CN115316131A - 一种多自由度水果采摘机器人及采摘水果方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多自由度水果采摘机器人及采摘水果方法，包括行走机构、中心控制台、垂直升降机构、视觉识别机构、旋转底座、机械手臂机构、夹持机构，所述收集机构与中心控制台均位于行走机构的上侧，所述垂直升降机构与视觉识别机构均设置于中心控制台的上侧，所述旋转底座设置于垂直升降机构的上侧，所述机械手臂机构设置于旋转底座的旋转端；本发明打破了目前由于机构限制只能实现机械旋转而无法实现机械升降和旋转相结合的局面，实现灵活、便利的为夹持机构提供一个合适的采摘姿态，便于快速、高效的采摘水果，同时结构简单，成本低且可靠性高，能够进行多种水果的采摘任务，实现快速避障、损坏率低、安全高效的采摘，使用起来也很方便。

Description

一种多自由度水果采摘机器人及采摘水果方法

技术领域

本发明涉及水果采摘技术领域，具体涉及一种多自由度水果采摘机器人及采摘水果方法。

背景技术

中国地大物博，各类水果物产很丰富，并且我国人口众多，水果的市场需求量因此也是非常之大。但目前来讲，大部分水果的采摘还是以人工采摘为主，机械化采摘程度不高，人工采摘方法容易造成水果采摘不及时的情况，水果采摘的效率较低。同时人工采摘的劳动量非常大，以及人工采摘还容易造成水果的损伤，从而造成经济上的损失。所以实现水果的机械化采摘对于促进农业发展和改善农民生活质量意义重大。

随着社会的发展，使用机械来代替人工进行水果的采摘也在慢慢的普及，水果采摘总成主要是机械采摘和机器人采摘，但就目前来看，水果采摘机器人仍然存在着采摘效率低、制造成本高、操作复杂等诸多不足。因此研究采摘机械手臂不仅具有巨大的应用价值，而且具有深远的理论意义，设计一款自动化程度高成本低、效率高的水果采摘机器人势在必行。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性好，精度高的多自由度机械臂，实现提高机械手臂机构和垂直升降机构的柔性和灵巧性，能成功避障的圆形水果采摘机器人。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明提出一种多自由度水果采摘机器人，包括行走机构、中心控制台、垂直升降机构、视觉识别机构、旋转底座、机械手臂机构、夹持机构，所述收集机构与中心控制台均位于行走机构的上侧，所述垂直升降机构与视觉识别机构均设置于中心控制台的上侧，所述旋转底座设置于垂直升降机构的上侧，所述机械手臂机构设置于旋转底座的旋转端，所述旋转底座可使得机械手臂机构在水平方向进行旋转，所述夹持机构安装于机械手臂机构的末端，所述垂直升降机构、旋转底座、机械手臂机构、夹持机构组合成采摘总成。

优选的，所述行走机构包括平台壳体、前轮组行走单元、后轮组行走单元、视觉传感器、摄像头、动力驱动单元、导航仪，所述前轮组行走单元与后轮组行走单元均安装于平台壳体的下侧，所述动力驱动单元与导航仪均安装在平台壳体内部，所述视觉传感器与摄像头均安装于行走机构前进方向的侧壁。

优选的，所述垂直升降机构包括下固定板、叉剪结构、上固定板、液压伸缩缸，所述下固定板固定于中心控制台上侧，所述叉剪结构安装于下固定板与上固定板之间，且所述叉剪结构的上下两端分别与上固定板、下固定板活动连接，所述液压伸缩缸固定于下固定板。

优选的，所述旋转底座包括底板、多个侧板、顶板、旋转驱动件、旋转块、稳定基座，所述底板固定于上固定板，多个所述侧板设置于底板的上侧，且多个所述侧板围合成一个闭合内腔，所述顶板安装于多个侧板的上侧，所述旋转块转动安装于顶板，所述旋转驱动件于稳定基座均设置于闭合内腔内部；

所述旋转驱动件包括连接轴体、驱动电机、两个皮带轮、皮带，所述驱动电机安装于底板，所述连接轴体固定于旋转块的下侧，两个所述皮带轮分别固定于连接轴体与驱动电机的输出端，所述皮带用于传动两个皮带轮。

优选的，所述机械手臂机构包括固定支座、机械大臂、中间手臂、机械小臂、肘关节翻转单元、肘关节翻转单元、过渡关节翻转单元、腕关节旋转单元、电动伸缩杆，所述固定支座固定于旋转块，所述机械大臂翻转安装于固定支座，所述肩关节翻转单元为机械大臂翻转的动力源，所述中间手臂翻转安装于机械大臂，所述肘关节翻转单元为中间手臂翻转的动力源，所述机械小臂翻转安装于中间手臂，所述过渡关节翻转单元为机械小臂翻转的动力源，所述电动伸缩杆安装于机械小臂，所述机械小臂的伸缩端固定有安装板，所述腕关节旋转单元安装于安装板，所述肩关节翻转单元、肘关节翻转单元、过渡关节翻转单元以及腕关节旋转单元均采用旋转电机驱动。

优选的，所述夹持机构包括多个夹爪、多个摆杆、固定盘、抓手基座、多个夹爪座、连轴、第一压力传感器、直线驱动件，所述抓手基座固定于腕关节旋转单元的旋转端，所述连轴固定于抓手基座，所述固定盘固定于连轴，多个所述夹爪座环形分布固定于固定盘，多个所述摆杆分别通过铰接安装于多个夹爪座，多个所述夹爪分别通过铰接安装于多个摆杆，所述第一压力传感器安装于夹爪，所述直线驱动件设置于连轴；

所述直线驱动件包括连接盘、连接杆、移动拉盘、限制块、拉簧、弹性铰杆，所述连接盘滑动安装于连轴，所述连接杆贯穿固定盘且与移动拉盘固定连接，所述移动拉盘滑动安装于连轴，所述限制块固定于连轴的端部，所述拉簧套设于连轴，所述拉簧的两端分别固定于限制块于移动拉盘，所述弹性铰杆的两端分别与移动拉盘与摆杆铰接，所述电动推杆安装于抓手基座。

优选的，所述收集机构包括收集箱、视觉传感器，所述收集箱的其中一侧板为可拆卸的挡板，所述视觉传感器安装于收集箱的内壁。

优选的，所述视觉识别机构包括摄像机支架、彩色摄像机，所述摄像机支架安装于中心控制台，所述彩色摄像机安装于摄像机支架。

优选的，所述中心控制台内包括中心控制系统、电源、报警器。

本发明还提出一种采摘水果方法，利用上述的多自由度水果采摘机器人进行采摘水果工作，包括以下步骤：

S1：根据果树的大致高度对视觉识别机构的识别区间进行调节，确保视觉识别机构可识别完整的果树，同时将盛放水果的水果箱放入收集机构中；

S2：启动采摘机器人，中心控制台计算出果树与机器人的相对位置，并得出果树的位置信息，中心控制台控制行走机构移动，使得机器人靠近果树，待采摘机器人到达果树合适采摘位置时停止移动；

S3：视觉识别机构将获取的水果图像传送给中心控制台，中心控制台分析出水果相对于夹持机构的相对坐标，完成对所需采摘的水果进行定位；

S4：中心控制台控制采摘总成，使用夹持机构对水果进行抓取夹紧，并通过转动夹持机构带动水果旋转，利用扭转力将水果摘取下来；

S5：中心控制台控制采摘总成，将所摘取的水果放入至收集机构里的水果箱中，水果箱放满水果之后，中心控制台会发出信号通知果农更换水果箱。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

1、通过垂直升降机构可高效的调节采摘的高度，视觉识别机构的高度与角度可依据实际的需要进行调节，同时机械手臂机构的各关节均配有旋转电机，打破了目前由于机构限制只能实现机械旋转而无法实现机械升降和旋转相结合的局面，实现灵活、便利的为夹持机构提供一个合适的采摘姿态，便于快速、高效的采摘水果；

2、现有水果采摘机器人机构相比，本发明结构简单，成本低且可靠性高，功能齐全，能够进行多种水果的采摘任务，实现快速避障、损坏率低、安全高效的采摘，使用起来也很方便。

附图说明

图1为一种多自由度水果采摘机器人的整体结构示意图；

图2为图1中的行走机构的结构示意图；

图3为图1中的垂直升降机构的结构示意图；

图4为图1中的旋转底座的外部结构示意图；

图5为图1中的旋转底座的内部结构示意图；

图6为图1中的收集机构的结构示意图；

图7为图1中的机械手臂机构的结构示意图；

图8为图1中的夹持机构的结构示意图。

图中数字表示：

1、行走机构；101、前轮组行走单元；102、平台壳体；103、视觉传感器；104、摄像头；105、动力驱动单元；106、导航仪；107、后轮组行走单元；2、中心控制台；3、垂直升降机构；301、下固定板；302、叉剪结构；303、上固定板；304、液压伸缩缸；4、视觉识别机构；401、摄像机支架；402、彩色摄像机；5、旋转底座；501、顶板；502、侧板；503、底板；504、驱动电机；505、皮带轮；506、皮带；507、旋转块；508、连接轴体；509、稳定基座；6、机械手臂机构；601、固定支座；602、肩关节翻转单元；603、机械大臂；604、肘关节翻转单元；605、中间手臂；606、过渡关节翻转单元；607、机械小臂；608、腕关节旋转单元；609、电动伸缩杆；7、夹持机构；701、夹爪；702、摆杆；703、弹性铰杆；704、连接盘；705、固定盘；706、抓手基座；707、限制块；708、拉簧；709、夹爪座；710、连轴；711、移动拉盘；8、收集机构；801、挡板；802、收集箱；803、视觉传感器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种技术方案：一种多自由度水果采摘机器人，参照图1与图2，包括行走机构1，行走机构1起到采摘机器人移动的作用，行走机构1包括平台壳体102，平台壳体102的下侧安装有前轮组行走单元101与后轮组行走单元107，平台壳体102内安装有驱动后轮组行走单元107运行的动力驱动单元105，动力驱动单元105作为行走机构1前行的动力源，前轮组行走单元101为带有轴径的车轮,后轮组行走单元107为不带轴径的车轮，两者相配合使用组成一组完整的车轮，其中前轮组行走单元101实现车轮转向的功能，当采摘机器人需要转向时，从中心控制系统发布指令，动力驱动单元105驱动转向电机工作，使前轮组行走单元101的车轮进行转向，接着后轮组行走单元107由动力驱动单元105驱动往前行驶，完成行走机构1的转向要求，前轮组行走单元101、后轮组行走单元107、动力驱动单元105均采用现有技术，因此对其详细的结构不再做过多赘述。

参照图2，平台壳体102前进方向的侧壁安装有视觉传感器103与摄像头104，平台壳体102内还安装有导航仪106，导航仪106给行走机构1规划出最优的移动路径，行走机构1的上侧设置有用于发出操控指令的中心控制台2，中心控制台2内部的主要结构为中心控制系统，中心控制系统以单片机为主体，单片机可以实现导航，通讯，控制等功能，视觉传感器103、摄像头104、导航仪106均与中心控制系统连接，采摘机器人整体的电源安装在中心控制台2内部，电源为蓄电池，中心控制台2内部还设置有报警器。

参照图6，行走机构1的上侧设置有装载水果的收集机构8，收集机构8位于中心控制台2的一侧，收集机构8包括收集箱802，将水果箱放入至收集箱802内，用于装载摘下的水果，收集箱802的其中一侧板为可拆卸的挡板801，挡板801与收集箱802其他的侧板通过榫卯卡接，以便于对挡板801达到快速的安装于拆卸，挡板801拆卸下来之后，可将水果箱通过挡板801处的缺口取出，收集箱802的内壁上侧安装有视觉传感器803，视觉传感器803的高度微微高出水果箱的高度，以便于对水果箱是否装满进行监测，且视觉传感器803可将监测的结果实时发送给中心控制台2的中心控制系统，视觉传感器803优选的安装方式为通过内嵌的方式安装在收集箱802的内侧壁，避免与放置入收集箱802内的水果箱干涉；

参照图3，中心控制台2的上侧安装有垂直升降机构3，垂直升降机构3包括安装于中心控制台2的下固定板301，下固定板301的上侧活动安装有两组叉剪结构302，叉剪结构302的上端活动安装有上固定板303，叉剪结构302下侧的一个连杆与下固定板301铰接，叉剪结构302下侧的另一个连杆与下固定板301滑动连接，具体的滑动结构包括固定于下固定板301上的滑轨以及转动安装于叉剪结构302下侧的滑动连杆的滑轮，滑轨与滑轮配合设置，叉剪结构302的上端与上固定板303的连接方式相同，下固定板301的上侧安装有液压伸缩缸304，液压伸缩缸304的伸缩端固定有与滑轮连接的连接杆，通过伸缩液压伸缩缸304的伸缩端，可使叉剪结构302进行收缩与展开，进而达到上固定板303快速垂直升降，液压伸缩缸304的运行通过中心控制台2的中心控制系统进行控制。

参照图1，在垂直升降机构3的一侧设置有安装于行走机构1的视觉识别机构4，视觉识别机构4包括可拆卸安装于中心控制台2的摄像机支架401，摄像机支架401上安装有彩色摄像机402，可配置多个不同长度的摄像机支架401，以便于在对不同高度的果树进行采摘时，使用适配长度的摄像机支架401，以保证彩色摄像机402可以识别果树整体，并将观察的映像发送给中心控制台2，彩色摄像机402以可拆卸的方式安装在摄像机支架401，同时彩色摄像机402的角度为可调节设置，通过调节彩色摄像机402的角度可提高彩色摄像机402识别区间的灵活性、适用性。

参照图4，垂直升降机构3的上侧设置有可自由水平旋转的旋转底座5，旋转底座5包括固定于上固定板303上侧的底板503，底板503通过螺栓与上固定板303进行固定，底板503的上侧安装有多个侧板502，多个侧板502围合成一个闭合内腔，且多个侧板502的上侧共同安装带有圆形通孔的顶板501，顶板501、侧板502、底板503三者采用卡扣的方式固定安装，顶板501的圆形通孔中安装有圆形的旋转块507，旋转块507安装有角速度传感器，可对旋转块507旋转的速度进行检测，闭合内腔中安装有驱动旋转块507旋转的旋转驱动件。

参照图5，旋转驱动件包括固定于旋转块507下端的连接轴体508以及固定于底板503的驱动电机504，驱动电机504与连接轴体508均安装有皮带轮505，且两个皮带轮505通过皮带506传动连接，运行驱动电机504通过两个皮带轮505与皮带506的配合即可带动旋转块507进行旋转，使得机械手臂机构6自由的360°旋转，灵活性高，保证机械手臂机构6在旋转底座5上进行运动时更加稳定，驱动电机504的运行状态是通过中心控制台2的中心控制系统进行控制，底板503上侧固定有对连接轴体508进行稳固的稳定基座509，。

参照图7，旋转底座5的旋转块507上安装有机械手臂机构6，机械手臂机构6包括安装于旋转块507的两个对称的固定支座601，固定支座601翻转安装有机械大臂603，机械大臂603翻转的动力源为肩关节翻转单元602，机械大臂603翻转安装有中间手臂605，中间手臂605翻转的动力源为肘关节翻转单元604，中间手臂605翻转安装有机械小臂607，机械小臂607翻转的动力源为过渡关节翻转单元606，机械小臂607的末端安装有电动伸缩杆609，电动伸缩杆609的个数为两个，且两个电动伸缩杆609对称设置，机械手臂机构6上安装有速度传感器、加速度传感器，电动伸缩杆609的直线运动能减少机械大臂603的运动，减少运动误差，两个电动伸缩杆609的伸缩端共同安装有安装板，安装板上安装有腕关节旋转单元608，肩关节翻转单元602、肘关节翻转单元604、过渡关节翻转单元606以及腕关节旋转单元608均采用的现有技术，在此不做过多的赘述，同时均通过旋转电机驱动，各个旋转电机以及电动伸缩杆609均通过中心控制台2的中心控制系统进行驱动，肩关节翻转单元602、肘关节翻转单元604、过渡关节翻转单元606、腕关节旋转单元608的配合，使机械手臂机构6可进行多自由度的扭转，使得机械手臂机构6整体十分的灵活，以便于灵活的对不同位置及角度的水果进行采摘。

参照图7与图8，机械手臂机构6的末端安装有夹持机构7，夹持机构7包括固定于腕关节旋转单元608旋转端的抓手基座706，腕关节旋转单元608可驱动夹持机构7进行圆周旋转，抓手基座706固定有连轴710，连轴710上固定有固定盘705，固定盘705均匀固定有多个夹爪座709，夹爪座709的数量为3-4个，夹爪座709铰接有两个摆杆702，两个摆杆702远离夹爪座709的一端共同铰接有夹爪701，连轴710上设置驱动夹爪701向内夹紧的直线驱动件；夹爪701上安装有第一压力传感器，第一压力传感器可对水果的夹持力进行监测，避免对水果的夹持力太大而造成损坏，太小又夹持不稳定，同时还可在夹爪701的表面设置有橡胶缓冲套，进一步降低对水果的损坏几率。

参照图8，直线驱动件包括滑动安装于连轴710上的连接盘704，连接盘704固定有贯穿固定盘705的连接杆，连接杆的末端固定于滑动安装于连轴710的移动拉盘711，连轴710的末端固定有限制块707，限制块707与移动拉盘711之间设置有套设于连轴710的拉簧708，限制块707上安装有第二压力传感器，中心控制台2根据限制块707上第二压力传感器所传输的数据信息判断是否进行夹紧水果的动作，移动拉盘711与摆杆702铰接安装有弹性铰杆703，所述抓手基座706内部安装有电动推杆。

具体的，电动推杆伸缩时，连接盘704通过与移动拉盘711之间的连接杆带动，进而使移动拉盘711沿着连轴710进行运动，使弹性铰杆703完成收缩和扩张的动作，从而带动摆杆702运动，进而使夹爪701完成夹持与松开的动作，限制块707可以防止果实太过于处于夹爪701的内部，避免夹爪701夹不住水果，电动推杆与中心控制台2连接，中心控制台2根据夹爪701上的第一压力传感器传输的数据对电动推杆进行控制，当夹持住水果的时候，中心控制台2控制电动推杆停止，夹持机构完成水果的采摘动作。

参照图1，垂直升降机构3、旋转底座5、机械手臂机构6以及夹持机构7形成采摘总成，垂直升降机构3可进行灵活升降，旋转底座5与机械手臂机构6的配合可使得夹持机构7达到多自由度的位置扭转，并通过夹持机构7对水果进行夹持与采摘，即达到灵活、高效的对水果进行采摘，实现多种运动模式的集成化，打破了目前由于水果采摘机器人的只能实现机械旋转而无法实现机械升降和旋转相结合的局面，需要说明的是本采摘机器人仅适用于圆形结构的水果。

中心控制台2的中心控制系统可对行走机构1、垂直升降机构3、旋转底座5、机械手臂机构6、夹持机构7以及收集机构8的运行进行控制，行走机构1、垂直升降机构3、旋转底座5、机械手臂机构6、夹持机构7以及收集机构8中的电器设备均与中心控制台2的中心控制系统电性连接。

实施例二

本发明还提出一种采摘水果方法，利用实施例一的多自由度水果采摘机器人进行采摘水果工作，包括以下步骤：

S1：在采摘之前，根据果树的大致高度挑选出合适高度的摄像机支架401并安装至中心控制台2上，同时调节彩色摄像机402拍摄的角度，以保证彩色摄像机402可以识别完整的果树，同时将盛放水果的水果箱放入收集箱802中；

S2：启动采摘机器人，启动后视觉行走机构1中的视觉传感器103和摄像头104不断的获取果树行间路面情况的最原始图像，并将获取到的最原始图像传输至中心控制台2，中心控制台2内部的单片机进行简单的距离识别，中心控制系统提取出导航仪106所需的距离信息，从而使导航仪106可以规划出合理的移动路径，同时会避让掉障碍物；视觉行走机构1中的视觉传感器103和摄像头104不断的获取果树行间路面情况的最原始图像，并将获取到的最原始图像传输至中心控制台2，中心控制台2内部的单片机进行简单的位置识别，从而使中心控制台2可以识别出果树的相对位置，并得出果树的位置信息，中心控制台2控制动力驱动单元105运行，进而驱动行走机构1依照移动路径移动，待采摘机器人到达果树合适采摘位置时停止移动；

S3：视觉识别机构4中的彩色摄像机402最大限度的获取果树上的水果图像，并将图像传输至中心控制台2，中心控制台2内部的单片机进行简单的图像识别，将果实的相对位置识别出来，中心控制系统完成对水果的检测和定位，从而使中心控制台2实现分析出水果相对于采摘总成的相对坐标的功能，从而完成对所需采摘的水果进行定位；

S4：中心控制台2的中心控制系统控制采摘总成运行，依据安装于机械手臂机构6上的速度传感器、加速度传感器以及安装在旋转底座上的角速度传感器，机械手臂机构6运行将夹持机构7安全稳定的到达可对水果进行抓取的位置，此时夹持机构7为张开的状态，延伸电动伸缩杆609的伸缩端，且使得夹持机构7将水果包裹至其内部，再利用夹持机构7的直线驱动件驱动多个夹爪701向内侧翻转将目标水果夹持住，中心控制台2依据夹爪701上的第一压力传感器所传输的数据控制直线驱动件的运行量，进而控制夹持机构7的夹持力度，以保证夹紧水果且不会对水果造成损伤，下一步中心控制台2控制腕关节旋转单元608旋转数圈，带动夹持机构7同步旋转，利用扭转力将水果的果柄扭断，进而将水果摘取下来；

S5：中心控制系统控制采摘总成，将所摘取的水果放入至收集机构8里的水果箱中，当水果箱放满水果时，视觉传感器803将会感应到并发送信号给中心控制台2的中心控制系统，中心控制系统接收到视觉传感器803的信号之后，控制报警器发出滴滴的声响，即表示通知果农更换水果箱，并暂停采摘作业，待果农更换新的水果箱之后，即继续采摘水果，进而达到操作简单、采摘效率高的特点。

以上仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，包括行走机构、中心控制台、垂直升降机构、视觉识别机构、旋转底座、机械手臂机构、夹持机构，所述收集机构与中心控制台均位于行走机构的上侧，所述垂直升降机构与视觉识别机构均设置于中心控制台的上侧，所述旋转底座设置于垂直升降机构的上侧，所述机械手臂机构设置于旋转底座的旋转端，所述旋转底座可使得机械手臂机构在水平方向进行旋转，所述夹持机构安装于机械手臂机构的末端，所述垂直升降机构、旋转底座、机械手臂机构、夹持机构组合成采摘总成。

2.如权利要求1所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述行走机构包括平台壳体、前轮组行走单元、后轮组行走单元、视觉传感器、摄像头、动力驱动单元、导航仪，所述前轮组行走单元与后轮组行走单元均安装于平台壳体的下侧，所述动力驱动单元与导航仪均安装在平台壳体内部，所述视觉传感器与摄像头均安装于行走机构前进方向的侧壁。

3.如权利要求1所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述垂直升降机构包括下固定板、叉剪结构、上固定板、液压伸缩缸，所述下固定板固定于中心控制台上侧，所述叉剪结构安装于下固定板与上固定板之间，且所述叉剪结构的上下两端分别与上固定板、下固定板活动连接，所述液压伸缩缸固定于下固定板。

4.如权利要求3所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述旋转底座包括底板、多个侧板、顶板、旋转驱动件、旋转块、稳定基座，所述底板固定于上固定板，多个所述侧板设置于底板的上侧，且多个所述侧板围合成一个闭合内腔，所述顶板安装于多个侧板的上侧，所述旋转块转动安装于顶板，所述旋转驱动件于稳定基座均设置于闭合内腔内部；

所述旋转驱动件包括连接轴体、驱动电机、两个皮带轮、皮带，所述驱动电机安装于底板，所述连接轴体固定于旋转块的下侧，两个所述皮带轮分别固定于连接轴体与驱动电机的输出端，所述皮带用于传动两个皮带轮。

5.如权利要求4所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述机械手臂机构包括固定支座、机械大臂、中间手臂、机械小臂、肘关节翻转单元、肘关节翻转单元、过渡关节翻转单元、腕关节旋转单元、电动伸缩杆，所述固定支座固定于旋转块，所述机械大臂翻转安装于固定支座，所述肩关节翻转单元为机械大臂翻转的动力源，所述中间手臂翻转安装于机械大臂，所述肘关节翻转单元为中间手臂翻转的动力源，所述机械小臂翻转安装于中间手臂，所述过渡关节翻转单元为机械小臂翻转的动力源，所述电动伸缩杆安装于机械小臂，所述机械小臂的伸缩端固定有安装板，所述腕关节旋转单元安装于安装板，所述肩关节翻转单元、肘关节翻转单元、过渡关节翻转单元以及腕关节旋转单元均采用旋转电机驱动。

6.如权利要求5所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述夹持机构包括多个夹爪、多个摆杆、固定盘、抓手基座、多个夹爪座、连轴、第一压力传感器、直线驱动件，所述抓手基座固定于腕关节旋转单元的旋转端，所述连轴固定于抓手基座，所述固定盘固定于连轴，多个所述夹爪座环形分布固定于固定盘，多个所述摆杆分别通过铰接安装于多个夹爪座，多个所述夹爪分别通过铰接安装于多个摆杆，所述第一压力传感器安装于夹爪，所述直线驱动件设置于连轴；

所述直线驱动件包括连接盘、连接杆、移动拉盘、限制块、拉簧、弹性铰杆、电动推杆，所述连接盘滑动安装于连轴，所述连接杆贯穿固定盘且与移动拉盘固定连接，所述移动拉盘滑动安装于连轴，所述限制块固定于连轴的端部，所述拉簧套设于连轴，所述拉簧的两端分别固定于限制块于移动拉盘，所述弹性铰杆的两端分别与移动拉盘与摆杆铰接，所述电动推杆安装于抓手基座。

7.如权利要求1所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述收集机构包括收集箱、视觉传感器，所述收集箱的其中一侧板为可拆卸的挡板，所述视觉传感器安装于收集箱的内壁。

8.如权利要求1所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述视觉识别机构包括摄像机支架、彩色摄像机，所述摄像机支架安装于中心控制台，所述彩色摄像机安装于摄像机支架。

9.如权利要求1所述的一种多自由度水果采摘机器人，其特征在于，所述中心控制台内包括中心控制系统、电源、报警器。

10.一种采摘水果方法，其特征在于，利用如权利要求书1-9任一项所述的多自由度水果采摘机器人进行采摘水果工作，包括以下步骤：

S1：根据果树的大致高度对视觉识别机构的识别区间进行调节，确保视觉识别机构可识别完整的果树，同时将盛放水果的水果箱放入收集机构中；

S2：启动采摘机器人，中心控制台计算出果树与机器人的相对位置，并得出果树的位置信息，中心控制台控制行走机构移动，使得机器人靠近果树，待采摘机器人到达果树合适采摘位置时停止移动；

S3：视觉识别机构将获取的水果图像传送给中心控制台，中心控制台分析出水果相对于夹持机构的相对坐标，完成对所需采摘的水果进行定位；

S4：中心控制台控制采摘总成，使用夹持机构对水果进行抓取夹紧，并通过转动夹持机构带动水果旋转，利用扭转力将水果摘取下来；

S5：中心控制台控制采摘总成，将所摘取的水果放入至收集机构里的水果箱中，水果箱放满水果之后，中心控制台会发出信号通知果农更换水果箱。

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