CN215819412U - 一种采摘机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种采摘机器人，涉及农业设备领域。包括：车架、采摘装置和用于驱动采摘装置升降的升降装置；升降装置设于车架。本实用新型升降装置带动采摘装置上下移动，采摘装置能够对菠萝自动进行采摘；采摘机器人采摘过程不磕碰菠萝，成本低，效率高。

Description

一种采摘机器人

技术领域

本实用新型涉及农业设备领域，具体而言，涉及一种采摘机器人。

背景技术

菠萝是生活中比较常见的一种水果，它体表带有芒刺，生长在地面。目前，国内的菠萝采摘以人工采摘为主。由于菠萝的成熟极具季节性，所以到了菠萝成熟季节，需要大量人手对菠萝进行采摘，采摘菠萝时需要轻拿轻放，人工采摘容易造成菠萝被磕碰，导致菠萝的质量下降。操作人员采摘时，手容易被菠萝芒刺扎伤。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采摘机器人，其能够对菠萝自动进行采摘，不磕碰菠萝，成本低，效率高。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种采摘机器人，包括车架、采摘装置和用于驱动采摘装置升降的升降装置；升降装置设于车架。

在本实用新型的一些实施例中，上述升降装置数量为多个；任一升降装置包括导杆、丝杠电机和升降台；导杆和丝杠电机均固定于车架；导杆穿过升降台，升降台设有螺纹孔，升降台与丝杠电机的螺杆螺纹连接。

在本实用新型的一些实施例中，上述采摘装置包括coreXY机构和机械臂，coreXY机构设于升降台；coreXY机构包括第二滑块，机械臂与第二滑块可拆卸连接。

在本实用新型的一些实施例中，上述采摘装置包括紧固件，紧固件穿过机械臂并与第二滑块连接。

在本实用新型的一些实施例中，上述机械臂设有第一机械爪和第二机械爪；机械臂远离第二滑块的一端设有舵机；第一机械爪一端与机械臂铰接，第一机械爪另一端为自由端；第二机械爪一端与舵机的转轴连接，第二机械爪的另一端为自由端；第一机械爪设有第一卡齿，第二机械爪设有第二卡齿，第一卡齿与第二卡齿传动连接。

在本实用新型的一些实施例中，上述还包括上方开口的收集箱；收集箱设于车架，收集箱底部与机械臂相邻的一侧设有滑坡；收集箱底部倾斜。

在本实用新型的一些实施例中，上述还包括多个驱动轮；驱动轮设于车架，任一驱动轮设有驱动电机。

在本实用新型的一些实施例中，上述还包括控制装置；控制装置包括控制模块、无线传输模块、控制终端和电源；舵机、丝杠电机、驱动电机、无线传输模块和电源均与控制模块电连接；无线传输模块与控制终端无线连接。

在本实用新型的一些实施例中，上述车架设有安装板，控制模块、无线传输模块和电源均设于安装板。

在本实用新型的一些实施例中，上述还包括防护罩；防护罩一端与安装板铰接，防护罩另一端为自由端；控制模块、无线传输模块和电源均位于防护罩内部。

相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本实用新型升降装置带动采摘装置上下移动，采摘装置能够对菠萝自动进行采摘；采摘机器人采摘过程不磕碰菠萝，成本低，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例采摘机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例采摘机器人去掉收集箱和驱动轮的结构示意图；

图3为本实用新型实施例采摘装置的部分结构示意图；

图4为本实用新型实施例机械臂的结构示意图；

图5为本实用新型实施例收集箱的结构示意图；

图6为本实用新型实施例的原理图；

图7为本实用新型采摘装置平移的原理图；

图8为本实用新型实施例第一机械爪和第二机械爪的结构示意图。

图标：1-车架；2-升降装置；3-导杆；4-丝杠电机；5-升降台；6-第一连杆；7-第二连杆；8-第二滑块；9-导轮；10-传送带；11-步进电机；12-机械臂；13-第一视觉传感器；14-收集箱；15-驱动轮；16-第二视觉传感器；17-安装板；18-第一滑块；19-舵机；20-紧固件；21-第一机械爪；22-第二机械爪；23-第一卡齿；24-第二卡齿；25-防护罩。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”等术语并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种采摘机器人，包括车架1、采摘装置和用于驱动采摘装置升降的升降装置2；升降装置2设于车架1。

在本实施例中，采摘菠萝时，车架1位于菠萝上方，升降装置2下降带动采摘装置接近菠萝，采摘装置再对菠萝进行夹取，夹住菠萝后，升降装置2再带动采摘装置上移，采摘装置将菠萝释放于收集箱14。

在本实施例中，参照图1和图2，升降装置2数量可为多个；任一升降装置2包括导杆3、丝杠电机4和升降台5；导杆3和丝杠电机4均固定于车架1；导杆3穿过升降台5，升降台5设有螺纹孔，升降台5与丝杠电机4的螺杆螺纹连接。

升降装置2设于车架1的左右两侧，安装升降装置2时，需要先将采摘装置与升降台5的装配完成，再将导杆3和丝杠电机4的丝杠穿过升降台5。在同一升降装置2中，丝杠电机4可位于一对导杆3中间，保证升降台5沿导杆3上升时不会出现倾斜。假如丝杠电机4与升降台5的某一端连接，丝杠电机4位于一对导杆3的旁边，丝杠电机4对升降台5的作用力不平衡，容易导致升降台5卡死。

安装时需要保证左右两侧升降台5高度相同，避免采摘装置上升时出现倾斜或卡死的情况。左右两侧的丝杠电机4转速和转向相同，且同时起步，同时停止，保证采摘装置一致处于水平状态。丝杠电机4正向转动，升降台5便沿丝杠上移，丝杠电机4反向转动，升降台5沿丝杠下移。

在本实施例中，如图1-图4所示，采摘装置包括coreXY机构和机械臂12，coreXY机构设于升降台5；coreXY机构包括第二滑块8，机械臂12与第二滑块8可拆卸连接。需要说明的是，coreXY机构为现有技术。

详细地，如图3和图7所示，coreXY机构包括第一连杆6、第二连杆7、第二滑块8、多个导轮9和多条传送带10；一对第一连杆6设于升降台5，任一第一连杆6设有第一滑块18，第一滑块18与第一连杆6滑动连接；一对第二连杆7设于第一滑块18，第二滑块8滑动设于第二连杆7；升降台5设有步进电机11；升降台5和第一滑块18均与导轮9活动连接；步进电机11、第二滑块8和导轮9均与传送带10传动连接。

其中一个升降台5的两端均设有步进电机11，另一个升降台5的两端均设有一对导轮9；传送带10的数量可为两条，两条传送带10分别处于上下两个平面；传送带10的两端分别与第二滑块8的两端固定，传送带10其中一侧设有凸齿，步进电机11的转轴设有齿轮，齿轮与传送带10啮合，两个步进电机11分别与一条传送带10传动连接。

第一滑块18和第二滑块8的移动原理：如图7所示，设其中一条传送带10的移动距离为A，另一条传送带10的移动距离为B，采摘装置的中心为原点，第二滑块8横向移动为x，第二滑块8纵向移动为y，两个步进电机11逆时针旋转为正方向，则：

在图7中，当两个步进电机11同时逆时针转动，第二滑块8向右移动；两个步进电机11同时顺时针转动，第二滑块8向左移动；左侧步进电机11逆时针转动，右侧步进电机11顺时针转动，第二滑块8向上移动；左侧步进电机11顺时针转动，右侧步进电机11逆时针转动，第二滑块8向下移动。第二滑块8上下移动时，传送带10会带动第一滑块18沿第一连杆6滑移；第二滑块8沿第二连杆7滑移便能实现左右移动。

在本实施例中，采摘装置包括紧固件20，多个紧固件20穿过机械臂12并与第二滑块8连接。紧固件20设有螺纹，第二滑块8设有螺纹孔，紧固件20与第二滑块8螺纹连接。紧固件20可为螺栓，机械臂12设有与螺纹孔对应的通孔。

在本实施例中，如图4和图8所示，机械臂12设有第一机械爪21和第二机械爪22；机械臂12远离第二滑块8的一端设有舵机19；第一机械爪21一端与机械臂12铰接，第一机械爪21另一端为自由端；第二机械爪22一端与舵机19的转轴连接，第二机械爪22的另一端为自由端；第一机械爪21设有第一卡齿23，第二机械爪22设有第二卡齿24，第一卡齿23与第二卡齿24传动连接。当舵机19转动，第一机械爪21随舵机19的转轴旋转，第一卡齿23与第二卡齿24传动，使得第二机械爪22与第一机械爪21同步转动。舵机19正向转动实现第一机械爪21和第二机械爪22合拢，舵机19反向转动实现第一机械爪21和第二机械爪22张开。

在本实施例中，如图1和图5所示，还包括上方开口的收集箱14；收集箱14设于车架1，收集箱14底部与机械臂12相邻的一侧设有滑坡；收集箱14底部倾斜。

在本实施例中，机械臂12设有第一视觉传感器13，用于捕捉菠萝的具体位置。第一视觉传感器13将录像传送至控制模块，控制模块再控制步进电机11、丝杠电机4和机械臂12工作，保证机械臂12能准确将菠萝夹取。

详细地，收集箱14主要用于收集菠萝。当机械臂12夹取菠萝后，机械臂12会移动至车架1投影的中心，保证机械臂12上移过程中不会与车架1发生干涉。丝杠电机4转动，升降台5向上移动，当第一视觉传感器13检测到菠萝高于收集箱14，升降台5停止上移，此时，步进电机11转动，控制第二滑块8向前移动，当第一视觉传感器13检测到菠萝位于收集箱14的收纳槽的正上方，控制模块控制机械臂12释放菠萝。菠萝掉入收集箱14，并沿滑坡向收集箱14的两侧滚动，由于收集箱14底部倾斜，菠萝最终滚动到收集箱14的后方。需要说明的是，这里的前后指图5中的CD方向。

在本实施例中，如图1所示，还包括多个驱动轮15和多个第二视觉传感器16；驱动轮15设于车架1，任一驱动轮15设有驱动电机；第二视觉传感器16设于车架1上方。

详细地，驱动轮15可为麦克纳姆轮，麦克纳姆轮可以实现车架1全方向移动，车架1左右移动时，车架1不需要转向就可以整体横向移动。麦克纳姆轮直径可为110-130毫米。由于麦克纳姆轮属于现有技术，这里不再对麦克纳姆轮的结构和原理进行赘述。

在本实施例中，参考图6，还包括控制装置；控制装置包括控制模块、无线传输模块、控制终端和电源；控制装置还包括第一视觉传感器13、第二视觉传感器16；第一视觉传感器13、第二视觉传感器16、舵机19、丝杠电机4、驱动电机、无线传输模块和电源均与控制模块电连接；无线传输模块与控制终端无线连接。

详细地，控制模块可为单片机STM32F103，驱动电机可为直流无刷电机46BLF60-240，第一视觉传感器13可为单目摄像头OV7670，第二视觉传感器16可为OV9732，无线传输模块可为wifi模块或蓝牙模块，控制终端可为手机。

采摘菠萝时，第二视觉传感器16将道路的录像信息传递至控制模块，控制模块对车架1的行动路径进行规划，控制模块再控制驱动电机转动，保证驱动轮15将车架1移动至靠近菠萝的位置。机械臂12由升降台5带动移至车架1的下方，此时，第一视觉传感器13对菠萝的位置进行捕捉和确认，控制模块控制驱动电机和步进电机11转动，车架1移动，同时机械臂12也随第二滑块8移动，保证机械臂12能准确夹取菠萝。采摘机器人既能由控制模块自动控制，也可通过手机控制。操作人员向手机输入具体的动作信号，比如控制驱动轮15前进，信号由手机传送至无线传输模块，无线传输模块再将信号传递至控制模块，控制模块控制驱动轮15前进。

在本实施例中，车架1设有安装板17，控制模块、无线传输模块和电源均设于安装板17。驱动电机和丝杠电机4的电线可设置在车架1四周的支柱，步进电机11、舵机19和第一视觉传感器13的电线需要预留一定的长度，保证采摘装置上下移动时，电线不会发生拉扯。

在本实施例中，还包括防护罩25；防护罩25一端与安装板17铰接，防护罩25另一端为自由端；控制模块、无线传输模块和电源均位于防护罩25内部。防护罩25可保护电子器件不受周围环境中的杂质影响，避免采摘机器人工作受影响。

综上，本实用新型的实施例提供一种采摘机器人：

包括车架1、升降装置2、采摘装置和控制装置；升降装置2和控制装置均设于车架1，采摘装置设于升降装置2；升降装置2和采摘装置均与控制装置电连接。本实用新型升降装置2带动采摘装置上下移动，采摘装置能够对菠萝自动进行采摘；采摘机器人采摘过程不磕碰菠萝，成本低，效率高。

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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种采摘机器人，其特征在于，包括车架、采摘装置和用于驱动所述采摘装置升降的升降装置；所述升降装置设于所述车架；所述升降装置数量为多个；任一所述升降装置包括导杆、丝杠电机和升降台；所述导杆和所述丝杠电机均固定于所述车架；所述导杆穿过所述升降台，所述升降台设有螺纹孔，所述升降台与所述丝杠电机的螺杆螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的采摘机器人，其特征在于，所述采摘装置包括coreXY机构和机械臂，所述coreXY机构设于所述升降台；所述coreXY机构包括第二滑块，所述机械臂与所述第二滑块可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的采摘机器人，其特征在于，所述采摘装置包括紧固件，所述紧固件穿过所述机械臂并与所述第二滑块连接。

4.根据权利要求3所述的采摘机器人，其特征在于，所述机械臂设有第一机械爪和第二机械爪；所述机械臂远离所述第二滑块的一端设有舵机；所述第一机械爪一端与所述机械臂铰接，所述第一机械爪另一端为自由端；所述第二机械爪一端与所述舵机的转轴连接，所述第二机械爪的另一端为自由端；所述第一机械爪设有第一卡齿，所述第二机械爪设有第二卡齿，所述第一卡齿与所述第二卡齿传动连接。

5.根据权利要求4所述的采摘机器人，其特征在于，还包括上方开口的收集箱；所述收集箱设于所述车架，所述收集箱底部与所述机械臂相邻的一侧设有滑坡；所述收集箱底部倾斜。

6.根据权利要求4所述的采摘机器人，其特征在于，还包括多个驱动轮；所述驱动轮设于所述车架，任一所述驱动轮设有驱动电机。

7.根据权利要求6所述的采摘机器人，其特征在于，还包括控制装置；所述控制装置包括控制模块、无线传输模块、控制终端和电源；所述舵机、所述丝杠电机、所述驱动电机、所述无线传输模块和所述电源均与所述控制模块电连接；所述无线传输模块与所述控制终端无线连接。

8.根据权利要求7所述的采摘机器人，其特征在于，所述车架设有安装板，所述控制模块、所述无线传输模块和所述电源均设于所述安装板。

9.根据权利要求8所述的采摘机器人，其特征在于，还包括防护罩；所述防护罩一端与所述安装板铰接，所述防护罩另一端为自由端；所述控制模块、所述无线传输模块和所述电源均位于所述防护罩内部。

Images