CN112091932A - 一种西瓜采摘机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种西瓜采摘机器人，包括走行小车、超声波传感器、传感器安装座、电池箱、蓄电池、西瓜投放箱、拉杆、帆布、丝杠安装座、立板、升降装置、机械手安装座、机械手、剪切装置、丝杠固定座、顶板。通过在机器人车体上安装超声波传感器进而能够检测出西瓜的生熟程度，再将信号传递给工作人员，由工作人员发出指令，安装在机械手上的剪切装置会将西瓜的藤蔓剪断，再由机械手夹持已经摘掉的西瓜，通过升降装置可以将整个机械手进行升起，从而使得机械手夹持的西瓜能够顺利的投放到帆布上，帆布能够避免西瓜受到冲击，西瓜会顺着帆布滚到西瓜投放箱内，完成一次采摘，然后升降装置降落进行下一次采摘。

Description

一种西瓜采摘机器人

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种西瓜采摘机器人。

背景技术

在西瓜采摘的过程中，现在普遍的采摘方法就是靠人工操作，这样采摘下来的西瓜生熟程度不一致，并且人力消耗量大，自动化程度低，在西瓜地进行采摘西瓜时，采摘人员的进入还会导致破坏和踩踏西瓜的藤蔓，从而间接的影响了未熟西瓜的生长。为了解决这一问题，申请号：CN107969221A

该发明初步解决了人工采摘西瓜的不利因素，但是在一定程度上对采摘的西瓜会造成二次损伤，并且无法保证西瓜的生熟程度。

发明内容

针对上述技术问题本发明提供了一种西瓜采摘机器人，包括走行小车、超声波传感器、传感器安装座、电池箱、蓄电池、西瓜投放箱、拉杆、帆布、丝杠安装座、立板、升降装置、机械手安装座、机械手、剪切装置、丝杠固定座、顶板，所述的走行小车是整个装置的安装主体，超声波传感器固定安装在传感器安装座上，传感器安装座固定安装在走行小车的顶面，电池箱固定安装在走行小车的顶部，三个蓄电池固定安装在电池箱的内部，西瓜投放箱固定安装在走行小车的顶面，两个拉杆的一端滑动安装在走行小车的顶梁上，另一端固定安装在西瓜投放箱的内侧，帆布固定安装在两个拉杆上。

所述走行小车包括：走行轮胎、转动轴、油缸安装座、转向销轴、双向油缸、油缸固定座、转向安装座、连接板、转向安装板、马达安装座、马达、吊耳、立柱、端梁、挡板、顶部固定板、边梁、纵梁、横梁、车架顶板，走行轮胎有四个，转动安装在转动轴的端部，油缸安装座固定安装在转动轴的另一端，转向销轴转动安装在油缸安装座上，双向油缸的两端对称转动安装在转向销轴上，双向油缸中间固定安装在油缸固定座上，油缸固定座固定安装在转向安装板的底部，转向安装座固定安装在端梁的底部，连接板有四个，固定安装在转向安装座的底部，转向安装板固定安装在四个连接板的底部，两个马达安装座分别固定安装在两个边梁的侧面，两个马达分别固定安装在两个马达安装座上，两个吊耳分别固定安装在两个立柱的侧面，两个端梁分别固定安装在两个边梁的端部，挡板固定安装在两个立柱的顶部，顶部固定板固定安装在挡板的顶部，纵梁固定安装在两个端梁之间，横梁固定安装在边梁和纵梁之间，车架顶板固定安装在两个边梁和一个纵梁的顶部。

所述升降装置包括：大电机、联轴节、蜗杆安装座、蜗杆、蜗轮、蜗轮轴、涡轮轴安装座、丝杠连接座、丝杠、滑动块，大电机固定安装在走行小车的侧面，联轴节转动安装在大电机的输出端，蜗杆安装座固定安装在车架顶板的顶面，蜗杆转动安装在联轴节的孔内，蜗轮固定安装在蜗轮轴上并与蜗杆相互啮合形成转动配合，蜗轮轴的一端转动安装在涡轮轴安装座孔内，另一端转动安装在丝杠连接座的孔内，丝杠连接座固定安装在蜗杆安装座上，丝杠的一端转动安装在丝杠连接座的孔内，另一端转动安装在丝杠固定座上，滑动块转动安装在丝杠上。

所述机械手包括：主动齿轮、机械手底座、小电机、主动轴、从动齿轮、从动轴、支撑杆、回转体、底座耳板、一级销轴、一级摆臂、二级销轴、二级摆臂、连接棒、三级摆臂、端部安装座、L形板、咬合转动齿、夹持手，主动齿轮固定安装在主动轴上并与从动齿轮相互啮合形成转动配合，机械手底座固定安装在机械手安装座上，小电机固定安装在机械手底座上，主动轴的一端转动安装在小电机的输出轴上，另一端转动安装在回转体的孔内，从动齿轮固定安装在从动轴上，从动轴转动安装在机械手底座上，三个支撑杆固定安装在机械手底座上，回转体转动安装在从动轴的输出端，两个底座耳板固定安装在回转体上，一级销轴转动安装在两个底座耳板上，一级摆臂转动安装在一级销轴上，二级销轴转动安装在一级摆臂上，两个二级摆臂转动安装在二级销轴上，连接棒固定安装在两个二级摆臂之间，三级摆臂转动安装在连接棒上，端部安装座固定安装在三级摆臂上，L形板固定安装在端部安装座上，两个咬合转动齿相互啮合并通过插销连接转动安装在L形板上，两个夹持手分别固定安装在两个咬合转动齿上。

所述剪切装置括：连接座体、一级轴、一级夹块、剪切装置安装座、紧固件、二级轴、二级夹块、三级轴、电动机、电动推杆、推杆安装座、固定轴、活动刀片、固定刀片，两个连接座体相互贴合并通过紧固件固定安装，并转动安装在一级轴的一端，一级轴转动安装在一级夹块上，两个一级夹块固定安装在剪切装置安装座的顶面，剪切装置安装座通过紧固件与二级摆臂固定安装，二级轴转动安装在二级夹块上，二级夹块转动安装在三级轴上，三级轴转动安装在连接座体上，电动机固定安装在电动推杆的端部，电动推杆固定安装在推杆安装座上，推杆安装座转动安装在二级轴上，固定轴固定安装在电动推杆上，活动刀片固定安装在电动推杆的端头，固定刀片固定安装在固定轴的端头。

进一步的，所述的走行轮胎与转动轴通过轴孔形成转动配合；

进一步的，所述的联轴节与大电机的输出端通过轴孔形成转动配合；

进一步的，所述的蜗杆与蜗杆安装座通过轴孔形成转动配合；

进一步的，所述的蜗轮轴与涡轮轴安装座通过轴孔形成转动配合；

进一步的，所述的蜗轮与蜗杆通过相互啮合形成转动配合；

进一步的，所述的滑动块与丝杠通过螺纹形成滑动配合；

进一步的，所述的主动齿轮与从动齿轮通过相互啮合形成转动配合；

进一步的，所述的回转体与从动轴通过轴孔形成转动配合。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：（1）能够实现西瓜采摘的完全自动化和智能化，大大减轻了人工的劳动量，工作效率提高；（2）通过使用超声波传感器能够快速准确的判断西瓜的生熟程度，从而使用机械手进行采摘工作，避免了误采误摘造成的经济损失；（3）通过在机械手上安装专用的剪切装置，固定刀片和活动刀片的灵活转动和伸缩能够很巧妙的对采摘对象进行剪切，避免了误剪；（4）本发明使用前驱动的走行小车作为主体，从而能够避免对瓜蔓的损坏；（5）通过使用帆布，将投放的西瓜进行二次缓冲，能够完全保证西瓜不会受到猛烈撞击。

附图说明

图1为本发明整体示意图。

图2为本发明局部放大示意图。

图3为本发明走行小车示意图。

图4为本发明履升降装置示意图。

图5为本发明机械手示意图。

图6为本发明剪切装置示意图。

附图标号：1-走行小车；2-超声波传感器；3-传感器安装座；4-电池箱；5-蓄电池；6-西瓜投放箱；7-拉杆；8-帆布；9-丝杠安装座；10-立板；11-升降装置；12-机械手安装座；13-机械手；14-剪切装置；15-丝杠固定座；16-顶板；101-走行轮胎；102-转动轴；103-油缸安装座；104-转向销轴；105-双向油缸；106-油缸固定座；107-转向安装座；108-连接板；109-转向安装板；110-马达安装座；111-马达；112-吊耳；113-立柱；114-端梁；115-挡板；116-顶部固定板；117-边梁；118-纵梁；119-横梁；120-车架顶板；1101-大电机；1102-联轴节；1103-蜗杆安装座；1104-蜗杆；1105-蜗轮；1106-蜗轮轴；1107-涡轮轴安装座；1108-丝杠连接座；1109-丝杠；1110-滑动块；1301-主动齿轮；1302-机械手底座；1303-小电机；1304-主动轴；1305-从动齿轮；1306-从动轴；1307-支撑杆；1308-回转体；1309-底座耳板；1310-一级销轴；1311-一级摆臂；1312-二级销轴；1313-二级摆臂；1314-连接棒；1315-三级摆臂；1316-端部安装座；1317-L形板；1318-咬合转动齿；1319-夹持手；1401-连接座体；1402-一级轴；1403-一级夹块；1404-剪切装置安装座；1405-紧固件；1406-二级轴；1407-二级夹块；1408-三级轴；1409-电动机；1410-电动推杆；1411-推杆安装座；1412-固定轴；1413-活动刀片；1414-固定刀片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示的一种西瓜采摘机器人。走行小车1是整个装置的安装主体，超声波传感器2固定安装在传感器安装座3上，传感器安装座3固定安装在走行小车1的顶面，电池箱4固定安装在走行小车1的顶部，三个蓄电池5固定安装在电池箱4的内部，西瓜投放箱6固定安装在走行小车1的顶面，两个拉杆7的一端滑动安装在走行小车1的顶梁上，另一端固定安装在西瓜投放箱6的内侧，帆布8固定安装在两个拉杆7上。通过超声波传感器2可准确的判断西瓜的生熟程度，从而控制机械手13和剪切装置14进行准确的采摘。

走行小车1的具体结构如图3所示，其中走行轮胎101有四个，转动安装在转动轴102的端部，油缸安装座103固定安装在转动轴102的另一端，转向销轴104转动安装在油缸安装座103上，双向油缸105的两端对称转动安装在转向销轴104上，双向油缸105中间固定安装在油缸固定座106上，油缸固定座106固定安装在转向安装板109的底部，转向安装座107固定安装在端梁114的底部，连接板108有四个，固定安装在转向安装座107的底部，转向安装板109固定安装在四个连接板108的底部，两个马达安装座110分别固定安装在两个边梁117的侧面，两个马达111分别固定安装在两个马达安装座110上，两个吊耳112分别固定安装在两个立柱113的侧面，两个端梁114分别固定安装在两个边梁117的端部，挡板115固定安装在两个立柱113的顶部，顶部固定板116固定安装在挡板115的顶部，纵梁118固定安装在两个端梁114之间，横梁119固定安装在边梁117和纵梁118之间，车架顶板120固定安装在两个边梁117和一个纵梁118的顶部；通过两个马达111对走行小车1进行前驱动，通过双向油缸105可以完成后置的两个轮胎101进行转向和避障动作。

升降装置11的具体结构如图4所示，其中大电机1101固定安装在走行小车1的侧面，联轴节1102转动安装在大电机1101的输出端，蜗杆安装座1103固定安装在车架顶板120的顶面，蜗杆1104转动安装在联轴节1102的孔内，蜗轮1105固定安装在蜗轮轴1106上并与蜗杆1104相互啮合形成转动配合，蜗轮轴1106的一端转动安装在涡轮轴安装座1107孔内，另一端转动安装在丝杠连接座1108的孔内，丝杠连接座1108固定安装在蜗杆安装座1103上，丝杠1109的一端转动安装在丝杠连接座1108的孔内，另一端转动安装在丝杠固定座15上，滑动块1110转动安装在丝杠1109上；升降装置11通过以丝杠1109和滑动块1110的滑动配合来完成主要的升降动作，通过蜗轮1106和蜗杆1104的相互啮合从而实现了传动方向的改变。

机械手13的具体结构如图5所示，其中主动齿轮1301固定安装在主动轴1304上并与从动齿轮1305相互啮合形成转动配合，机械手底座1302固定安装在机械手安装座12上，小电机1303固定安装在机械手底座1302上，主动轴1304的一端转动安装在小电机1303的输出轴上，另一端转动安装在回转体1308的孔内，从动齿轮1305固定安装在从动轴1306上，从动轴1306转动安装在机械手底座1302上，三个支撑杆1307固定安装在机械手底座1302上，回转体1308转动安装在从动轴1306的输出端，两个底座耳板1309固定安装在回转体1308上，一级销轴1310转动安装在两个底座耳板1309上，一级摆臂1311转动安装在一级销轴1310上，二级销轴1312转动安装在一级摆臂1311上，两个二级摆臂1313转动安装在二级销轴1312上，连接棒1314固定安装在两个二级摆臂1313之间，三级摆臂1315转动安装在连接棒1314上，端部安装座1316固定安装在三级摆臂1315上，L形板1317固定安装在端部安装座1316上，两个咬合转动齿1318相互啮合并通过插销连接转动安装在L形板1317上，两个夹持手1319分别固定安装在两个咬合转动齿1318上。机械手13上的回转体1308能够带动整个机械手13进行整体的转动，并配合一级摆臂1311、二级摆臂1313和三级摆臂1315的转动，从而使得才采摘动作能够灵活的完成。

剪切装置14的具体结构如图6所示，其中两个连接座体1401相互贴合并通过紧固件固定安装，并转动安装在一级轴1402的一端，一级轴1402转动安装在一级夹块1403上，两个一级夹块1403固定安装在剪切装置安装座1404的顶面，剪切装置安装座1404通过紧固件1405与二级摆臂1313固定安装，二级轴1406转动安装在二级夹块1407上，二级夹块1407转动安装在三级轴1408上，三级轴1408转动安装在连接座体1401上，电动机1409固定安装在电动推杆1410的端部，电动推杆1410固定安装在推杆安装座1411上，推杆安装座1411转动安装在二级轴1406上，固定轴1412固定安装在电动推杆1410上，活动刀片1413固定安装在电动推杆1410的端头，固定刀片1414固定安装在固定轴1412的端头。剪切装置14上安装的固定刀片1414不动，活动刀片1413会随着电动推杆1410的伸缩和固定刀片1414进行接触和交叉，从而能够将瓜蔓剪断。

使用本发明时，通过在机器人车体上安装超声波传感器2进而能够检测出西瓜的生熟程度，再将信号传递给工作人员，由工作人员发出指令，安装在机械手13上的剪切装置14会将西瓜的藤蔓剪断，再由机械手13夹持已经摘掉的西瓜，通过升降装置11可以将整个机械手13进行升起，从而使得机械手13夹持的西瓜能够顺利的投放到帆布8上，帆布8能够避免西瓜受到冲击，西瓜会顺着帆布8滚到西瓜投放箱6内，完成一次采摘，然后升降装置11降落进行下一次采摘。

Claims (10)

1.一种西瓜采摘机器人，包括走行小车（1）、超声波传感器（2）、传感器安装座（3）、电池箱（4）、蓄电池（5）、西瓜投放箱（6）、拉杆（7）、帆布（8）、丝杠安装座（9）、立板（10）、升降装置（11）、机械手安装座（12）、机械手（13）、剪切装置14、丝杠固定座（15）、顶板（16），其特征在于：

走行小车（1）是整个装置的安装主体，超声波传感器（2）固定安装在传感器安装座（3）上，传感器安装座3固定安装在走行小车（1）的顶面，电池箱（4）固定安装在走行小车（1）的顶部，三个蓄电池（5）固定安装在电池箱（4）的内部，西瓜投放箱（6）固定安装在走行小车（1）的顶面，两个拉杆（7）的一端滑动安装在走行小车（1）的顶梁上，另一端固定安装在西瓜投放箱（6）的内侧，帆布（8）固定安装在两个拉杆（7）上。

2.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述走行小车（1）包括：走行轮胎（101）、转动轴（102）、油缸安装座（103）、转向销轴（104）、双向油缸（105）、油缸固定座（106）、转向安装座（107）、连接板（108）、转向安装板（109）、马达安装座（110）、马达（111）、吊耳（112）、立柱（113）、端梁（114）、挡板（115）、顶部固定板（116）、边梁（117）、纵梁（118）、横梁（119）、车架顶板（120），走行轮胎（101）有四个，转动安装在转动轴（102）的端部，油缸安装座（103）固定安装在转动轴（102）的另一端，转向销轴（104）转动安装在油缸安装座（103）上，双向油缸（105）的两端对称转动安装在转向销轴（104）上，双向油缸（105）中间固定安装在油缸固定座（106）上，油缸固定座（106）固定安装在转向安装板（109）的底部，转向安装座（107）固定安装在端梁（114）的底部，连接板（108）有四个，固定安装在转向安装座（107）的底部，转向安装板（109）固定安装在四个连接板（108）的底部，两个马达安装座（110）分别固定安装在两个边梁（117）的侧面，两个马达（111）分别固定安装在两个马达安装座（110）上，两个吊耳（112）分别固定安装在两个立柱（113）的侧面，两个端梁（114）分别固定安装在两个边梁（117）的端部，挡板（115）固定安装在两个立柱（113）的顶部，顶部固定板（116）固定安装在挡板（115）的顶部，纵梁（118）固定安装在两个端梁（114）之间，横梁（119）固定安装在边梁（117）和纵梁（118）之间，车架顶板（120）固定安装在两个边梁（117）和一个纵梁（118）的顶部；

所述升降装置11包括：大电机（1101）、联轴节（1102）、蜗杆安装座（1103）、蜗杆（1104）、蜗轮（1105）、蜗轮轴（1106）、涡轮轴安装座（1107）、丝杠连接座（1108）、丝杠（1109）、滑动块（1110），大电机（1101）固定安装在走行小车（1）的侧面，联轴节（1102）转动安装在大电机（1101）的输出端，蜗杆安装座（1103）固定安装在车架顶板（120）的顶面，蜗杆（1104）转动安装在联轴节（1102）的孔内，蜗轮（1105）固定安装在蜗轮轴（110）上并与蜗杆（1104）相互啮合形成转动配合，蜗轮轴（1106）的一端转动安装在涡轮轴安装座（1107）孔内，另一端转动安装在丝杠连接座（1108）的孔内，丝杠连接座（1108）固定安装在蜗杆安装座（1103）上，丝杠（1109）的一端转动安装在丝杠连接座（1108）的孔内，另一端转动安装在丝杠固定座（15）上，滑动块（1110）转动安装在丝杠（1109）上；

所述机械手（13）包括：主动齿轮（1301）、机械手底座（1302）、小电机（1303）、主动轴（1304）、从动齿轮（1305）、从动轴（1306）、支撑杆（1307）、回转体（1308）、底座耳板（1309）、一级销轴（1310）、一级摆臂（1311）、二级销轴（1312）、二级摆臂（1313）、连接棒（1314）、三级摆臂（1315）、端部安装座（1316）、L形板（1317）、咬合转动齿（1318）、夹持手（1319），主动齿轮（1301）固定安装在主动轴（1304）上并与从动齿轮（1305）相互啮合形成转动配合，机械手底座（1302）固定安装在机械手安装座（12）上，小电机（1303）固定安装在机械手底座（1302）上，主动轴（1304）的一端转动安装在小电机（1303）的输出轴上，另一端转动安装在回转体（1308）的孔内，从动齿轮（1305）固定安装在从动轴（1306）上，从动轴（1306）转动安装在机械手底座（1302）上，三个支撑杆（1307）固定安装在机械手底座（1302）上，回转体（1308）转动安装在从动轴（1306）的输出端，两个底座耳板（1309）固定安装在回转体（1308）上，一级销轴（1310）转动安装在两个底座耳板（1309）上，一级摆臂（1311）转动安装在一级销轴（1310）上，二级销轴（1312）转动安装在一级摆臂（1311）上，两个二级摆臂（1313）转动安装在二级销轴（1312）上，连接棒（1314）固定安装在两个二级摆臂（1313）之间，三级摆臂（1315）转动安装在连接棒（1314）上，端部安装座（1316）固定安装在三级摆臂（1315）上，L形板（1317）固定安装在端部安装座（1316）上，两个咬合转动齿（1318）相互啮合并通过插销连接转动安装在L形板（1317）上，两个夹持手（1319）分别固定安装在两个咬合转动齿（1318）上；

所述剪切装置（14）括：连接座体（1401）、一级轴（1402）、一级夹块（1403）、剪切装置安装座（1404）、紧固件（1405）、二级轴（1406）、二级夹块（1407）、三级轴（1408）、电动机（1409）、电动推杆（1410）、推杆安装座（1411）、固定轴（1412）、活动刀片（1413）、固定刀片（1414），两个连接座体（1401）相互贴合并通过紧固件固定安装，并转动安装在一级轴（1402）的一端，一级轴（1402）转动安装在一级夹块（1403）上，两个一级夹块（1403）固定安装在剪切装置安装座（1404）的顶面，剪切装置安装座（1404）通过紧固件（1405）与二级摆臂（1313）固定安装，二级轴（1406）转动安装在二级夹块（1407）上，二级夹块（1407）转动安装在三级轴（1408）上，三级轴（1408）转动安装在连接座体（1401）上，电动机（1409）固定安装在电动推杆（1410）的端部，电动推杆（1410）固定安装在推杆安装座（1411）上，推杆安装座（1411）转动安装在二级轴（1406）上，固定轴（1412）固定安装在电动推杆（1410）上，活动刀片（1413）固定安装在电动推杆（1410）的端头，固定刀片（1414）固定安装在固定轴（1412）的端头。

3.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的走行轮胎（101）与转动轴（102）通过轴孔形成转动配合。

4.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的联轴节（1102）与大电机（1101）的输出端通过轴孔形成转动配合。

5.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的蜗杆（1104）与蜗杆安装座（1103）通过轴孔形成转动配合。

6.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的蜗轮轴（1106）与涡轮轴安装座（1107）通过轴孔形成转动配合。

7.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的蜗轮（1105）与蜗杆（1104）通过相互啮合形成转动配合。

8.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的滑动块（1110）与丝杠（1109）通过螺纹形成滑动配合。

9.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的主动齿轮（1301）与从动齿轮（1305）通过相互啮合形成转动配合。

10.如权利要求1所述的一种西瓜采摘机器人，其特征在于：所述的回转体1308与从动轴（1306）通过轴孔形成转动配合。

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