CN208754731U - 一种摘苹果机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种摘苹果机器人。该摘苹果机器人包括抓取部，抓取部包括两个能够横向移动的半球状的夹爪，车架上表面后端固定有存储器，移动总成包括动轮组件，驱动轮组件固定于车架两侧面后端，导向轮组件固定于车架两侧面前端，若干个连接件中间均布铰接于车架两侧面下端，承重轮组件固定于连接件下端，连接件另一端和车架侧面上端设有减震弹簧，两个电机固定于车架后侧面两端，电机直联驱动轮组件。本实用新型具有在恶劣路况稳定行驶，采摘良品率高。

Description

一种摘苹果机器人

技术领域

本实用新型涉及采摘机器人，特别涉及一种摘苹果机器人。

背景技术

我国是苹果生产大国，苹果种植已成为西北丘陵地区一大主要产业。然而，当前我国水果采摘基本上都是手工进行的，采摘效率较低。近年来，随着农业机械化和自动化的发展，苹果自动采摘机器人的研究越来越受到关注。但目前摘苹果机器人的缺陷为：其一，苹果园路况大多凸凹不平，存在障碍物，行驶速度慢，且容易产生打滑；其二，机械手臂复杂，且覆盖范围窄；其三，末端采摘结构大多采用夹取，对果皮集中受力，容易损伤果皮，损伤果树枝条，而且采摘完毕，苹果外露在外部，容易被其它杂物损伤表面，造成次果残果较多；其四，采摘效率低，难以适应短时间大规模采摘。

实用新型内容

为了解决上述问题的一个或多个，本实用新型提供一种摘苹果机器人。

根据本实用新型的一个方面，该一种摘苹果机器人包括车架，车架上表面前端固定有机械手，机械手末端固定有抓取部，抓取部包括两个能够横向移动的半球状的夹爪，车架上表面后端固定有存储器，

移动总成包括两个电机、驱动轮组件、导向轮组件以及若干个承重轮组件、连接件，

驱动轮组件固定于车架两侧面后端，导向轮组件固定于车架两侧面前端，若干个托轮组件固定于车架两侧面上端中间，若干个连接件中间均布铰接于车架两侧面下端，承重轮组件固定于连接件下端，连接件另一端和车架侧面上端设有减震弹簧，

每条履带分别绕过车架一侧的驱动轮组件、承重轮组件下表面、导向轮组件以及托轮组件上表面，两个电机固定于车架后侧面两端，电机直联驱动轮组件。其有益效果是：其一，该设备的移动总成具有较大的驱动力，使采摘机器人在凹凸不平的地面上行走时具有良好的通过性能与稳定性；其二，在移动总成具有较大的离地间隙，防止机器人在移动时被石头等杂物卡住底盘，导致其丧失行动能力；其三，移动总成与地面的接触面积应该足够大，防止其陷入湿软的地面，具备较大的爬坡能力，能适应恶劣的地理环境；其四，该抓取部采用半球状夹爪，在采摘时，两个夹爪向内封闭能够自动切断枝条，避免了拉动枝条损伤果树，同时夹爪先包裹苹果，避免了采摘时夹爪果皮，以及后续移动时，损伤果子，采摘良品率高；其五，该结构具有减震弹簧，能够起到较好的减缓集中应力的效果，起到减小振动，在路面不平整的地方，减震弹簧能够使承重轮组件更好的适应地形，使车身倾斜角度变小，同时也起到胀紧履带的作用，当履带与履带销因为摩擦而间隙增大时，拉簧可以让其保持张紧状态，防止打滑。

在一些实施方式中，减震弹簧上端固定于连接杆，连接杆固定于车架侧面上端，

减震弹簧下端连接于滑动杆，滑动杆一端滑动连接于车架一侧，滑动杆另一端固定于连接件上端。

在一些实施方式中，车架中间设有若干个圆弧环状的滑道，滑动杆和滑道尺寸间隙配合，滑动杆另一端滑动连接在滑道内。其有益效果是：该设置使减震效果更加良好，动作更加柔和，无卡堵。

在一些实施方式中，履带为金属带，履带包含若干个履带片，履带片下端中间形成有凸起，履带片之间采用销针相连接成环形，相邻履带片两端下侧之间形成空腔。其有益效果是：金属履带适用于恶劣的工作环境，刚度高，强度好，耐性性能优越，而且具有良好的地面附着性，具有较大的摩擦阻力，能够产生较大的牵引力，产生在恶劣环境下更好的行走效果。

在一些实施方式中，驱动轮组件包括外驱动轮、内驱动轮以及驱动轴，外驱动轮和内驱动轮中心通过驱动轴相连接，驱动轴另一端连接电机，

外驱动轮和内驱动轮形状相同且外缘均圆周阵列有拨动齿，拨动齿和空腔相啮合。其有益效果是：该设置传动效果好，容易获得较大的驱动力，而且该设置结构简单，体积小。

在一些实施方式中，外驱动轮和内驱动轮外缘之间还圆周阵列若干个加强撑，加强撑的上表面低于凸起的下端。其有益效果是：加强撑使驱动轮组件具有更好的刚性，抗应力性能好，能够适应恶劣的行走环境。

在一些实施方式中，导向轮组件包括导向轴以及两个导向轮，导向轮为轴承，导向轴一端固定于车架的前端，

导向轴的另一端连接有两个导向轮，导向轮之间的间隙和凸起的宽度间隙配合。其有益效果是：导向轮保证了任何时刻都有两个以及以上的履带片的凸起在间隙内，防止履带滑落，导向效果好。

在一些实施方式中，托轮组件包括托轮轴以及两个托轮，托轮为轴承，托轮轴一端固定于车架一侧上端中间，

托轮轴的另一端连接有两个托轮，托轮之间的间隙大于凸起的宽度。其有益效果是：托轮能够减少了履带下垂而造成的驱动轮组件的动力损失。

在一些实施方式中，承重轮组件包括承重轴以及两个承重轮，承重轮为轴承，承重轴一端固定于连接件下端，

承重轴的另一端连接有两个承重轮，承重轮之间的间隙大于凸起的宽度。其有益效果是：该承重轮能够使履带接地压力分布均匀，行走更稳定。

在一些实施方式中，抓取部还包括支架，支架连接在机械手末端，支架中间固定有一个第一电动舵机，第一电动舵机的舵机臂两端分别连接有连杆一端，连杆另一端连接滑块，滑块前端连接夹爪，

第一电动舵机转动通过连杆带动滑块左右移动，进而使夹爪贴合夹紧果实或松开放下果实。其有益效果是：该装置具有较好的采摘效率，结构简单，体积小，适合于枝叶复杂的环境。

在一些实施方式中，支架前端设有滑轨，滑轨和滑块相配合，滑块沿滑轨左右移动。其有益效果是：该滑轨的导向性，保证了采摘具有更加优良的运动轨迹，采摘力度以及动作可控性好。

在一些实施方式中，机械手包括底座，底座固定在车架前端，底座上表面铰接第二电动舵机的舵盘，第二电动舵机的舵盘两侧固定有支撑臂，支撑臂中间铰接大臂末端，大臂连接小臂中间，小臂末端连接腕部，

支撑臂一侧固定有第三电动舵机，第三电动舵机的舵盘直联大臂的转轴，支撑臂另一侧固定有第四电动舵机，第四电动舵机通过驱动杆带动小臂连杆运动，小臂连杆连接小臂头端。其有益效果是：该机械手结构简单，覆盖范围广，运动平稳，阻力小，速度快。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式的一种摘苹果机器人的主视示意图；

图2为图1所示一种摘苹果机器人的俯视示意图；

图3为图1所示一种摘苹果机器人的左视示意图；

图4为图1所示一种摘苹果机器人的三维示意图；

图5为图4所示履带的三维示意图；

图6为图4所示抓取部的三维示意图；

图7为图4所示移动总成的三维示意图；

图8为图7所示驱动轮组件的三维示意图；

图9为图1所示机械手的三维示意图；

车架1，滑道11，履带2，履带片21，销针22，空腔23，凸起24，

抓取部3，夹爪30，支架31，第一电动舵机32，舵机臂321，连杆33，滑块34，滑轨35，存储器4，

机械手5，底座51，第二电动舵机52，支撑臂53，大臂54，第三电动舵机55，第四电动舵机56，小臂57，腕部58，驱动杆59，

移动总成6，电机61，驱动轮组件62，外驱动轮621，内驱动轮622，驱动轴623，拨动齿624，加强撑625，导向轮组件63，导向轴631，导向轮632，承重轮组件64，承重轴641，承重轮642，连接件65，托轮组件66，托轮轴661，托轮662，减震弹簧67，连接杆68，滑动杆69。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1至图9示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的一种摘苹果机器人。如图所示，该装置包括车架1，车架1上表面前端固定有机械手5，机械手5末端固定有抓取部3，抓取部3包括两个能够横向移动的半球状的夹爪30，车架1上表面后端固定有存储器4，

移动总成6包括两个电机61、驱动轮组件62、导向轮组件63以及若干个承重轮组件64、连接件65，

驱动轮组件62固定于车架1两侧面后端，导向轮组件63固定于车架1两侧面前端，若干个托轮组件66固定于车架1两侧面上端中间，若干个连接件65中间均布铰接于车架1两侧面下端，承重轮组件64固定于连接件65下端，连接件65另一端和车架1侧面上端设有减震弹簧67，

每条履带2分别绕过车架1一侧的驱动轮组件62、承重轮组件64下表面、导向轮组件63以及托轮组件66上表面，两个电机61固定于车架1后侧面两端，电机61直联驱动轮组件62。其有益效果是：其一，该设备的移动总成1具有较大的驱动力，使采摘机器人在凹凸不平的地面上行走时具有良好的通过性能与稳定性；其二，在移动总成1具有较大的离地间隙，防止机器人在移动时被石头等杂物卡住底盘，导致其丧失行动能力；其三，移动总成1与地面的接触面积应该足够大，防止其陷入湿软的地面，具备较大的爬坡能力，能适应恶劣的地理环境；其四，该抓取部3采用半球状夹爪30，在采摘时，两个夹爪30向内封闭能够自动切断枝条，避免了拉动枝条损伤果树，同时夹爪30先包裹苹果，避免了采摘时夹爪果皮，以及后续移动时，损伤果子，采摘良品率高；其五，该结构具有减震弹簧67，能够起到较好的减缓集中应力的效果，起到减小振动，在路面不平整的地方，减震弹簧67能够使承重轮组件64更好的适应地形，使车身倾斜角度变小，同时也起到胀紧履带2的作用，当履带2与履带销因为摩擦而间隙增大时，拉簧可以让其保持张紧状态，防止打滑。

优选的，减震弹簧67上端固定于连接杆68，连接杆68固定于车架1侧面上端，

减震弹簧67下端连接于滑动杆69，滑动杆69一端滑动连接于车架1一侧，滑动杆69另一端固定于连接件65上端。

优选的，车架1中间设有若干个圆弧环状的滑道11，滑动杆69和滑道11尺寸间隙配合，滑动杆69另一端滑动连接在滑道11内。该设置使减震效果更加良好，动作更加柔和，无卡堵。

优选的，履带2为金属带，履带2包含若干个履带片21，履带片21下端中间形成有凸起24，履带片21之间采用销针22相连接成环形，相邻履带片21两端下侧之间形成空腔23。金属履带适用于恶劣的工作环境，刚度高，强度好，耐性性能优越，而且具有良好的地面附着性，具有较大的摩擦阻力，能够产生较大的牵引力，产生在恶劣环境下更好的行走效果。

优选的，驱动轮组件62包括外驱动轮621、内驱动轮622以及驱动轴623，外驱动轮621和内驱动轮622中心通过驱动轴623相连接，驱动轴623另一端连接电机61，

外驱动轮621和内驱动轮622形状相同且外缘均圆周阵列有拨动齿624，拨动齿624和空腔23相啮合。该设置传动效果好，容易获得较大的驱动力，而且该设置结构简单，体积小。

优选的，外驱动轮621和内驱动轮622外缘之间还圆周阵列若干个加强撑625，加强撑625的上表面低于凸起24的下端。加强撑625使驱动轮组件62具有更好的刚性，抗应力性能好，能够适应恶劣的行走环境。

优选的，导向轮组件63包括导向轴631以及两个导向轮632，导向轮632为轴承，导向轴631一端固定于车架1的前端，

导向轴631的另一端连接有两个导向轮632，导向轮632之间的间隙和凸起24的宽度间隙配合。导向轮632保证了任何时刻都有两个以及以上的履带片21的凸起24在间隙内，防止履带滑落，导向效果好。

优选的，托轮组件66包括托轮轴661以及两个托轮662，托轮662为轴承，托轮轴661一端固定于车架1一侧上端中间，

托轮轴661的另一端连接有两个托轮662，托轮662之间的间隙大于凸起24的宽度。托轮662能够减少了履带2下垂而造成的驱动轮组件62的动力损失。

优选的，承重轮组件64包括承重轴641以及两个承重轮642，承重轮642为轴承，承重轴641一端固定于连接件65下端，

承重轴641的另一端连接有两个承重轮642，承重轮642之间的间隙大于凸起24的宽度。该承重轮642能够使履带2接地压力分布均匀，行走更稳定。

优选的，抓取部3还包括支架31，支架31连接在机械手5末端，支架31中间固定有一个第一电动舵机32，第一电动舵机32的舵机臂321两端分别连接有连杆33一端，连杆33另一端连接滑块34，滑块34前端连接夹爪30，

第一电动舵机32转动通过连杆33带动滑块34左右移动，进而使夹爪30贴合夹紧果实或松开放下果实。该装置具有较好的采摘效率，结构简单，体积小，适合于枝叶复杂的环境。

优选的，支架31前端设有滑轨35，滑轨35和滑块34相配合，滑块34沿滑轨35左右移动。该滑轨35的导向性，保证了采摘具有更加优良的运动轨迹，采摘力度以及动作可控性好。

优选的，机械手5包括底座51，底座51固定在车架1前端，底座51上表面铰接第二电动舵机52的舵盘，第二电动舵机52的舵盘两侧固定有支撑臂53，支撑臂53中间铰接大臂54末端，大臂54连接小臂57中间，小臂57末端连接腕部58，

支撑臂53一侧固定有第三电动舵机55，第三电动舵机55的舵盘直联大臂54的转轴，支撑臂53另一侧固定有第四电动舵机55，第四电动舵机56通过驱动杆59带动小臂连杆50运动，小臂连杆50连接小臂57头端。该机械手5结构简单，覆盖范围广，运动平稳，阻力小，速度快。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种摘苹果机器人，其特征在于，包括车架(1)，所述车架(1)上表面前端固定有机械手(5)，所述机械手(5)末端固定有抓取部(3)，所述抓取部(3)包括两个能够横向移动的半球状的夹爪(30)，所述车架(1)上表面后端固定有存储器(4)，

移动总成(6)包括两个电机(61)、驱动轮组件(62)、导向轮组件(63)以及若干个承重轮组件(64)、连接件(65)，

所述驱动轮组件(62)固定于所述车架(1)两侧面后端，所述导向轮组件(63)固定于所述车架(1)两侧面前端，若干个托轮组件(66)固定于所述车架(1)两侧面上端中间，若干个所述连接件(65)中间均布铰接于所述车架(1)两侧面下端，所述承重轮组件(64)固定于所述连接件(65)下端，所述连接件(65)另一端和所述车架(1)侧面上端设有减震弹簧(67)，

每条履带(2)分别绕过所述车架(1)一侧的所述驱动轮组件(62)、所述承重轮组件(64)下表面、所述导向轮组件(63)以及所述托轮组件(66)上表面，两个所述电机(61)固定于所述车架(1)后侧面两端，所述电机(61)直联所述驱动轮组件(62)。

2.根据权利要求1所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述减震弹簧(67)上端固定于连接杆(68)，所述连接杆(68)固定于所述车架(1)侧面上端，

所述减震弹簧(67)下端连接于滑动杆(69)，所述滑动杆(69)一端滑动连接于所述车架(1)一侧，所述滑动杆(69)另一端固定于所述连接件(65)上端。

3.根据权利要求2所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述车架(1)侧面中间设有若干个圆弧环状的滑道(11)，所述滑动杆(69)和所述滑道(11)尺寸间隙配合，所述滑动杆(69)另一端滑动连接在所述滑道(11)内。

4.根据权利要求1所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述履带(2)为金属带，所述履带(2)包含若干个履带片(21)，所述履带片(21)下端中间形成有凸起(24)，所述履带片(21)之间采用销针(22)相连接成环形，相邻所述履带片(21)两端下侧之间形成空腔(23)。

5.根据权利要求4所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述驱动轮组件(62)包括外驱动轮(621)、内驱动轮(622)以及驱动轴(623)，所述外驱动轮(621)和所述内驱动轮(622)中心通过所述驱动轴(623)相连接，所述驱动轴(623)另一端连接所述电机(61)，

所述外驱动轮(621)和所述内驱动轮(622)形状相同且外缘均圆周阵列有拨动齿(624)，所述拨动齿(624)和所述空腔(23)相啮合，

所述外驱动轮(621)和所述内驱动轮(622)外缘之间还圆周阵列若干个加强撑(625)，所述加强撑(625)上表面低于所述凸起(24)的下端。

6.根据权利要求4所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述导向轮组件(63)包括导向轴(631)以及两个导向轮(632)，所述导向轴(631)一端固定于所述车架(1)的前端，

所述导向轴(631)的另一端连接有两个所述导向轮(632)，所述导向轮(632)之间的间隙和所述凸起(24)的宽度间隙配合。

7.根据权利要求4所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述托轮组件(66)包括托轮轴(661)以及两个托轮(662)，所述托轮轴(661)一端固定于所述车架(1)一侧上端中间，

所述托轮轴(661)的另一端连接有两个所述托轮(662)，所述托轮(662)之间的间隙大于所述凸起(24)的宽度，

所述承重轮组件(64)包括承重轴(641)以及两个承重轮(642)，所述承重轴(641)一端固定于所述连接件(65)下端，

所述承重轴(641)的另一端连接有两个所述承重轮(642)，所述承重轮(642)之间的间隙大于所述凸起(24)的宽度。

8.根据权利要求1所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述抓取部(3)还包括支架(31)，所述支架(31)连接在所述机械手(5)末端，所述支架(31)中间固定有一个第一电动舵机(32)，所述第一电动舵机(32)的舵机臂(321)两端分别连接有连杆(33)一端，所述连杆(33)另一端连接滑块(34)，所述滑块(34)前端连接所述夹爪(30)，

所述第一电动舵机(32)转动通过所述连杆(33)带动所述滑块(34)左右移动，进而使所述夹爪(30)贴合夹紧果实或松开放下果实。

9.根据权利要求8所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述支架(31)前端设有滑轨(35)，所述滑轨(35)和所述滑块(34)相配合，所述滑块(34)沿所述滑轨(35)左右移动。

10.根据权利要求1所述的一种摘苹果机器人，其特征在于，所述机械手(5)包括底座(51)，所述底座(51)固定在所述车架(1)前端，所述底座(51)上表面铰接第二电动舵机(52)的舵盘，所述第二电动舵机(52)的舵盘两侧固定有支撑臂(53)，所述支撑臂(53)中间铰接大臂(54)末端，所述大臂(54)连接小臂(57)中间，所述小臂(57)末端连接腕部(58)，

所述支撑臂(53)一侧固定有第三电动舵机(55)，所述第三电动舵机(55)的舵盘直联所述大臂(54)的转轴，所述支撑臂(53)另一侧固定有第四电动舵机(56)，所述第四电动舵机(56)通过驱动杆(59)带动小臂连杆(50)运动，所述小臂连杆(50)连接所述小臂(57)头端。