CN221010888U - 应用在草莓采摘机器人上的抓取机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，包括机械前臂前端通过第一舵机与摄像支座相连，所述摄像支座一侧安装有识别摄像头，摄像支座底部安装有抓茎器；所述机械前臂后端通过第二舵机与机械中臂前端相连，所述机械中臂后端通过转动副与机械后臂顶端相连，在机械后臂前面下部连接有第一电动缸，该第一电动缸通过第一电动推杆与机械中臂底部相连，所述第二电动缸通过第二电动推杆与机械后臂后面上部相连，所述机械后臂底端、第二电动缸分别连接在底板前端和后端。多关节机械臂能够适应不同高度、角度和形状的草莓植株；抓茎器用于剪断草莓根茎，使草莓采摘时果实不被接触。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业采摘设备技术领域，具体涉及应用在草莓采摘机器人上的抓取机构。
背景技术
目前，我国草莓采摘工作基本依靠人工，果农用双手或剪刀将果实从藤上取下轻轻放入身旁的收集筐中，需反复弯腰劳作。但草莓采摘周期较短，成熟的草莓采摘不及时将会大大降低果实品质，对后期的运输、加工和销售产生直接影响。人工采摘草莓能够最大程度保证果实的完好性，但劳动强度大、采摘效率低、人工成本高，大大阻碍了草莓产业的大规模发展，挫伤了果农的生产积极性，因此需要引入机械化采收来完成繁重的采摘任务。
但现有草莓采摘机器人结构仍需改进，有的机械式采摘为半自动化采摘，需要人工辅助，且采摘柔顺性差，草莓质地柔软极易发生损伤；有的采摘机器人行走结构设计冗杂体积庞大，会对周围果实、枝叶造成损伤，不适合用于棚内立体种植采摘。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供了一种应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其向储果箱运输过程中保持夹紧状态，到达储果箱上方后，机械臂逐渐下降，减小果实坠落高度，极大地降低了果实受到挤压、破损的程度。
为实现上述目的，本申请提出应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，包括机械前臂、机械中臂、机械后臂、第一电动缸、第二电动缸和抓茎器，所述机械前臂前端通过第一舵机与摄像支座相连，所述摄像支座一侧安装有识别摄像头，摄像支座底部安装有抓茎器；所述机械前臂后端通过第二舵机与机械中臂前端相连，所述机械中臂后端通过转动副与机械后臂顶端相连，在机械后臂前面下部连接有第一电动缸，该第一电动缸通过第一电动推杆与机械中臂底部相连，所述第二电动缸通过第二电动推杆与机械后臂后面上部相连，所述机械后臂底端、第二电动缸分别连接在底板前端和后端。
进一步地，所述摄像支座底部安装有抓取固定板，该抓取固定板通过两个齿轮杆分别与对应的抓茎器相连，两个齿轮杆的齿轮相互啮合。
进一步地，其中一个齿轮杆与抓取固定板上的第三舵机相连。
进一步地，所述底板设置在转动机构上，所述转动机构包括套杯、轴承、大齿轮、小齿轮和步进电机，所述步进电机通过法兰与小齿轮相连，所述小齿轮和大齿轮啮合，该大齿轮套接在轴承外部，所述轴承安装在套杯上，所述套杯位于底盘上。
进一步地，所述大齿轮通过第一挡板、第二挡板固定于轴承外部，底板位于第一挡板上面。
更进一步地，所述底盘后面安装有储果箱，在储果箱内壁设有铺设有橡胶缓冲层，防止草莓受到移动颠簸的损伤以及草莓下落时受到的损伤。
更进一步地，所述底盘两侧分别设有驱动轮和导向轮，所述驱动轮、导向轮之间连接有轮系支架，在轮系支架底部设有若干支承轮；所述驱动轮通过变速箱与直流电机连接。
更进一步地，所述驱动轮、导向轮外部连接有履带，用于克服恶劣地理环境，该履带为环形闭合结构；所述履带内部设有凸起,所述凸起与导向轮、驱动轮外部的凹槽相啮合。
作为更进一步地，所述第一电动缸、第二电动缸分别通过转动连接钉连接在第一支座、第二支座上，所述第一支座位于机械后臂前面下部，所述第二支座位于底板后端。
作为更进一步地，所述第一电动推杆、第二电动推杆分别通过转动连接钉连接在第一支架、第二支架上，所述第一支架位于机械中臂底部，所述第二支架位于机械后臂后面上部，所述机械后臂底端通过转接座连接在底板前端。
本实用新型采用的以上技术方案，与现有技术相比，具有的优点是：本申请的多关节机械臂能够适应不同高度、角度和形状的草莓植株；抓茎器用于剪断并夹持草莓根茎，使草莓采摘时果实不被接触，且向储果箱运输过程中保持夹紧；多关节机械臂在转动机构作用下旋转，当草莓到达储果箱上方时，多关节机械臂通过各电动缸和舵机配合，逐渐降低果实坠落高度，同时储果箱内设有柔软的橡胶层，极大地降低了果实受到挤压、破损的程度；
行走结构的设计能够适应不平坦的地形和狭小的草莓田间隙，确保稳定行走并减少对植株的损害；采用电力驱动，减少了二氧化碳等污染物的排放，降低对环境的影响。
附图说明
图1为应用在草莓采摘机器人上的抓取机构结构示意图；
图2为机械前臂部位结构示意图；
图3为应用在草莓采摘机器人上的抓取机构部分结构剖视图。
其中：1、底盘，2、步进电机，3、法兰，4、小齿轮，5、套杯，6、轴承，7、第二挡板，8、大齿轮，9、第一挡板，10、底板，11、第二支座，12、第二电动缸，13、第二电动推杆，14、转接座，15、机械后臂，16、转动连接钉；17、第一电动缸；18、机械中臂；19、第二舵机；20、储果箱；21、机械前臂；22、第一舵机；23、摄像支座；24、识别摄像头；25、齿轮杆；26、抓茎器；27、直流电机；28、电池盒；29、变速箱；30、导向轮；31、驱动轮；32、轮系支架；33、履带；34、支承轮。
具体实施方式
下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，但应当理解，描述这些实施例仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。
本实施例提供一种抓取机构，其适合应用在现有的草莓采摘机器人上，包括机械前臂、机械中臂、机械后臂、第一电动缸、第二电动缸和抓茎器，识别摄像头检测到草莓后，第一电动缸和第二电动缸开始工作，通过第一电动推杆、第二电动推杆调整机械中臂的高度，然后在第二舵机作用下调整抓茎器角度，通过第三舵机控制抓茎器夹取草莓根茎；此时步进电机开始工作通过小齿轮和大齿轮啮合，带动轴承转动，进而使底板上的多关节机械臂旋转，当草莓到达储果箱上方时，第一电动缸和第二电动缸再次工作，通过第一电动推杆、第二电动推杆降低机械中臂的高度，然后在第二舵机作用下再次降低抓茎器角度，通过第三舵机控制抓茎器松开草莓根茎。
本实施例还提供一种转动机构上，所述转动机构包括套杯、轴承、大齿轮、小齿轮和步进电机，所述步进电机通过法兰与小齿轮相连，所述小齿轮和大齿轮啮合，该大齿轮套接在轴承外部，所述轴承安装在套杯上，所述套杯位于底盘上；该转动机构能够节省安装空间。
本实施例还提供一种行走结构，包括驱动轮和导向轮，所述驱动轮、导向轮之间连接有轮系支架，防止草莓丛枝叶和石头卷入履带，在轮系支架底部设有若干支承轮；所述驱动轮通过变速箱与直流电机连接。驱动轮、导向轮外部连接有履带，该履带为环形闭合结构；所述履带内部设有凸起,所述凸起与导向轮、驱动轮外部的凹槽相啮合。其能够在草莓种植田地中松软的土地中灵活移动。
本申请中步进电机、直流电机均与电池盒相连。
需要说明的是，步进电机、直流电机、电池盒、变速箱均位于底盘内部，大齿轮、小齿轮、轴承置于底盘与底板之间，套杯位于底盘上面，起到支撑作用。
以上描述仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论他是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。
Claims (10)
1.应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，包括机械前臂、机械中臂、机械后臂、第一电动缸、第二电动缸和抓茎器，所述机械前臂前端通过第一舵机与摄像支座相连，所述摄像支座一侧安装有识别摄像头，摄像支座底部安装有抓茎器；所述机械前臂后端通过第二舵机与机械中臂前端相连，所述机械中臂后端通过转动副与机械后臂顶端相连，在机械后臂前面下部连接有第一电动缸，该第一电动缸通过第一电动推杆与机械中臂底部相连，所述第二电动缸通过第二电动推杆与机械后臂后面上部相连，所述机械后臂底端、第二电动缸分别连接在底板前端和后端。
2.根据权利要求1所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述摄像支座底部安装有抓取固定板，该抓取固定板通过两个齿轮杆分别与对应的抓茎器相连，两个齿轮杆的齿轮相互啮合。
3.根据权利要求2所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，其中一个齿轮杆与抓取固定板上的第三舵机相连。
4.根据权利要求1所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述底板设置在转动机构上，所述转动机构包括套杯、轴承、大齿轮、小齿轮和步进电机，所述步进电机通过法兰与小齿轮相连，所述小齿轮和大齿轮啮合，该大齿轮套接在轴承外部，所述轴承安装在套杯上，所述套杯位于底盘上。
5.根据权利要求4所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述大齿轮通过第一挡板、第二挡板固定于轴承外部，底板位于第一挡板上面。
6.根据权利要求4所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述底盘后面安装有储果箱，在储果箱内壁设有铺设有橡胶缓冲层。
7.根据权利要求4所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述底盘两侧分别设有驱动轮和导向轮，所述驱动轮、导向轮之间连接有轮系支架，在轮系支架底部设有若干支承轮；所述驱动轮通过变速箱与直流电机连接。
8.根据权利要求7所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述驱动轮、导向轮外部连接有履带，该履带为环形闭合结构；所述履带内部设有凸起,所述凸起与导向轮、驱动轮外部的凹槽相啮合。
9.根据权利要求1所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述第一电动缸、第二电动缸分别通过转动连接钉连接在第一支座、第二支座上，所述第一支座位于机械后臂前面下部，所述第二支座位于底板后端。
10.根据权利要求1所述应用在草莓采摘机器人上的抓取机构，其特征在于，所述第一电动推杆、第二电动推杆分别通过转动连接钉连接在第一支架、第二支架上，所述第一支架位于机械中臂底部，所述第二支架位于机械后臂后面上部，所述机械后臂底端通过转接座连接在底板前端。
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