CN208285852U - 一种多足行走自动摘果机器人 - Google Patents

Abstract

一种多足行走自动摘果机器人，所述机器人包括底座、行走机构、连接杆及摘果机械臂，行走机构设置有至少四个，行走机构装在底座上，连接杆下端通过连接杆驱动机构装在底座上，底座上设有wifi视频远程监控遥控模块，连接杆上端装设有机械臂驱动机构，该机械臂驱动机构与连接架连接带动该连接架转动，摘果机械臂与连接架固定连接，连接架上设有wifi远程监视摄像头。本实用新型操作方便，采摘效率高，不易对水果造成损伤。

Description

一种多足行走自动摘果机器人

技术领域

本实用新型涉及水果类采摘设备，具体地说是一种多足行走自动摘果机器人。

背景技术

健康的日常生活离不开水果，而富有营养的菠萝无疑是人民最佳选购之一。随着生活质量的提高，人民越来越注重饮食的健康和安全，而水果是健康饮食的保证，因此水果的需求不断增大，水果产业的发展前景很好。而水果的收获是水果产业最为重要的部分，所以做好水果的采摘工作尤为重要。

菠萝，又称凤梨，为著名热带水果，为多年生水果，乃我国四大名果之一。菠萝果实品质优良，营养丰富，含有大量的果糖，葡萄糖，维生素B、C，磷，柠檬酸和蛋白酶等物质，能分解蛋白质、帮助消化，有一定的利尿作用，对肾炎和高血压者有益，对支气管炎也有辅助疗效。菠萝香气浓厚，品质优美，随着菠萝的食用价值被发掘和提高，菠萝的需求在不断增大，但是人工采摘菠萝是一件很艰苦且效率较低的工作。众所周知，菠萝植株的叶片呈螺旋形排列，簇生于莲上，菠萝成熟时，叶片变为革质，呈剑状，有些菠萝品种的叶片边缘还会长出刺来，易扎伤人的手，同时，菠萝果皮有众多的花器，坚硬棘手。

目前，绝大多数菠萝的采摘是人工进行的，即用刀一个一个割断，并用肩膀将摘下的菠萝挑到路边进行装车。如此艰辛的采摘工作，让果农苦不堪言。每到菠萝的成熟期，采摘菠萝的劳动强度大大加大，这是菠萝产业发展的重大难题。如今，随着科学技术的快速发展，机械化产业的发展日新月异，实现水果产业的机械化迫不及待且有着重大的意义。水果的收获是水果生产的重要部分，但是每到采摘时期，艰辛的采摘工作，过低的采摘效率，造成果实由于过于成熟而无法适时收获，这让果农们吃尽了苦头。菠萝的釆收就是一个很典型的实例。为促进水果的发展，对水果采收机械化的研宄显得格外重要。

目前国内对采摘机械的研究还是以机械式采摘为主，采摘机器人的研究还刚刚起步。国内气动剪著名厂商有台湾郁馨公司的ST-360型气动剪。1992 年浙江金华农机所研究了由拖拉机操作的用于采摘水果的升降机，上升高度可达7m。2007年新疆机械研究院研制了我国第一台多功能果园作业机，即LG-1 型多功能果园作业机。这是一种集采摘、修剪、喷药、运输、动力发电等功能的自走式作业机。然而，对采摘作业的精确度较差，对水果容易造成较大的损伤，造成损失。

目前国外对采摘机械的研究是以采摘机器人为主。摘机器人主要由机械手、末端执行器、视觉识别系统和行走装置等四大系统组成，整个设备结构较为复杂，成本较高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多足行走自动摘果机器人，

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

一种多足行走自动摘果机器人，所述机器人包括底座、行走机构、连接杆及摘果机械臂，行走机构设置有至少四个，行走机构装在底座上，连接杆下端通过连接杆驱动机构装在底座上，底座上设有wifi视频远程监控遥控模块，连接杆上端装设有机械臂驱动机构，该机械臂驱动机构与连接架连接带动该连接架转动，摘果机械臂与连接架固定连接，连接架上设有wifi远程监视摄像头；

摘果机械臂包括刀柄架、齿轮摇柄和齿条刀片，刀柄架末端与连接架固定连接，齿条刀片上设有行程槽孔，齿条刀片活动装在刀柄架内且通过装在刀柄架上的固定柱穿过行程槽孔限定齿条刀片的移动行程，齿轮摇柄一端通过销钉转动装在刀柄架内且与齿条刀片啮合连接，齿轮摇柄的另一端装接有拉绳，连接架上设有卷绕器，拉绳连接在卷绕器上；

wifi视频远程监控遥控模块分别与行走机构、连接杆驱动机构、机械臂驱动机构和卷绕器通信连接。

所述齿条刀片上装接有复位弹簧，该复位弹簧一端装在齿条刀片上、另一端连接在刀柄架末端。

所述刀柄架的前端设有与齿条刀片匹配设置的橡胶皮刀口。

所述机械臂驱动机构包括机械臂舵机和转动框架，转动框架装接在机械臂舵机的输出轴。

所述连接杆驱动机构包括连接杆下驱动舵机和连接杆上驱动舵机，连接杆上驱动舵机装在连接杆下驱动舵机的驱动轴上，连接杆上驱动舵机通过框架与连接杆连接。

所述行走机构包括行走小腿杆、小腿杆驱动舵机、侧驱动舵机和固定舵机，固定舵机固定装在底座侧壁，固定舵机的输出轴装设有连接框架，侧驱动舵机与连接框架固定安装，侧驱动舵机的输出轴装接有转动连接架，小腿杆驱动舵机的输出轴与转动连接架装接，小腿杆与小腿杆驱动舵机固定连接。

所述行走小腿杆的底部装设有防滑垫块。

所述防滑垫块的上端还设有微动开关。

一种多足行走自动摘果机器人的控制方法，包括：

控制终端与机器人建立无线网络连接，wifi远程监视摄像头采集获取水果视频并传送给控制终端；

控制终端根据接收到的视频，发出命令，通过wifi视频远程监控遥控模块控制行走方向和行程，通过机械臂驱动机构调整刀柄架至适合的位置，控制卷绕器拉动拉绳带动齿条刀片采摘。

本实用新型行走平稳，有利于在坑坑洼洼的菠萝田地里行走，运动灵活，方便采摘工作，采摘效率高，不易对水果造成损伤。

附图说明

附图1为本实用新型立体结构示意图；

附图2为本实用新型摘果机械臂的立体结构示意图；

附图3为本实用新型摘果机械臂的局部分解示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如附图1-3所示，本实用新型揭示了一种多足行走自动摘果机器人，所述机器人包括底座1、行走机构、连接杆及摘果机械臂8，行走机构设置有六个，间隔均匀的设置在底座1侧壁，连接杆3下端通过连接杆驱动机构装在底座1上，底座1上设有wifi视频远程监控遥控模块，连接杆3上端装设有机械臂驱动机构，该机械臂驱动机构与连接架7连接带动该连接架7转动，摘果机械臂8与连接架7固定连接，连接架7上设有wifi远程监视摄像头11，利用wifi远程监视摄像头11实时监控采摘水果的视频，并且传送给相应的控制终端，比如手机、平板电脑等移动终端，控制终端可与机器人建立起无线网络连接，实现数据的接收以及命令的发送控制。

摘果机械臂8包括刀柄架81、齿轮摇柄84和齿条刀片82，刀柄架81末端与连接架7固定连接，齿条刀片82上设有行程槽孔85，齿条刀片82活动装在刀柄架81内且通过装在刀柄架81上的固定柱86穿过行程槽孔85限定齿条刀片82的移动行程，齿轮摇柄84一端通过销钉转动装在刀柄架81内且与齿条刀片82啮合连接，齿轮摇柄84的另一端装接有拉绳9，连接架7上设有卷绕器10，拉绳9连接在卷绕器10上。卷绕器10卷绕拉绳时，拉绳向卷绕器收缩，从而带动齿轮摇柄转动，进而带动与其啮合连接的齿条刀片朝向刀柄架前端的移动，由于齿条刀片上的行程槽孔具有一定行程限制，会被固定柱阻挡，因此，当移动到一定行程后，齿条刀片会被固定柱阻挡住，此时为最大行程。利用齿条刀片的移动，实现对水果的切断采摘。

wifi视频远程监控遥控模块分别与行走机构、连接杆驱动机构、机械臂驱动机构和卷绕器通信连接。

所述齿条刀片上装接有复位弹簧，该复位弹簧一端装在齿条刀片上、另一端连接在刀柄架末端。当齿条刀片前移后，复位弹簧被拉伸产生弹性势能，切断采摘动作完成后，此时卷绕器反转，松开拉绳，齿条刀片受到复位弹簧的回弹力而自动复位，带动齿轮摇柄转动，使齿轮摇柄回复初始位置。

所述刀柄架81的前端设有与齿条刀片匹配设置的橡胶皮刀口83，更加耐磨。

另外，所述机械臂驱动机构包括机械臂舵机61和转动框架62，转动框架62装接在机械臂舵机61的输出轴。利用机械臂舵机带动转动框架的上下转动，实现摘果机械臂的整体上下移动一定范围，能够更加精准的将待采摘的菠萝容纳在刀柄架内，方便采摘。

连接杆驱动机构包括连接杆下驱动舵机51和连接杆上驱动舵机52，连接杆上驱动舵机52装在连接杆下驱动舵机51的驱动轴上，连接杆上驱动舵机52通过框架53与连接杆3连接。连接杆下驱动舵机51带动连接杆上驱动舵机52实现水平方向的圆周转动，带动连接杆3的圆周转动。而连接杆上驱动舵机52则带动连接杆3在垂直方向的圆周转动，再配合机械臂驱动舵机驱动，使得摘果机械臂具有三个自由度的运动。

此外，所述行走机构包括行走小腿杆26、小腿杆驱动舵机25、侧驱动舵机23和固定舵机21，固定舵机21固定装在底座1侧壁，固定舵机21的输出轴装设有连接框架22，侧驱动舵机23与连接框架22固定安装，侧驱动舵机23的输出轴装接有转动连接架24，小腿杆驱动舵机25的输出轴与转动连接架24装接，行走小腿杆26与小腿杆驱动舵机25固定连接。行走小腿杆26的底部装设有防滑垫块27，通过防滑垫块能够更加平稳的行走。在防滑垫块的上端还设有微动开关，该微动开关与行走机构中的各个舵机连接，通过微动开关防滑垫块能够实现触地即停功能，保证机器人能更加平稳地行走。

另外，本方案中的多足行走自动摘果机器人，可与手机、平板电脑等移动终端建立起无线网络连接，

控制终端与机器人建立无线网络连接，wifi远程监视摄像头采集获取水果视频并传送给控制终端；

控制终端根据接收到的视频，发出命令，通过wifi视频远程监控遥控模块控制行走方向和行程，通过机械臂驱动机构和连接杆驱动机构调整刀柄架至适合的位置，控制卷绕器拉动拉绳带动齿条刀片采摘。

手机打开wifi连接该机器人发出的wifi信号，打开软件获取机器人摘果机械臂上的摄像头传送来的视频和遥控按钮页面，菠萝田地外的农民远程遥控该多足行走自动摘果机器人进入菠萝田，行走到菠萝前，遥控摘果机械臂进行采摘。手机屏幕上会出现摘果机械臂摄像头监控到的画面和遥控按钮，使得农民可以不用下田便能通过观看手机遥控机器人摘下菠萝，降低劳动强度，提升操作效率。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述机器人包括底座、行走机构、连接杆及摘果机械臂，行走机构设置有至少四个，行走机构装在底座上，连接杆下端通过连接杆驱动机构装在底座上，底座上设有wifi视频远程监控遥控模块，连接杆上端装设有机械臂驱动机构，该机械臂驱动机构与连接架连接带动该连接架转动，摘果机械臂与连接架固定连接，连接架上设有wifi远程监视摄像头；

摘果机械臂包括刀柄架、齿轮摇柄和齿条刀片，刀柄架末端与连接架固定连接，齿条刀片上设有行程槽孔，齿条刀片活动装在刀柄架内且通过装在刀柄架上的固定柱穿过行程槽孔限定齿条刀片的移动行程，齿轮摇柄一端通过销钉转动装在刀柄架内且与齿条刀片啮合连接，齿轮摇柄的另一端装接有拉绳，连接架上设有卷绕器，拉绳连接在卷绕器上；

wifi视频远程监控遥控模块分别与行走机构、连接杆驱动机构、机械臂驱动机构和卷绕器通信连接。

2.根据权利要求1所述的多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述齿条刀片上装接有复位弹簧，该复位弹簧一端装在齿条刀片上、另一端连接在刀柄架末端。

3.根据权利要求2所述的多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述刀柄架的前端设有与齿条刀片匹配设置的橡胶皮刀口。

4.根据权利要求3所述的多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述机械臂驱动机构包括机械臂舵机和转动框架，转动框架装接在机械臂舵机的输出轴。

5.根据权利要求4所述的多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述连接杆驱动机构包括连接杆下驱动舵机和连接杆上驱动舵机，连接杆上驱动舵机装在连接杆下驱动舵机的驱动轴上，连接杆上驱动舵机通过框架与连接杆连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述行走机构包括行走小腿杆、小腿杆驱动舵机、侧驱动舵机和固定舵机，固定舵机固定装在底座侧壁，固定舵机的输出轴装设有连接框架，侧驱动舵机与连接框架固定安装，侧驱动舵机的输出轴装接有转动连接架，小腿杆驱动舵机的输出轴与转动连接架装接，小腿杆与小腿杆驱动舵机固定连接。

7.根据权利要求6所述的多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述行走小腿杆的底部装设有防滑垫块。

8.根据权利要求7所述的多足行走自动摘果机器人，其特征在于，所述防滑垫块的上端还安装有微动开关。