CN110178536A - 番茄采摘机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种番茄采摘机器人及其控制方法，包括底盘，所述底盘的上端且前方设有雷达扫描装置，所述雷达扫描装置的上方设有显示装置，所述显示装置的上方设有图像采集结构；所述底盘的上端且后方设有工控机，所述工控机的上方设有收纳装置；所述底盘的上端且中部设有机械手结构；所述底盘的下端设于滚轮结构；所述机器人还包括自动充电装置。本发明提供一种番茄采摘机器人及其控制方法，替代人工操作，完成番茄的智能采摘动作,自动化程度高，省时省力，节省人力成本。

Description

番茄采摘机器人及其控制方法

技术领域

本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种番茄采摘机器人及其控制方法。

背景技术

番茄作为最受欢迎的蔬菜之一，全球每年的产量可达到六千万吨。果蔬采摘机器人研究始于20世纪60年代的美国，采用的收获方式主要有机械震摇式和气动震摇式，其缺点是果实易损，效率不高。此后，随着电子技术和科学技术的发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的成熟，采摘机器人的研究和开发技术得到了快速发展。国内对采摘机器人的研究有一定的成果，但大多还停留在研究阶段，而这些采摘机器人体积比较大，制作成本比较高，智能化程度不是很高，距离完全应用在实际农业中还有一定的差距。目前，国内番茄采摘作业基本上依靠手工完成，增加了工人的体力消耗，影响工作效率，且工人休息时得不到很好的休息条件，特别是在天气炎热时，不能充分放松，影响后续的工作。因此，研发自动化的采摘机器人非常有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种番茄采摘机器人及其控制方法，替代人工操作，完成番茄的智能采摘动作,自动化程度高，省时省力，节省人力成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

本发明提供一种番茄采摘机器人，包括底盘，所述底盘的上端且前方设有雷达扫描装置，所述雷达扫描装置的上方设有显示装置，所述显示装置的上方设有图像采集结构；所述底盘的上端且后方设有电气控制箱，所述底盘的上方设有收纳装置；所述底盘的上端且中部设有机械手结构；所述底盘的下端设于滚轮结构；

所述图像采集结构包括相机和机架，所述相机通过机架与所述显示装置的壳体连接；所述机架设有驱动相机上下移动的升降机构，所述升降机构包括沿支架的长度方向设置的直线模组，所述直线模组包括滑台，所述相机连接于滑台；所述支架与所述显示装置的壳体转动连接，所述支架的底部设有转盘，所述转盘连接转动电机；

所述收纳装置包括中转筐和收纳筐，所述中转筐设于电气控制箱的上端，所述中转筐与所述电气控制箱可拆卸连接，所述收纳筐设于电气控制箱的侧边，所述电气控制箱的侧壁的下端设有安装架，所述收纳筐放置于安装架上；所述收纳筐的截面为矩形，所述收纳筐的四个角分别设有导柱，所述收纳筐内设有与其截面形状相适应的搁板，所述搁板的四个角分别设有圆孔，所述搁板设于收纳筐内且四个圆孔分别套于导柱，所述导柱为上粗下细的圆柱形状，所述导柱的上端的直径大于圆孔的直径；

所述搁板与所述收纳筐的底壁之间设有若干第一缓冲装置，所述第一缓冲装置包括第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧，所述第一弹簧设于第二弹簧的外周，所述第二弹簧设于第三弹簧的外周，所述第一弹簧的高度大于第二弹簧的高度，所述第二弹簧的高度高于第三弹簧的高度；

所述机械手结构包括机械手臂和采摘手，所述机械手臂的下端连接底盘，上端通过固定板连接采摘手；所述采摘手包括手爪和收纳斗，所述收纳斗设于手爪的下方；

所述手爪通过安装座固定连接固定板，所述安装座内设有空腔且空腔内设有夹持结构，所述夹持结构包括第一夹持块、第二夹持块、第一齿条、第二齿条和夹持齿轮，所述第一夹持块的后端设有第一齿条，所述第二夹持块的后端设有第二齿条，所述第一齿条和所述第二齿条相对设置，所述夹持齿轮设于第一齿条和第二齿条之间，所述夹持齿轮的上端与第一齿条相啮合且下端与第二齿条相啮合，所述夹持齿轮的转轴连接第一电机的输出轴，所述第一电机固定连接于安装座的内部；所述手爪包括第一夹臂和第二夹臂，所述第一夹臂连接第一夹持块的前端，所述第二夹臂连接第二夹持块的前端，所述第一电机驱动夹持齿轮正反转从而驱动第一、第二夹持块相互靠近或远离从而实现第一夹臂和第二夹臂的夹紧或分离；

所述第一夹臂的前端设有缺口，所述缺口内设有刀片，所述第二夹臂的前端设有与刀片相对应的刀槽；

所述滚轮结构包括一对前轮、一对中轮、一对后轮和滚轮安装座，所述前轮、所述中轮和所述后轮分别与滚轮安装座连接，所述前轮、所述中轮、所述后轮皆为万向轮且分别连接有驱动电机；

所述滚轮安装座包括安装座本体和辅板，所述辅板设于安装座本体的上方，所述安装座本体的上端具有凹腔，所述凹腔内设有第二缓冲装置，所述第二缓冲装置包括若干连接柱，所述连接柱包括位于上方的空心的第一段柱体和位于下方的实心的第二段柱体，所述第一段柱体的上端固定连接辅板，所述第二段柱体的下端固定连接凹腔的底壁，所述第一段柱体的内径大于第二段柱体的内径，所述第二柱体的上端伸入第一段柱体的内部且通过第四弹簧与第一段柱体连接；

所述机器人还包括自动充电装置，所述自动充电装置包括充电机构和引导机构，所述充电机构包括配合使用的充电电刷和充电板，所述充电电刷设于机器人底盘的下端，所述充电板设于充电桩的上方，所述充电电刷的上端连接升降部，所述升降部连接于底盘的下端；

将机器人的前进方向定义为前方，所述引导机构包括定位柱和引导片，所述定位柱设于充电桩且位于充电板的后方，所述引导片包括引导定位柱滑入引导片的引导口和定位区，所述引导片的前端连接于升降部的下端且引导口朝向充电桩。

进一步地说，所述第一夹臂和第二夹臂分别包括夹臂后段和夹臂前段，所述夹臂后段和夹臂前段一体连接，两夹臂后段之间的距离大于两夹臂前段之间的距离。

进一步地说，所述扫描装置的外部设有超声波防撞传感器。

进一步地说，所述直线模组为丝杆型直线模组。

进一步地说，第一缓冲装置至少设有1个且位于中心位置。

进一步地说，所述引导口包括两条斜边，且斜边设有挡条。

进一步地说，所述定位区设有定位孔。

进一步地说，所述引导片的前端向下倾斜。

本发明还提供了一种番茄采摘机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：机器人上电后系统待机，人工检查与调整机械手姿态，检查车前面显示器监控的各部分通信状态；一切良好，按启动按钮，运行自动程序；启动自动程序后，车底四周绿灯间歇亮起，人离开超声波检测范围后，绿灯长亮，小车方可自动移动；

步骤二：机器人自动行驶过程中用红外雷达180°扫描构建地图，当扫描地图与机器人系统存储的采摘地图一致时，自动向采摘路径和采摘点行驶；若扫描地图与采摘地图不一致，或无采摘路径和采摘点，机器人暂停并报警，车底四周红灯亮；同时操作人员在主控室可以远程操作机器人重新规划新的采摘地图并启动机器人；

步骤三：机器人到采摘点后暂停，图像采集结构通过3D体感相机进行果实识别检测以及位置、深度检测，并将上述信息发送给协作机器人，引导并启动机械手结构进行采摘动作，果实放入收纳装置；

步骤四：机器人自动采摘过程中，电量即将低于安全值时，机器人完成最后的采摘动作后启动充电模式：机器人移动到地图构建的充电桩位置附近；然后利用机器人后面四个超声波传感器中的中间两个和充电桩上的两个相互引导，进行机器人旋转与后退动作；到达指定位置后停下来，机器人后部车底处的充电电刷与充电桩的充电板相接触；机器人与充电桩都在同一wi f i网络下通信，相互打开充电电路进行充电；当电池充满电后，机器人电气控制箱接收到信号后，断开充电电路并同时向充电桩树莓派也发送断开充电电路的命令；然后机器人驶出充电区域，继续刚才位置的采摘。

本发明的有益效果：

一、本发明的机械手包括六轴机械手臂和采摘手，采摘手包括手爪和收纳斗，第一电机驱动手爪的第一夹臂和第二夹臂收紧剪下果实，果实掉落在手爪下方的收纳斗中，然后第一电机驱动手爪的第一夹臂和第二夹臂分离，继续采摘下一个果实；

更佳的是，机械手臂为立轴机械手臂，灵活度高，最大可实现以机械手臂总长度为直径的球形范围内所有采摘动作；

更佳的是，第一夹臂和第二夹臂分别包括夹臂后段和夹臂前段，两夹臂后段之间的距离大于两夹臂前段之间的距离，通过增大夹臂后段之间的形成，从而提高夹臂前段之间的夹紧力，提高果实采摘效率；

更佳的是，刀槽的中部内凹形成有夹角，设计更贴合果实的外形，降低果实的损坏率；

更佳的是，导槽的深度大于刀片的宽度，且第一夹臂和第二夹臂夹紧时，刀槽的槽口顶紧缺口的底壁，设计合理，避免刀片损坏；

二、本发明的收纳装置设有中转筐和收纳筐，机械手采摘的先放入中转筐内，然后沿斜面落至收纳筐中，收纳筐设有搁板，搁板通过四个角的圆孔套于收纳筐的四个导柱上，且搁板与收纳框的底壁之间设有若干缓冲装置，搁板在逐渐增加的的重量下依次挤压第一、第二、第三弹簧的过程中慢慢下沉，直至底部，如此，避免直接落入收纳筐的底部造成损坏；且导柱设为上粗下细的圆柱形状，时搁板下降的过程中比较顺畅，再者，避免转移后搁板上在弹簧的反弹下迅速上弹发生危险，提高安全性；

更佳的是，导柱的上端直径大于圆孔的直径，避免搁板脱离导柱；

更佳的是，中转筐设为可拆卸连接，方便更换与清洗；

三、本发明的自动充电装置包括充电机构和引导机构，充电机构包括配合使用的充电电刷和充电板，充电电刷的上端连接升降部，升降部连接于底盘的下端；引导机构包括定位柱和引导片；当机器人接收到充电指令，朝向充电桩移动，充电桩的定位柱沿着引导片的引导口滑至定位区的定位孔，由于引导片的前端具有向下倾斜的角度，因此定位柱沿引导片的后端滑至前端的过程中，定位柱会慢慢受到向下的力，待滑至定位孔时，定位柱则进入定位孔中，此时，机器人停止移动，且充电电刷与充电板准确接触顶压，以实现向机器人充电；

更佳的是，引导口包括两斜边，引导效果佳；引导口包括两侧挡边挡条，避免定位柱脱离引导片；

四、本发明的图像采集结构包括相机和机架，机架设有驱动相机上下移动的升降机构，支架的底部设有转盘，转盘连接转动电机，升降机构实现相机的上下高度调节，转盘实现相机的360°旋转拍摄，灵活度高；

五、本发明的扫描装置的外周设有超声波防撞传感器，且超声波防撞传感器至少设有12个，车前车后各4个，左右两边各2个，全方位防撞，机器人行走更安全、更可靠。

六、本发明的滚轮结构包括滚轮安装座，滚轮安装座设有缓冲装置，用于缓冲机器人在路况复杂行走时产生的颠簸，提高机器人行走的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的采摘手的结构示意图；

图3为本发明的手爪的结构示意图；

图4为本发明的安装座的结构示意图；

图5为图1中B-B方向的结构示意图；

图6为本发明的夹持结构的结构示意图；

图7为本发明的滚轮结构的结构示意图；

图8为本发明的滚轮安装座的结构示意图；

图9为图3中A1的放大图；

图10为图1中A-A方向的结构示意图；

图11为图9中B1的放大图；

图12为图1中C1的放大图；

图13为本发明的充电桩的结构示意图；

图14为本发明的引导片的结构示意图；

图中各部分的附图标记如下：

底盘1、雷达扫描装置2、显示装置3、图像采集结构4、相机41、机架42、限位块421、直线模组43、转盘44、滚轮结构5、前轮51、中轮52、后轮53、滚轮安装座54、安装座本体541、辅板542、凹腔543、连接柱544、第一段柱体5441、第二段柱体5442、弹簧545、收纳装置6、中转筐61、收纳筐62、安装架63、导柱65、搁板66、第一弹簧671、第二弹簧672、第三弹簧673、电气控制箱7、机械手结构8、机械手臂81、采摘手82、手爪821、夹臂后段8215、夹臂前段8216、收纳斗822、安装座825、固定板823、夹持结构84、第一夹持块841、第二夹持块842、第一齿条8411、第二齿条8421、夹持齿轮845、第一电机846、第一夹臂8211、第二夹臂8212、刀片8213、刀槽8214、自动充电装置9、充电电刷92、充电板93、充电板941、充电桩94、升降部98、定位柱96、引导片97、引导口971、定位区972和定位孔973。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的保护范围。

实施例：一种番茄采摘机器人，如图1-图14所示，包括底盘1，所述底盘的上端且前方设有雷达扫描装置2，所述雷达扫描装置的上方设有显示装置3，所述显示装置的上方设有图像采集结构4；所述底盘的上端且后方设有电气控制箱7，所述电气控制箱的上方设有收纳装置6；所述底盘的上端且中部设有机械手结构8；所述底盘的下端设于滚轮结构5；

所述图像采集结构4包括相机41和机架42，所述相机通过机架与所述显示装置的壳体连接；所述机架设有驱动相机上下移动的升降机构，所述升降机构包括沿支架的长度方向设置的直线模组43，所述直线模组包括滑台，所述相机连接于滑台；所述支架与所述显示装置的壳体转动连接，所述支架的底部设有转盘44，所述转盘连接转动电机；

所述收纳装置包括中转筐61和收纳筐62，所述中转筐设于电气控制箱的上端，所述中转筐与所述电气控制箱可拆卸连接，所述收纳筐设于电气控制箱的侧边，所述电气控制箱的侧壁的下端设有安装架63，所述收纳筐放置于安装架上；所述收纳筐的截面为矩形，所述收纳筐的四个角分别设有导柱65，所述收纳筐内设有与其截面形状相适应的搁板66，所述搁板的四个角分别设有圆孔(图未示出)，所述搁板设于收纳筐内且四个圆孔分别套于导柱，所述导柱为上粗下细的圆柱形状，所述导柱的上端的直径大于圆孔的直径；

所述搁板与所述收纳筐的底壁之间设有若干第一缓冲装置，所述第一缓冲装置包括第一弹簧671、第二弹簧672和第三弹簧673，所述第一弹簧设于第二弹簧的外周，所述第二弹簧设于第三弹簧的外周，所述第一弹簧的高度大于第二弹簧的高度，所述第二弹簧的高度高于第三弹簧的高度；

所述机械手结构8包括机械手臂81和采摘手82，所述机械手臂的下端连接底盘，上端通过固定板连接采摘手；所述采摘手包括手爪821和收纳斗822，所述收纳斗设于手爪的下方；

所述手爪通过安装座825固定连接固定板823，所述安装座内设有空腔且空腔内设有夹持结构84，所述夹持结构包括第一夹持块841、第二夹持块842、第一齿条8411、第二齿条8421和夹持齿轮845，所述第一夹持块的后端设有第一齿条，所述第二夹持块的后端设有第二齿条，所述第一齿条和所述第二齿条相对设置，所述夹持齿轮设于第一齿条和第二齿条之间，所述夹持齿轮的上端与第一齿条相啮合且下端与第二齿条相啮合，所述夹持齿轮的转轴连接第一电机846的输出轴，所述第一电机固定连接于安装座的内部；所述手爪包括第一夹臂8211和第二夹臂8212，所述第一夹臂连接第一夹持块的前端，所述第二夹臂连接第二夹持块的前端，所述第一电机驱动夹持齿轮正反转从而驱动第一、第二夹持块相互靠近或远离从而实现第一夹臂和第二夹臂的夹紧或分离；

所述第一夹臂的前端设有缺口，所述缺口内设有刀片8213，所述第二夹臂的前端设有与刀片相对应的刀槽8214；

所述滚轮结构5包括一对前轮51、一对中轮52、一对后轮53和滚轮安装座 54，所述前轮、所述中轮和所述后轮分别与滚轮安装座连接，所述前轮、所述中轮、所述后轮皆为万向轮且分别连接有驱动电机(图未示意)；

所述滚轮安装座包括安装座本体541和辅板542，所述辅板设于安装座本体的上方，所述安装座本体的上端具有凹腔543，所述凹腔内设有第二缓冲装置，所述第二缓冲装置包括若干连接柱544，所述连接柱包括位于上方的空心的第一段柱体5441和位于下方的实心的第二段柱体5442，所述第一段柱体的上端固定连接辅板，所述第二段柱体的下端固定连接凹腔的底壁，所述第一段柱体的内径大于第二段柱体的内径，所述第二柱体的上端伸入第一段柱体的内部且通过第四弹簧(545)与第一段柱体连接；

所述机器人还包括自动充电装置9，所述自动充电装置包括充电机构和引导机构，所述充电机构包括配合使用的充电电刷92和充电板93，所述充电电刷设于机器人底盘的下端，所述充电板941设于充电桩94的上方，所述充电电刷的上端连接升降部98，所述升降部连接于底盘的下端；

将机器人的前进方向定义为前方，所述引导机构包括定位柱96和引导片 97，所述定位柱设于充电桩且位于充电板的后方，所述引导片包括引导定位柱滑入引导片的引导口971和定位区972，所述引导片的前端连接于升降部的下端且引导口朝向充电桩。

所述第一夹臂和第二夹臂分别包括夹臂后段8215和夹臂前段8216，所述夹臂后段和夹臂前段一体连接，两夹臂后段之间的距离大于两夹臂前段之间的距离,所述第一夹臂的夹臂后段与所述第二夹臂的夹臂后段之间的距离为第一夹距，所述第一夹臂的夹臂前段与所述第二夹臂的夹臂前段之间的距离为第二夹距，所述第一夹距大于所述第二夹距。

所述直线模组为丝杆型直线模组。

第一缓冲装置至少设有1个且位于中心位置。

所述引导口包括两条斜边，且斜边设有挡条。

所述定位区设有定位孔973。

所述引导片的前端向下倾斜。

所述刀槽的中部内凹形成有夹角。

所述刀槽的深度大于刀片的宽度，且第一夹臂和第二夹臂夹紧时，刀槽的槽口顶紧缺口的底壁。

所述所述机械手臂为六轴机械手臂。

所述收纳斗固定连接于固定板的下端。

实现所述收纳斗与固定板固定连接的方式为焊接或螺钉连接。

所述固定板与所述机械手臂螺钉连接。

所述支架的顶端设有限位块421。

所述相机为3D体感相机。

所述扫描装置的外部设有超声波防撞传感器。

所述超声波防撞传感器至少设有12个，车前车后各4个，左右两边各2 个。

所述升降部为电动伸缩杆。

所述凹腔的截面为长方形。

所述定位柱为圆柱体，所述圆孔的直径大于定位柱的直径。

本发明中所述番茄采摘机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：机器人上电后系统待机，人工检查与调整机械手姿态，检查车前面显示装置的各部分(机器人，电池，超声波，雷达，相机)通信状态；一切良好，按启动按钮，运行自动程序；启动自动程序后，车底四周绿灯间歇亮起，人离开超声波检测范围后，绿灯长亮，小车方可自动移动；

步骤二：机器人自动行驶过程中用红外雷达180°扫描构建地图，当扫描地图与机器人系统存储的采摘地图一致时，自动向采摘路径和采摘点行驶；若扫描地图与采摘地图不一致，或无采摘路径和采摘点，机器人暂停并报警，车底四周红灯亮；同时操作人员在主控室可以远程操作机器人重新规划新的采摘地图并启动机器人；

步骤三：机器人到采摘点后暂停，图像采集结构通过3D体感相机进行果实识别检测以及位置、深度检测，并将上述信息发送给协作机器人，引导并启动机械手结构进行采摘动作，果实放入收纳装置；

步骤四：机器人自动采摘过程中，电量即将低于安全值时，机器人完成最后的采摘动作后启动充电模式：机器人移动到地图构建的充电桩位置附近；然后利用机器人后面四个超声波传感器中的中间两个和充电桩上的两个相互引导，进行机器人旋转与后退动作；到达指定位置后停下来，机器人后部车底处的充电电刷与充电桩的充电板相接触；机器人与充电桩都在同一wifi网络下通信，相互打开充电电路进行充电；当电池充满电后，机器人电气控制箱接收到信号后，断开充电电路并同时向充电桩树莓派也发送断开充电电路的命令；然后机器人驶出充电区域，继续刚才位置的采摘。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种番茄采摘机器人，其特征在于:包括底盘(1)，所述底盘的上端且前方设有雷达扫描装置(2)，所述雷达扫描装置的上方设有显示装置(3)，所述显示装置的上方设有图像采集结构(4)；所述底盘的上端且后方设有电气控制箱(7)，所述底盘的上方设有收纳装置(6)；所述底盘的上端且中部设有机械手结构(8)；所述底盘的下端设于滚轮结构(5)；

所述图像采集结构(4)包括相机(41)和机架(42)，所述相机通过机架与所述显示装置的壳体连接；所述机架设有驱动相机上下移动的升降机构，所述升降机构包括沿支架的长度方向设置的直线模组(43)，所述直线模组包括滑台，所述相机连接于滑台；所述支架与所述显示装置的壳体转动连接，所述支架的底部设有转盘(44)，所述转盘连接转动电机；

所述收纳装置包括中转筐(61)和收纳筐(62)，所述中转筐设于电气控制箱的上端，所述中转筐与所述电气控制箱可拆卸连接，所述收纳筐设于电气控制箱的侧边，所述电气控制箱的侧壁的下端设有安装架(63)，所述收纳筐放置于安装架上；所述收纳筐的截面为矩形，所述收纳筐的四个角分别设有导柱(65)，所述收纳筐内设有与其截面形状相适应的搁板(66)，所述搁板的四个角分别设有圆孔，所述搁板设于收纳筐内且四个圆孔分别套于导柱，所述导柱为上粗下细的圆柱形状，所述导柱的上端的直径大于圆孔的直径；

所述搁板与所述收纳筐的底壁之间设有若第一干缓冲装置，所述第一缓冲装置包括第一弹簧(671)、第二弹簧(672)和第三弹簧(673)，所述第一弹簧设于第二弹簧的外周，所述第二弹簧设于第三弹簧的外周，所述第一弹簧的高度大于第二弹簧的高度，所述第二弹簧的高度高于第三弹簧的高度；

所述机械手结构(8)包括机械手臂(81)和采摘手(82)，所述机械手臂的一端连接底盘，另一端通过固定板连接采摘手；所述采摘手包括手爪(821)和收纳斗(822)，所述收纳斗设于手爪的下方；

所述手爪通过安装座(825)固定连接固定板(823)，所述安装座内设有空腔且空腔内设有夹持结构(84)，所述夹持结构包括第一夹持块(841)、第二夹持块(842)、第一齿条(8411)、第二齿条(8421)和夹持齿轮(845)，所述第一夹持块的后端设有第一齿条，所述第二夹持块的后端设有第二齿条，所述第一齿条和所述第二齿条相对设置，所述夹持齿轮设于第一齿条和第二齿条之间，所述夹持齿轮的上端与第一齿条相啮合且下端与第二齿条相啮合，所述夹持齿轮的转轴连接第一电机(846)的输出轴，所述第一电机固定连接于安装座的内部；所述手爪包括第一夹臂(8211)和第二夹臂(8212)，所述第一夹臂连接第一夹持块的前端，所述第二夹臂连接第二夹持块的前端，所述第一电机驱动夹持齿轮正反转从而驱动第一、第二夹持块相互靠近或远离从而实现第一夹臂和第二夹臂的夹紧或分离；

所述第一夹臂的前端设有缺口，所述缺口内设有刀片(8213)，所述第二夹臂的前端设有与刀片相对应的刀槽(8214)

所述滚轮结构(5)包括一对前轮(51)、一对中轮(52)、一对后轮(53)和滚轮安装座(54)，所述前轮、所述中轮和所述后轮分别与滚轮安装座连接，所述前轮、所述中轮、所述后轮皆为万向轮且分别连接有驱动电机；

所述滚轮安装座包括安装座本体(541)和辅板(542)，所述辅板设于安装座本体的上方，所述安装座本体的上端具有凹腔(543)，所述凹腔内设有第二缓冲装置，所述第二缓冲装置包括若干连接柱(544)，所述连接柱包括位于上方的空心的第一段柱体(5441)和位于下方的实心的第二段柱体(5442)，所述第一段柱体的上端固定连接辅板，所述第二段柱体的下端固定连接凹腔的底壁，所述第一段柱体的内径大于第二段柱体的内径，所述第二柱体的上端伸入第一段柱体的内部且通过第四弹簧(545)与第一段柱体连接；

所述机器人还包括自动充电装置(9)，所述自动充电装置包括充电机构和引导机构，所述充电机构包括配合使用的充电电刷(92)和充电板(93)，所述充电电刷设于机器人底盘的下端，所述充电板(941)设于充电桩(94)的上方，所述充电电刷的上端连接升降部(98)，所述升降部连接于底盘的下端；

将机器人的前进方向定义为前方，所述引导机构包括定位柱(96)和引导片(97)，所述定位柱设于充电桩且位于充电板的后方，所述引导片包括引导定位柱滑入引导片的引导口(971)和定位区(972)，所述引导片的前端连接于升降部的下端且引导口朝向充电桩。

2.根据权利要求1所述的番茄采摘机器人，其特征在于：所述第一夹臂和第二夹臂分别包括夹臂后段(8215)和夹臂前段(8216)，所述夹臂后段和夹臂前段一体连接，两夹臂后段之间的距离大于两夹臂前段之间的距离。

3.根据权利要求1所述的番茄采摘机器人，其特征在于：所述扫描装置的外部设有超声波防撞传感器。

4.根据权利要求1所述的番茄采摘机器人，其特征在于：所述直线模组为丝杆型直线模组。

5.根据权利要求1所述的番茄采摘机器人，其特征在于：所述第一缓冲装置至少设有1个且位于收纳筐的中心位置。

6.根据权利要求1所述的番茄采摘机器人，其特征在于：所述引导口包括两条斜边，且斜边设有挡条。

7.根据权利要求1所述的番茄采摘机器人，其特征在于：所述定位区设有定位孔(973)。

8.根据权利要求1所述的番茄采摘机器人，其特征在于：所述引导片的前端向下倾斜。

9.一种权利要求1所述的番茄采摘机器人的控制方法。其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：机器人上电后系统待机，人工检查与调整机械手姿态，检查车前面显示装置的各部分通信状态；一切良好，按启动按钮，运行自动程序；启动自动程序后，车底四周绿灯间歇亮起，人离开超声波检测范围后，绿灯长亮，小车方可自动移动；

步骤二：机器人自动行驶过程中用红外雷达180°扫描构建地图，当扫描地图与机器人系统存储的采摘地图一致时，自动向采摘路径和采摘点行驶；若扫描地图与采摘地图不一致，或无采摘路径和采摘点，机器人暂停并报警，车底四周红灯亮；同时操作人员在主控室可以远程操作机器人重新规划新的采摘地图并启动机器人；

步骤三：机器人到采摘点后暂停，图像采集结构通过3D体感相机进行果实识别检测以及位置、深度检测，并将上述信息发送给协作机器人，引导并启动机械手结构进行采摘动作，果实放入收纳装置；

步骤四：机器人自动采摘过程中，电量即将低于安全值时，机器人完成最后的采摘动作后启动充电模式：机器人移动到地图构建的充电桩位置附近；然后利用机器人后面四个超声波传感器中的中间两个和充电桩上的两个相互引导，进行机器人旋转与后退动作；到达指定位置后停下来，机器人后部车底处的充电电刷与充电桩的充电板相接触；机器人与充电桩都在同一wifi网络下通信，相互打开充电电路进行充电；当电池充满电后，机器人电气控制箱接收到信号后，断开充电电路并同时向充电桩树莓派也发送断开充电电路的命令；然后机器人驶出充电区域，继续刚才位置的采摘。