济的发展，水果产量逐年大幅度增加。水果产业在国民经济中占有重要地位。在水果生产中，采摘作业是最耗时、最费力的一个环节，约占整个生产过程作业量的40％左右。随着社会人口老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本也相应提高，因此研究开发农业机器人特别是水果采摘机器人具有重要意义。
目前，机器人应用范围十分广泛，例如水下探测、高空侦察、救火抢险、水果采摘等领域。其中，在水果采摘过程中都需要先识别水果，然后利用机器人的机械臂结构摘取水果，且在此过程中必须保持水果不被损坏和掉落。于是出现一种将水果直接用四指包裹后通过机器臂将水果搬运至地面上的采摘机器人。然而目前的采摘机器人，由于受到底部行走机构结构的限制，导致行走协调性较差，不够平稳，遇到高低不平的地面容易倾倒，最终影响采摘效率。
为了解决上述技术问题，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种协调性能好、工作平稳、工作效率高的采摘机器人。
本发明的技术方案如下：一种采摘机器人，包括机器人本体、机械抓、机械臂、多角度摄像头；所述机械抓通过机械臂安装于机器人本体上；所述多角度摄像头安装于机器人本体的顶部；所述机器人本体的底部安装有防震轮；所述防震轮包括位于中心的旋转盘以及等角度连接于旋转盘外周上且相互独立的多个减震单元；所述旋转盘由位于机器人本体内的电机驱动旋转；所述减震单元包括踏板和减震机构，踏板通过减震机构与旋转盘相连。
进一步地，所述减震机构包括短轴、连接轴、内部为中空结构的长轴、弹簧一、弹簧二、导杆；所述短轴的一端与旋转盘相连，另一端与连接轴的一端铰接；所述连接轴的另一端与长轴的一端铰接；所述长轴的另一端与踏板相连；所述导杆的一端与旋转盘相连，另一端伸入至长轴内部，且可相对轴向活动；所述弹簧一安装于短轴与连接轴之间；所述弹簧二安装于连接轴与长轴之间。
进一步地，所述长轴的另一端与踏板的后端铰接，踏板与长轴形成L形结构，且踏板与长轴之间安装有弹簧三。
进一步地，所述防震轮有四个，机器人本体的底部左右两侧前后各安装一个。
进一步地，所述踏板为弧形结构，后一个踏板的前端向前一个踏板的后端延伸，所有踏板围成一个圆形。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明采摘机器人具有极佳的防震性能，可在不同路面上行使，具有协调性能好、工作平稳、工作效率高等优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中防震轮的结构示意图。
图3是其中一个防震单元的结构示意图。
图中所示：1、机器人本体 2、机械臂 3、机械抓 4、多角度摄像 头5、防震轮 51、旋转盘 52、减震机构 521、短轴 522、连接轴 523、长轴 524、弹簧一 525、弹簧二 526、弹簧三 527、导杆 53、踏板 6、定子 7、开口销 8、矩形销 9、电机。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细阐述。
如图1至图3所示：一种采摘机器人，包括机器人本体1、机械抓3、机械臂2、多角度摄像头4。机械抓3通过机械臂2安装于机器人本体1上，用于抓取果子。多角度摄像头4安装于机器人本体1的顶部，用于对果实进行定位。以上并非重点，本发明的主要发明点在于：机器人本体1的底部安装有防震轮5，通过防震轮5可有效降低震动强度，减轻路面不平导致机器人破坏。防震轮5有四个，机器人本体1的底部左右两侧前后各安装一个。
防震轮5包括旋转盘51和多个减震单元。旋转盘51位于中心处，多个减震单元等角度连接于旋转盘51外周上。多个减震单元相互独立，每个减震单元都能够独立实现减震功能，相互之间无影响。旋转盘51与位于机器人本体1内的电机9相连，由电机9带动旋转盘51旋转。减震单元包括踏板53和减震机构52，踏板53通过减震机构52与旋转盘51相连。踏板53用于防震轮5与路面的接触，减震机构52用于对踏板53起到缓冲作用，进而使整个防震轮5起到减震作用。具体实施时，旋转盘51通过连接机构与电机9相连。连接机构包括定子6、开口销7、矩形销8。其中，定子6安装于旋转盘51内，与电机9相连。定子6与旋转盘51的连接处安装有矩形销8，以带动旋转盘51旋转。定子6的外端安装有开口销7，以对旋转盘51进行轴向限位。当电机9启动时，可带动旋转盘51旋转，进而带动整个减震轮转动，最终实现机器人行走的功能。
以下着重展开描述减震机构52的具体结构：
减震机构52包括短轴521、连接轴522、内部为中空结构的长轴523、弹簧一524、弹簧二525、导杆527。短轴521的一端与旋转盘51相连，另一端与连接轴522的一端铰接，连接轴522的另一端与长轴523的一端铰接，长轴523的另一端与踏板53相连。导杆527的一端与旋转盘51相连，另一端伸入至长轴523内部，且可相对轴向活动。当旋转盘51在电机9的作用下转动时可带动导杆527转动，进而由导杆527带动长轴523转动，最终由长轴523带动与之相连的踏板53作周向运动。弹簧一524安装于短轴521与连接轴522之间。常态下，短轴521与连接轴522形成一定的夹角(记为夹角一)。当受到外力作用夹角一变小时，弹簧一524会对短轴521和连接轴522施加向外侧的回弹力，阻碍夹角一变小，当外力消失后，短轴521与连接轴522又会在弹簧一524的作用下张开成原有的角度，以此对外力起到一个缓冲的作用。弹簧二525安装于连接轴522与长轴523之间。常态下，连接轴522与长轴523形成一定的夹角(记为夹角二)。当受到外力作用夹角二变小时，弹簧二525会对连接轴522和长轴523施加向外侧的回弹力，阻碍夹角二变小；当外力消失后，连接轴522长轴523又会在弹簧二525的作用下张开成原有的角度，以此对外力起到一个缓冲的作用。
为了进一步提高防震效果，本实施例中，长轴523的另一端与踏板53的后端铰接，踏板53与长轴523形成L形结构，且踏板53与长轴523之间安装有弹簧三526。常态下，长轴523与踏板53在弹簧三526的作用下形成L形结构。当踏板53受到来自于地面的外力时，弹簧三526会对长轴523与踏板53施加向外侧的回弹力，阻碍两者之间的夹角变小，也就是说，当踏板53受力后，弹簧三526也能够起到缓冲作用。
为了提高踏板53与地面的接触面积，进一步提高防震轮5行走时的平稳性，本实施例中，踏板53为弧形结构，后一个踏板53的前端向前一个踏板53的后端延伸，所有踏板53围成一个圆形，形成一个完整的轮子结构。
针对上述防震轮5，设短轴521长度为a，连接轴522长度为b，其中Ymin、Ymax为路面存在着最小高度和最大高度，夹角一为112度，夹角二为150度，保持机械臂2能够正常使用的条件为a+b＞Ymax＞Ymin＞a-b。
本实施例中，弹簧一524、弹簧二525、弹簧三526均为扭簧。当然，于其它实施例中，弹簧一524、弹簧二525、弹簧三526也可以为压簧。
本发明采摘机器人工作原理：随着机器人的行走，当踏板53遇到高地时，踏板53会受到来自于高地的外力而向内侧(防震轮5的圆心方向)活动，此时弹簧三526起到一级缓冲作用。随着踏板53持续向内侧活动，可带动长轴523一并向内侧轴向活动，进而激发弹簧二525的二级缓冲以及弹簧一524的三级缓冲。当机器人行走过高地，外力消失，踏板53会在三个弹簧的作用下复位。通过以上三级缓冲的相互配合，可彻底消耗振动能量，降低机器人所受到的振动破坏。
本发明采摘机器人具有极佳的防震性能，可在不同路面上行使，具有协调性能好、工作平稳、工作效率高等优点。
以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。

Claims (5)

1.一种采摘机器人，包括机器人本体、机械抓、机械臂、多角度摄像头；所述机械抓通过机械臂安装于机器人本体上；所述多角度摄像头安装于机器人本体的顶部；其特征在于：所述机器人本体的底部安装有防震轮；所述防震轮包括位于中心的旋转盘以及等角度连接于旋转盘外周上且相互独立的多个减震单元；所述旋转盘由位于机器人本体内的电机驱动旋转；所述减震单元包括踏板和减震机构，踏板通过减震机构与旋转盘相连。
2.根据权利要求1所述的一种采摘机器人，其特征在于：所述减震机构包括短轴、连接轴、内部为中空结构的长轴、弹簧一、弹簧二、导杆；所述短轴的一端与旋转盘相连，另一端与连接轴的一端铰接；所述连接轴的另一端与长轴的一端铰接；所述长轴的另一端与踏板相连；所述导杆的一端与旋转盘相连，另一端伸入至长轴内部，且可相对轴向活动；所述弹簧一安装于短轴与连接轴之间；所述弹簧二安装于连接轴与长轴之间。
3.根据权利要求2所述的一种采摘机器人，其特征在于：所述长轴的另一端与踏板的后端铰接，踏板与长轴形成L形结构，且踏板与长轴之间安装有弹簧三。
4.根据权利要求1所述的一种采摘机器人，其特征在于：所述防震轮有四个，机器人本体的底部左右两侧前后各安装一个。
5.根据权利要求2或3所述的一种采摘机器人，其特征在于：所述踏板为弧形结构，后一个踏板的前端向前一个踏板的后端延伸，所有踏板围成一个圆形。
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