CN112740915A - 一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人 - Google Patents

一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开的属于水果采摘技术领域，具体为一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，通过机械爪的底部设有底座，底座设有座孔，座孔内部贯穿连接三组四号连接杆，三组四号连接杆上活动连接一号驱动杆，一号驱动杆底部固定连接爪座，一号驱动杆中间活动连接二号驱动杆，一号驱动杆的另一端活动连接上三号驱动杆，三号驱动杆上活动连接五号驱动杆，五号驱动杆活动连接六号驱动杆，二号驱动杆另一端活动连接四号驱动杆，四号驱动杆和六号驱动杆的另一端均活动连接定位块，三组爪座的底部固定连接三角座的三个角，二号驱动杆上设有红外感应器，四号连接杆活动连接六号电机，通过设置的红外感应器将信号传送到控制箱中，从而控制五组驱动杆同步转动实现对果子的抓取。

Description

一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人
技术领域
本发明涉及水果采摘技术领域，具体为一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人。
背景技术
我国是世界第一大水果生产国，也是世界第一大水果消费国，2015年我国的水果产量已超过2.71亿吨，约占全球产量的17％。但我国目前的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主，采摘作业所用的劳动力占整个生产过程的33％～50％。采摘作业强度大、人工成本高、采摘效率低、危险性高。本项目大大提高了采摘效率，降低了果实的破损率，节省了人工成本，提高了果农的经济效益。且随着农业从业者人数的减少及老龄化趋势不断加大，采摘机械的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景，我国果园采收机械化的研究与应用较晚，但近些年我国采摘机械得到迅速发展，但该设计采摘精度不高，容易造成果实高损伤率。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式，在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于现有机械手中存在的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，包括履带，所述履带固定连接支撑架，所述支撑架上固定连接支撑座，所述支撑座固定连接主支撑臂，所述主支撑臂上通过五号转轴活动连接副支撑臂，所述副支撑臂上端活动连接滑轨，所述滑轨上滑动连接滑动杆，所述滑动杆另一端固定连接机械爪，所述机械爪的上端设有定位块，所述定位块的上端固定连接压力传感器，所述压力传感器电性连接控制箱，所述控制箱接受到压力传感器的信息通过控制机械爪进行摘果。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：所述机械爪的底部设有底座，所述底座设有座孔，所述座孔内部贯穿连接三组四号连接杆，三组所述四号连接杆上活动连接一号驱动杆，所述一号驱动杆底部固定连接爪座，所述一号驱动杆中间活动连接二号驱动杆，所述一号驱动杆的另一端活动连接上三号驱动杆，所述三号驱动杆上活动连接五号驱动杆，所述五号驱动杆活动连接六号驱动杆，所述二号驱动杆另一端活动连接四号驱动杆，所述四号驱动杆和六号驱动杆的另一端均活动连接定位块，三组所述爪座的底部固定连接三角座的三个角，所述二号驱动杆上设有红外感应器，所述四号连接杆活动连接六号电机。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：所述底座的底部固定连接连接座，所述连接座的一侧活动连接五号电机，所述五号电机固定连接在滑动杆上，所述滑动杆通过滑轨活动连接四号电机。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：所述滑轨中间固定连接四号转轴，所述四号转轴固定连接三号电机，所述四号转轴通过控制四号转轴，进一步控制滑轨转动。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：所述副支撑臂的中间活动连接三号转轴，所述三号转轴上活动连接二号连接杆，所述二号连接杆上活动连接二号转轴，所述二号转轴的活动连接一号连接杆，所述一号连接杆的另一端活动连接一号转轴，所述一号转轴上固定连接一号电机，所述一号转轴控制一号转轴转动，进一步带动一号连接杆，带动二号连接杆以及副支撑臂进行上下运动。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：所述五号转轴上固定连接二号电机，所述二号电机控制五号转轴带动副支撑臂转动。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：
所述控制箱上设有控制面板、操纵杆和启动按钮，所述控制箱均电性连接一号电机、二号电机、三号电机、四号电机、五号电机和六号电机。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：
所述支撑架上部固定连接驾驶座，所述驾驶座后面固定连接驱动箱，所述支撑架的两侧固定连接履带。
作为本发明所述的一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人的一种优选方案，其中：使用步骤如下：
一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，使用步骤如下：
步骤A:通过控制箱上设有控制面板、操纵杆和启动按钮，控制本发明移动到所需要采摘的合适位置；
步骤B:在完成步骤A后，通过控制面板同时控制一号电机和二号电机调动主支撑臂和副支撑臂进行转动，调节到合适高度，在通过控制面板的控制三号电机调节滑轨的高度，通过四号电机控制滑动杆沿着滑轨进行延伸果树的高度，由五号电机控制机械爪进行旋转，使得要采摘的水果落入到机械爪内部，机械爪内部的红外感应器接收到信息，将信息发送到控制箱中，控制面板控制六号电机驱动四号连接杆向下运动，由四号连接杆带动一号驱动杆、二号驱动杆、三号驱动杆、四号驱动杆和五号驱动杆同步转动，当位于定位块上的压力传感器感受到压力，将信号传送到控制箱，控制箱控制六号电机停止运动，从而将果子的损伤降低最小。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过支撑座固定连接主支撑臂，主支撑臂上通过五号转轴活动连接副支撑臂，副支撑臂上端活动连接滑轨，滑轨上滑动连接滑动杆，滑动杆另一端固定连接机械爪，机械爪的上端设有定位块，定位块的上端固定连接压力传感器，压力传感器电性连接控制箱，控制箱接受到压力传感器的信息通过控制机械爪进行摘果，防止在抓取过程中对果子的损坏。
2、通过机械爪的底部设有底座，底座设有座孔，座孔内部贯穿连接三组四号连接杆，三组四号连接杆上活动连接一号驱动杆，一号驱动杆底部固定连接爪座，一号驱动杆中间活动连接二号驱动杆，一号驱动杆的另一端活动连接上三号驱动杆，三号驱动杆上活动连接五号驱动杆，五号驱动杆活动连接六号驱动杆，二号驱动杆另一端活动连接四号驱动杆，四号驱动杆和六号驱动杆的另一端均活动连接定位块，三组爪座的底部固定连接三角座的三个角，二号驱动杆上设有红外感应器，四号连接杆活动连接六号电机，通过设置的红外感应器将信号传送到控制箱中，从而控制五组驱动杆同步转动实现对果子的抓取。
3、通过副支撑臂的中间活动连接三号转轴，三号转轴上活动连接二号连接杆，二号连接杆上活动连接二号转轴，二号转轴的活动连接一号连接杆，一号连接杆的另一端活动连接一号转轴，一号转轴上固定连接一号电机，一号转轴控制一号转轴转动，进一步带动一号连接杆，带动二号连接杆以及副支撑臂进行上下运动，通过设置的一号连接杆和二号连接杆有效的对副支撑臂进行支撑，减少副支撑臂压力。
4、通过支撑架上部固定连接驾驶座，驾驶座后面固定连接驱动箱，支撑架的两侧固定连接履带，通过设置的驾驶座便于工作人员坐下，减少疲惫，通过履带使得本发明更好的实用各种地形。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1是本发明一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人立体结构示意图；
图2是本发明一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人调节臂结构图；
图3是本发明一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人机械爪结构图；
图4是本发明一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人控制箱结构图；
图5是本发明一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人图3中A的放大图；
图6是本发明一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人图3中B的放大图。
图中标号：1、主支撑臂；101、一号转轴；102、一号电机；103、一号连接杆；104、二号转轴；105、二号连接杆；2、副支撑臂；201、五号转轴；202、二号电机；203、三号转轴；204、四号转轴；205、三号电机；3、滑轨；301、四号电机；4、滑动杆；5、机械爪；501、五号电机；502、底座；503、四号连接杆；504、连接座；505、六号电机：6、三角座；601、爪座；602、一号驱动杆；603、二号驱动杆；604、三号驱动杆；605、红外感应器；7、定位块；701、四号驱动杆；702、五号驱动杆；703、六号驱动杆；704、压力传感器；8、控制箱；801、控制面板；802、操纵杆；803、启动按钮；9、驾驶座；10、驱动箱；11、支撑架；12、支撑座；13、履带。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
如图1-6所示，一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，包括履带13，履带13固定连接支撑架11，支撑架11上固定连接支撑座12，支撑座12固定连接主支撑臂1，主支撑臂1上通过五号转轴201活动连接副支撑臂2，副支撑臂2上端活动连接滑轨3，滑轨3上滑动连接滑动杆4，滑动杆4另一端固定连接机械爪5，机械爪5的上端设有定位块7，定位块7的上端固定连接压力传感器704，压力传感器704电性连接控制箱8，控制箱8接受到压力传感器704的信息通过控制机械爪5进行摘果，防止在抓取过程中对果子的损坏。
在本实例中，机械爪5的底部设有底座502，底座502设有座孔，座孔内部贯穿连接三组四号连接杆503，三组四号连接杆503上活动连接一号驱动杆602，一号驱动杆602底部固定连接爪座601，一号驱动杆602中间活动连接二号驱动杆603，一号驱动杆602的另一端活动连接上三号驱动杆604，三号驱动杆604上活动连接五号驱动杆702，五号驱动杆702活动连接六号驱动杆703，二号驱动杆603另一端活动连接四号驱动杆701，四号驱动杆701和六号驱动杆703的另一端均活动连接定位块7，三组爪座601的底部固定连接三角座6的三个角，二号驱动杆603上设有红外感应器605，四号连接杆503活动连接六号电机505，通过设置的红外感应器605将信号传送到控制箱8中，从而控制五组驱动杆同步转动实现对果子的抓取。
在本实例中，底座502的底部固定连接连接座504，连接座504的一侧活动连接五号电机501，五号电机501固定连接在滑动杆4上，滑动杆4通过滑轨3活动连接四号电机301，通过以上有效的抓取的高度。
在本实例中，滑轨3中间固定连接四号转轴204，四号转轴204固定连接三号电机205，四号转轴204通过控制四号转轴204，进一步控制滑轨3转动。
在本实例中，副支撑臂2的中间活动连接三号转轴203，三号转轴203上活动连接二号连接杆105，二号连接杆105上活动连接二号转轴104，二号转轴104的活动连接一号连接杆103，一号连接杆103的另一端活动连接一号转轴101，一号转轴101上固定连接一号电机102，一号转轴101控制一号转轴101转动，进一步带动一号连接杆103，带动二号连接杆105以及副支撑臂2进行上下运动，通过设置的一号连接杆103和二号连接杆105有效的对副支撑臂2进行支撑，减少副支撑臂2压力。
在本实例中，五号转轴201上固定连接二号电机202，二号电机202控制五号转轴201带动副支撑臂2转动，通过二号电机202和五号转轴201便于控制副支撑臂2的角度。
在本实例中，控制箱8上设有控制面板801、操纵杆802和启动按钮803，控制箱8均电性连接一号电机102、二号电机202、三号电机205、四号电机301、五号电机501和六号电机505，通过控制箱8有效控制每个电机运动方便采摘和调节高度。
在本实例中，支撑架11上部固定连接驾驶座9，驾驶座9后面固定连接驱动箱10，支撑架11的两侧固定连接履带13，通过设置的驾驶座便于工作人员坐下，减少疲惫，通过履带13使得本发明更好的实用各种地形。
一些实施例中，所述装置还包括收集机构，所述收集机构包括活动连杆和收集箱， 所述活动连杆的一端与所述三号转轴203连接，所述活动连杆的角度根据所述二号连接杆 105的角度进行调整，其中，所述活动连杆的调整角度满足预设范围，例如调整所述活动连 杆的角度与所述二号连接杆105的夹角不大于45°，这样能够减少所述三号转轴203的承受 的力；所述活动连杆的另一端与所述收集箱连接，所述收集箱位于所述机械爪5下方，便于 收集采摘后的果实，避免果实掉落至地上，导致果实破损，影响收益。
在本实例中,一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，使用步骤如下：
步骤A:通过控制箱8上设有控制面板801、操纵杆802和启动按钮803，控制本发明移动到所需要采摘的合适位置；
步骤B:在完成步骤A后，通过控制面板801同时控制一号电机102和二号电机202调动主支撑臂1和副支撑臂2进行转动，调节到合适高度，在通过控制面板801的控制三号电机205调节滑轨3的高度，通过四号电机301控制滑动杆4沿着滑轨3进行延伸果树的高度，由五号电机501控制机械爪5进行旋转，使得要采摘的水果落入到机械爪5内部，机械爪5内部的红外感应器605接收到信息，将信息发送到控制箱8中，控制面板801控制六号电机505驱动四号连接杆503向下运动，由四号连接杆503带动一号驱动杆602、二号驱动杆603、三号驱动杆604、四号驱动杆701和五号驱动杆702同步转动，当位于定位块7上的压力传感器704感受到压力，将信号传送到控制箱8，控制箱8控制六号电机505停止运动，从而将果子的损伤降低最小。
需要说明的是，本发明为一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，首先，通过控制箱8上设有控制面板801、操纵杆802和启动按钮803，控制本发明移动到所需要采摘的合适位置；过控制面板801同时控制一号电机102和二号电机202调动主支撑臂1和副支撑臂2进行转动，调节到合适高度，在通过控制面板801的控制三号电机205调节滑轨3的高度，通过四号电机301控制滑动杆4沿着滑轨3进行延伸果树的高度，由五号电机501控制机械爪5进行旋转，使得要采摘的水果落入到机械爪5内部，机械爪5内部的红外感应器605接收到信息，将信息发送到控制箱8中，控制面板801控制六号电机505驱动四号连接杆503向下运动，由四号连接杆503带动一号驱动杆602、二号驱动杆603、三号驱动杆604、四号驱动杆701和五号驱动杆702同步转动，当位于定位块7上的压力传感器704感受到压力，将信号传送到控制箱8，控制箱8控制六号电机505停止运动，从而将果子的损伤降低最小。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，包括履带(13)，所述履带(13)固定连接支撑架(11)，所述支撑架(11)上固定连接支撑座(12)，其特征在于：所述支撑座(12)固定连接主支撑臂(1)，所述主支撑臂(1)上通过五号转轴(201)活动连接副支撑臂(2)，所述副支撑臂(2)上端活动连接滑轨(3)，所述滑轨(3)上滑动连接滑动杆(4)，所述滑动杆(4)另一端固定连接机械爪(5)，所述机械爪(5)的上端设有定位块(7)，所述定位块(7)的上端固定连接压力传感器(704)，所述压力传感器(704)电性连接控制箱(8)，所述控制箱(8)接受到压力传感器(704)的信息通过控制机械爪(5)进行摘果。
2.根据权利要求1所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述机械爪(5)的底部设有底座(502)，所述底座(502)设有座孔，所述座孔内部贯穿连接三组四号连接杆(503)，三组所述四号连接杆(503)上活动连接一号驱动杆(602)，所述一号驱动杆(602)底部固定连接爪座(601)，所述一号驱动杆(602)中间活动连接二号驱动杆(603)，所述一号驱动杆(602)的另一端活动连接上三号驱动杆(604)，所述三号驱动杆(604)上活动连接五号驱动杆(702)，所述五号驱动杆(702)活动连接六号驱动杆(703)，所述二号驱动杆(603)另一端活动连接四号驱动杆(701)，所述四号驱动杆(701)和六号驱动杆(703)的另一端均活动连接定位块(7)，三组所述爪座(601)的底部固定连接三角座(6)的三个角，所述二号驱动杆(603)上设有红外感应器(605)，所述四号连接杆(503)活动连接六号电机(505)。
3.根据权利要求2所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述底座(502)的底部固定连接连接座(504)，所述连接座(504)的一侧活动连接五号电机(501)，所述五号电机(501)固定连接在滑动杆(4)上，所述滑动杆(4)通过滑轨(3)活动连接四号电机(301)。
4.根据权利要求1所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述滑轨(3)中间固定连接四号转轴(204)，所述四号转轴(204)固定连接三号电机(205)，所述四号转轴(204)通过控制四号转轴(204)，进一步控制滑轨(3)转动。
5.根据权利要求1所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述副支撑臂(2)的中间活动连接三号转轴(203)，所述三号转轴(203)上活动连接二号连接杆(105)，所述二号连接杆(105)上活动连接二号转轴(104)，所述二号转轴(104)的活动连接一号连接杆(103)，所述一号连接杆(103)的另一端活动连接一号转轴(101)，所述一号转轴(101)上固定连接一号电机(102)，所述一号转轴(101)控制一号转轴(101)转动，进一步带动一号连接杆(103)，带动二号连接杆(105)以及副支撑臂(2)进行上下运动。
6.根据权利要求1所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述五号转轴(201)上固定连接二号电机(202)，所述二号电机(202)控制五号转轴(201)带动副支撑臂(2)转动。
7.根据权利要求1所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述控制箱(8)上设有控制面板(801)、操纵杆(802)和启动按钮(803)，所述控制箱(8)均电性连接一号电机(102)、二号电机(202)、三号电机(205)、四号电机(301)、五号电机(501)和六号电机(505)。
8.根据权利要求1所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述支撑架(11)上部固定连接驾驶座(9)，所述驾驶座(9)后面固定连接驱动箱(10)，所述支撑架(11)的两侧固定连接履带(13)。
9.根据权利要求1所述一种可感应抓取力度的果园采摘用机器人，其特征在于：所述使用步骤如下：
步骤A:通过控制箱(8)上设有控制面板(801)、操纵杆(802)和启动按钮(803)，控制本发明移动到所需要采摘的合适位置；
步骤B:在完成步骤A后，通过控制面板(801)同时控制一号电机(102)和二号电机(202)调动主支撑臂(1)和副支撑臂(2)进行转动，调节到合适高度，在通过控制面板(801)的控制三号电机(205)调节滑轨(3)的高度，通过四号电机(301)控制滑动杆(4)沿着滑轨(3)进行延伸果树的高度，由五号电机(501)控制机械爪(5)进行旋转，使得要采摘的水果落入到机械爪(5)内部，机械爪(5)内部的红外感应器(605)接收到信息，将信息发送到控制箱(8)中，控制面板(801)控制六号电机(505)驱动四号连接杆(503)向下运动，由四号连接杆(503)带动一号驱动杆(602)、二号驱动杆(603)、三号驱动杆(604)、四号驱动杆(701)和五号驱动杆(702)同步转动，当位于定位块(7)上的压力传感器(704)感受到压力，将信号传送到控制箱(8)，控制箱(8)控制六号电机(505)停止运动，从而将果子的损伤降低最小。
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