CN213999511U - 一种教学用采摘竞赛机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种教学用采摘竞赛机器人，包括底盘，所述底盘两侧对称设有行走轮，所述底盘表面后部固定放置有储物筐，底盘表面前部固定连接有旋转云台，所述旋转云台顶部连接有机械臂结构，所述机械臂结构包括长臂和短臂，所述长臂与旋转云台之间通过大舵机连接，大舵机固定在旋转云台顶部，所述长臂与短臂之间通过小舵机连接，所述短臂远离小舵机的一端连接固定有采摘舵机，采摘舵机远离短臂的一侧固定连接有调节舵机，所述调节舵机的转轴连接有固定架，所述固定架上安装有采摘机械手。本实用新型制作成本低，同时能适应竞赛场地，完成竞赛任务，更加直观方便的向学生展示竞赛地图及竞赛内容，便于教师对学生进行讲解。

Description

一种教学用采摘竞赛机器人

技术领域

本实用新型属于农业采摘技术领域，具体涉及一种教学用采摘竞赛机器人。

背景技术

采摘竞赛机器人项目作为农业服务机器人板块的重要部分，是中国机器人大赛的一个子项目，其需要在竞赛地图中完成成熟果实的采摘，在地图中成熟果实为红色，未成熟果实为绿色，并将采摘的成熟果实置于储物筐并运送至地图终点处。比赛的地图分为A、B、C三个区域，A区为基础设施完备采摘区，区域内有6个红色成熟果实及行走引导线，在采摘地点A2、A3、A4有提示线；B区为基础设施不够齐全或发生故障区，区域内有4个红色成熟果实，2个绿色未成熟果实，位置固定，有行走引导线，采摘地点B2、B3、B4无提示线；C 区为开放果园区，在果树的6个不同位置随机分布3个红色成熟果实与3个绿色未成熟果实无行走引导线，采摘地点C2、C3、C4、C6有提示线。为了帮助学生更好、更容易的熟悉比赛场地，了解比赛的内容，故设计一款教学用的采摘机器人。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种教学用采摘竞赛机器人，它设计合理，能有效完成竞赛任务，从而帮助学生理解竞赛地图和竞赛内容。

本实用新型所采用的技术方案是：一种教学用采摘竞赛机器人，包括底盘，所述底盘两侧对称设有行走轮，每个行走轮分别连接有一个驱动电机，所述底盘表面后部固定放置有储物筐，底盘表面前部固定连接有旋转云台，所述旋转云台顶部连接有机械臂结构，所述机械臂结构包括长臂和短臂，所述长臂与旋转云台之间通过大舵机连接，大舵机固定在旋转云台顶部，所述长臂与短臂之间通过小舵机连接，所述短臂远离小舵机的一端连接固定有采摘舵机，采摘舵机远离短臂的一侧固定连接有调节舵机，所述调节舵机的转轴连接有固定架，所述固定架上安装有采摘机械手。

作为优选，所述采摘机械手包括竖直设置的三组卡爪，三组卡爪分别位于固定架的顶部、中部和底部，位于固定架顶部和底部的两组卡爪的端部设有相互啮合的齿轮，两组齿轮分别固定连接在固定架的顶部和底部，所述固定架上固定连接有双头电机，双头电机的两个输出轴分别与两组齿轮连接，位于固定架中部的一卡爪的端部与固定架转动连接。

作为优选，三组卡爪的外壁处还装有防护板。

作为优选，三组卡爪的内侧设有防滑凸棱。

作为优选，所述旋转云台包括旋转支撑架，旋转支撑架顶部中心设有转动盘，转动盘底部固定连接有转动电机，所述转动电机固定在旋转支撑架上，所述大舵机通过连接件与转动盘表面固定连。

本实用新型的有益效果在于：

(1)通过长臂、短臂、大舵机、小舵机、采摘舵机和调节舵机的配合，通过长臂、短臂、大舵机、小舵机和采摘舵机实现了机械臂竖直方向的多角度调节摆动，同时还通过调节舵机实现了水平方向的采摘角度调节，使得机械臂结构的调节更加快捷和精准；

(2)通过旋转云台的转动，实现了机械臂结构的转向，便于进行采摘，并在采摘后将成熟果实放入储物筐中，保证了采摘的稳定性及高效性；

(3)机械手采用三组卡爪实现，避免了单一卡爪在抓取后容易滑脱的问题，增强了果实抓取的稳定性。

本实用新型制作成本低，同时能适应竞赛场地，完成竞赛任务，更加直观方便的向学生展示竞赛地图及竞赛内容，便于教师对学生进行讲解。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型机械手的结构示意图；

图3为本实用新型机械臂结构的示意图；

图4为本实用新型旋转云台的结构示意图；

图5为竞赛场地地图。

图中：1、底盘；2、行走轮；3、驱动电机；4、光电传感器；5、灰度传感器；6、储物筐；7、旋转云台；8、长臂；9、短臂；10、大舵机；11、小舵机；12、采摘舵机；13、调节舵机；14、固定架；15、采摘机械手；151、卡爪；152、齿轮；153、双头电机；154、防护板；155、防滑凸棱；156、安装支架；157、识别相机；701、旋转支撑架；702、转动盘；703、转动电机；704、连接件。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供的教学用采摘竞赛机器人，包括底盘1，所述底盘1两侧对称设有行走轮2，每个行走轮2分别连接有一个驱动电机3，所述底盘1底面前部两侧还对称设有光电传感器4，底盘1底部前侧还安装有灰度传感器5；驱动电机3用于驱动行走轮2行走，光电传感器4用于在行走过程中检测两旁的待采摘植株，灰度传感器5用于检测地面行进标识线，对机器人的行走起导航作用；

所述底盘1表面后部固定放置有储物筐6，底盘1表面前部固定连接有旋转云台7，即底盘1表面前部固定连接有旋转支撑架701，旋转支撑架701顶部中心设有转动盘702，转动盘702底部固定连接有转动电机703，所述转动电机703固定在旋转支撑架701上；

所述转动盘702表面通过连接件704固定连接有大舵机10，大舵机10上连接有长臂8，长臂8与短臂9之间通过小舵机11连接，大舵机10和小舵机 11能使得长臂8和短臂9在竖直方向上进行摆动，从而调节长臂8和短臂9 的角度；

所述短臂9远离长臂8的一端连接有采摘舵机12，采摘舵机12远离短臂的一侧固定连接有调节舵机13，调节舵机13与固定架14连接，固定架14上安装有采摘机械手15，由此可得出采摘舵机12直接调节采摘机械手15在竖直方向的角度，而调节舵机13则调节采摘机械手15在水平方向的角度，使得采摘机械手15实现水平和竖直多角度的调节，提高了抓取果实的精确度；

所述采摘机械手15包括竖直设置的三组卡爪151，三组卡爪151分别位于固定架14的顶部、中部和底部，位于固定架14顶部和底部的两组卡爪151的端部设有相互啮合的齿轮152，所述固定架14上安装有双头电机153，双头电机153的一个输出轴从固定架14顶部穿出，并与位于固定架14顶部的一组卡爪151的端部的相互啮合的其中一个齿轮152连接固定，另一个输出轴从固定架14底部穿出，并与位于固定架14底部的一组卡爪151的端部的相互啮合的其中一个齿轮152连接固定，使得这两组卡爪151分别固定安装与固定架14 的顶部和底部，并通过双头电机153的驱动，带动两组齿轮152做相对转动，即使得两组卡爪151作同步的开合、闭合动作，位于固定架14中部的卡爪151 与固定架14转动连接，同时三组卡爪151通过竖直的连接杆进行连接，使得位于固定架14中部的卡爪151被另外两组卡爪151带动，做同步的开合、闭合动作，从而实现整个采摘机械手15的抓取闭合或松开开合的动作状态；三组卡爪151的外壁处还装有防护板154，三组卡爪151的内壁上设有防滑凸棱 155；同时固定架14前侧固定有安装支架156，安装支架156上固定连接有识别相机157，识别相机157用于识别果实是否成熟。

工作原理：

机器人从竞赛地图出发点出发，通过灰度传感器5识别地面标识线，使得机器人沿地面标识线行走，行走过程中通过光电传感器4检测行径路线两旁的采摘植株，当光电传感器4检测到待采摘植株后，机器人停止行走，转动电机 703工作，带动机械臂结构和采摘结构进行旋转，在旋转的过程中通过识别电机识别需要采摘的果实是否成熟，若是成熟果实，则根据果实位置调节机械臂结构，使得采摘机械手15不断的接近果实，最终位于采摘机械手15的抓取中心，控制双头电机153工作，带动采摘机械手15闭合实现抓取，抓取后通过转动电机703带动转动盘702旋转，并通过机械臂结构调节位置，使得采摘机械手15位于储物筐6上方，然后松开采摘机械手15，使得果实落入储物筐6 内，完成一次采摘；机器人继续行走，依次往复的进行采摘工作，最后行走至地图终点，完成比赛。

以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型所提供的技术方案和实用新型构思进行的改造和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种教学用采摘竞赛机器人，其特征在于：包括底盘(1)，所述底盘(1)两侧对称设有行走轮(2)，每个行走轮(2)分别连接有一个驱动电机(3)，所述底盘(1)表面后部固定放置有储物筐(6)，底盘(1)表面前部固定连接有旋转云台(7)，所述旋转云台(7)顶部连接有机械臂结构，所述机械臂结构包括长臂(8)和短臂(9)，所述长臂(8)与旋转云台(7)之间通过大舵机(10)连接，大舵机(10)固定在旋转云台(7)顶部，所述长臂(8)与短臂(9)之间通过小舵机(11)连接，所述短臂远离小舵机(11)的一端连接固定有采摘舵机(12)，采摘舵机(12)远离短臂的一侧固定连接有调节舵机(13)，所述调节舵机(13)的转轴连接有固定架(14)，所述固定架(14)上安装有采摘机械手(15)。

2.根据权利要求1所述的一种教学用采摘竞赛机器人，其特征在于：所述采摘机械手(15)包括竖直设置的三组卡爪(151)，三组卡爪(151)分别位于固定架(14)的顶部、中部和底部，位于固定架(14)顶部和底部的两组卡爪(151)的端部设有相互啮合的齿轮(152)，两组齿轮(152)分别固定连接在固定架(14)的顶部和底部，所述固定架(14)上固定连接有双头电机(153)，双头电机(153)的两个输出轴分别与两组齿轮(152)连接，位于固定架(14)中部的一卡爪(151)的端部与固定架(14)转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种教学用采摘竞赛机器人，其特征在于：三组卡爪(151)的外壁处还装有防护板(154)。

4.根据权利要求2或3所述的一种教学用采摘竞赛机器人，其特征在于：三组卡爪(151)的内侧设有防滑凸棱(155)。

5.根据权利要求4所述的一种教学用采摘竞赛机器人，其特征在于：所述旋转云台(7)包括旋转支撑架(701)，旋转支撑架(701)顶部中心设有转动盘(702)，转动盘(702)底部固定连接有转动电机(703)，所述转动电机(703)固定在旋转支撑架(701)上，所述大舵机(10)通过连接件(704)与转动盘(702)表面固定连。

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