CN221283829U - 一种采摘机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采摘机器人。本实用新型所述的机器人包括：底座、Z轴升降机构和作业机构；所述底座包括基座和轮组，所述轮组与所述基座固定连接；所述Z轴升降机构包括两个单倍升降单元，每个所述单倍升降单元包括单倍结构架和单倍抬升板，两个所述单倍结构架对称设置在所述基座的两边，所述单倍抬升板设置在所述单倍结构架上，所述作业机构设置在所述单倍抬升板上。本实用新型所述的机器人可适应不同地形且不需要转弯即可实现全方向的移动，同时可实现Z方向不同倍程的升降，增加整个机器人的工作高度范围，使得机器人可完成不同高度果实的采摘，使机器人更加灵活性。

Description

一种采摘机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是涉及一种采摘机器人。

背景技术

农业是国民经济的基础，而水果产业作为农业的其中一个重要部分，早已成为国民经济的重要支柱。水果采摘作为水果产业最为重要的环节之一，使用传统的人工采摘不仅效率低下且需要大量的劳动力，由于要面对劳动时间较短、部分果树高、果实脆弱等困难，采摘工人的工作强度与难度也非常高，因此，研究开发自动化机械技术辅助采摘水果等农作物具有重要的意义。

目前，随着机器人行业的快速发展，机器人的自动化程度越来越高，利用机器人代替人工采摘成为趋势。现有技术中，水果采摘机器人能自主完成采摘全过程，然而大多机器人的底盘采用单向轮式或者履带式行走，使得机器人只能直线单向移动，需要转向时比较困难，而且对坑洼地面适应能力较差，而我国果林一般分布在地势不平坦的山地；另外，在对不同高度的果实进行采摘时，大多机器人的升降行程不够或者升降过程不够灵活，使得很难对高处果实进行采摘，而且对于同一棵果树不同位置的果实，由于机器人水平方向上的自由度不够导致工作的范围受限，需要频繁移动机体来采摘不同位置的果实，不仅影响采摘效率，而且也会增加机器人所需能耗及机器人本身的损耗。因此，现有的果蔬采摘机器人对果园环境要求高，且不能高效的完成不同高度和不同位置的果实的采摘，影响水果的最佳采摘时间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种采摘机器人。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种采摘机器人包括底座、Z轴升降机构和作业机构；所述底座包括基座和轮组，所述轮组与所述基座固定连接；所述Z轴升降机构包括两个单倍升降单元，每个所述单倍升降单元包括单倍结构架和单倍抬升板，两个所述单倍结构架对称设置在所述基座的两边，所述单倍抬升板设置在所述单倍结构架上，所述作业机构设置在所述单倍抬升板上。

相对于现有技术，本实用新型所述的采摘机器人，通过对底盘上轮组的设计，使得采摘机器人可适应不同地形且不需要转弯即可实现全方向的移动；同时，通过在底盘上设置Z轴升降机构使得设置在Z轴升降机构上的作业机构可实现Z方向不同倍程的升降，从而增加整个机器人的工作高度范围，使得机器人可完成不同高度果实的采摘，增加机器人的灵活性。

进一步地，所述Z轴升降机构还包括两个双倍升降单元，两个所述双倍升降单元对称设置在所述基座的两边，每个所述单倍升降单元带动每个所述双倍升降单元沿Z方向移动。可进一步增加机器人的工作高度范围。

进一步地，每个所述单倍升降单元还包括定滑轮、定滑轮驱动电机和定滑轮传动同步带；所述定滑轮安装在所述单倍结构架上，所述定滑轮驱动电机固定在所述基座的下方，所述定滑轮传动同步带与所述定滑轮和所述定滑轮驱动电机的输出轴传动连接，所述单倍抬升板同时与所述定滑轮传动同步带一侧固定。采用滑轮传动的方式实现升降可降低组件之间的摩擦，从而时升降过程更加顺畅灵活。

进一步地，每个所述双倍升降单元包括双倍结构架、动滑轮、动滑轮传动同步带和双倍抬升板；所述双倍结构架安装在所述基座上，所述动滑轮与所述单倍结构架固定连接，所述动滑轮传动同步带与所述动滑轮传动连接，所述双倍抬升板与所述动滑轮传动同步带一侧带固定。采用动滑轮可以使得绕过动滑轮活动端的动滑轮传动同步带实现两倍的位移，从而使得固定在动滑轮传动同步带活动端的抬升板实现两边的位移。

进一步地，每个所述单倍升降单元通过两个单双倍联动单元带动每个所述双倍升降单元实现Z方向移动，所述单双倍联动单元分别与所述单倍结构架和所述动滑轮传动同步带的不与所述双倍抬升板固定的一侧带固定连接。通过所述单双倍联动单元可使所述单倍升降单元与所述双倍单元进行联动，从而只需一个所述定滑轮驱动电机就可以实现所述单倍升降单元和所述双倍升降单元的升降。

进一步地，还包括两个水平移动机构，所述水平移动机构设置在所述Z轴升降机构的双倍抬升板上。进一步增加设置在所述Z轴升降机构上的作业机构的水平方向的移动，使得整个机器人更加灵活。

进一步地，所述水平移动机构包括X方向移动单元，所述X方向移动单元设置在所述双倍抬升板上，所述X方向移动单元可使所述作业机构实现沿所述双倍抬升板的长度方向的移动。使得所述作业机构在Z方向移动的基础上可以在X方向一定范围内移动。

进一步地，所述水平移动机构还包括Y方向移动单元，所述Y方向移动单元设置在所述X方向移动单元上，所述Y方向移动单元可使所述作业机构实现沿所述双倍抬升板的垂直方向的移动。使得所述作业机构在Z方向移动和X方向移动的基础上可以在Y方向一定范围内移动。

进一步地，所述作业机构包括一检测单元，所述检测单元固定安装在所述水平移动机构上。所述检测单元用来检测果实的位置，使得机器人根据果实的位置控制各组件工作。

进一步地，所述作业机构还包括一采摘单元，所述采摘单元固定安装在所述X方向移动单元上。用于对目标位置的果实进行采摘还存放。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中采摘机器人的整体结构图；

图2为本实用新型一实施例中采摘机器人的底盘结构图；

图3为本实用新型一实施例中采摘机器人的轮组结构图；

图4为本实用新型一实施例中采摘机器人的Z轴升降机构结构图；

图5为本实用新型一实施例中采摘机器人的Z轴升降机构中单双倍联动单元放大图；

图6为本实用新型一实施例中采摘机器人的Z轴升降机构上升示意图；

图7为本实用新型一实施例中采摘机器人的水平移动机构和作业机构的左斜侧视图；

图8为本实用新型一实施例中采摘机器人的水平移动机构和作业机构的前视图；

图9为本实用新型一实施例中采摘机器人的水平移动机构和作业机构的左侧视图。

具体实施方式

定滑轮可以改变力的方向，当绕过定滑轮的绳子的一端下降距离为L时，另一端上升的距离也为L；而动滑轮是省力滑轮，当动滑轮自身上升的距离为L时，绕过该动滑轮的绳子一端固定，另一端将上升2L。发明人在设计采摘机器人的时候受此启发，将动定滑轮相结合来，可使设置在机器人底盘上组件可以同时实现单倍程和双倍程的升降；而且利用滑轮与设置在滑轮上的绳带实现传动时，由于滑轮与绳带之间的滑动摩擦力比较小，因此可以提升升降速度；同时采用动定滑轮来实现升降不需要大量的杆和轴进行连接，可以节省机械设计空间来进一步优化机器人，比如进一步增加机器人的工作空间和存储水果的空间等。另外，底盘的轮组结构决定整个底盘的移动方式和方向。基于此，本实用新型提供了一种水果采摘机器人，具体通过以下实施方式来实现的。

请参阅图1。本实用新型所述的采摘机器人包括底盘10、Z轴升降机构20、水平移动机构30和作业机构40。所述Z轴升降机构20、水平移动机构30和作业机构40设置在所述底盘10上。所述Z轴升降机构20为两个对称设置在所述底盘10上方的两侧，所述水平移动机构30设置在两个所述Z轴升降机构20上，所述作业机构40设置在所述水平移动机构30上。

请同时参阅图2和图3。所述底盘10包括基座11和轮组12。

所述基座11包括基座架111和基座固定上板112。所述基座架由多根基座长杆1111和多根基座短杆1112组成。两根所述基座长杆1111平行相对设置，所述基座短杆1112设置在两根所述基座长杆的两端形成一长方架，所述长方架设有两组，两组所述长方架平行相对设置在同一平面上，两组所述长方架的两端在相互靠近一侧的上下表面分别通过一四分支连接片1113将同一个长方架中的所述基座短杆和所述基座长杆固定连接，以及将两组所述长方架相互固定连接，两组所述长方架的两端的外侧的上下表面分别通过一两分支连接片1114固定连接，组成所述基座架111，所述基座架111为方形。为了进一步稳固所述基座架111，在与所述长方架长度方向垂直的方向上还设置了另外两根所述基座长杆1111，两根所述基座长杆1111对称设置在所述长方架长度方向的中心线的两边，且将两组所述长方架中的长度方向上的四根平行基座长杆1111依次固定连接。所述长方架的长度方向设为X方向，所述长方架宽度方向设为Y方向，垂直于所述基座架111的方向为Z方向。所述基座固定上板112固定在所述基座架的上面的X方向的中间位置，其Y方向的长度等于所述基座架Y方向的边长，而X方向的长度小于所述基座架X方向的边长，使得在所述基座架111的四个角处形成四个容置空间，用于安装所述轮组12。为了进一步稳固所述基座架111，在所述基座架111的下面还设置了一基座固定下板113，所述基座固定下板113设置在所述基座架111的X方向的中间位置，且与所述基座固定上板112平行相对设置，所述基座固定下板113的Y方向的长度与所述基座固定上板Y方向的长度相同，而X方向的长度小于所述基座固定上板112的X方向的长度。

所述轮组12为多组，每组所述轮组12包括轮组安装架121、全向轮122和全向轮驱动电机123。所述轮组安装架121包括固定板1211、光轴座1212、光轴1213和摇臂1214。所述固定板1211竖直且平行固定在所述基座架111的X方向的中间两根所述基座长杆1111上，所述光轴座1212为两个，分别对称地设置在所述固定板1211一面的下端的两边，所述光轴1213的两端分别固定在两个所述光轴座1212上，所述摇臂1214为两个，两个所述摇臂1214相对平行竖直设置，所述摇臂1214的下方一端设有一小圆孔且与所述光轴1213穿过小圆孔，而下方另一端设有一大圆孔。所述全向轮122平行设置在两个所述摇臂1214之间，所述全向轮122的中心的一端设有一中心轴，所述中心轴插入位于外侧的所述摇臂1214的下方另一端的大圆孔中实现轴接，所述全向轮驱动电机123的输出轴穿过位于内侧的所述摇臂1214与所述全向轮122的中心的另一端相轴接，所述全向轮驱动电机123通过输出轴控制所述全向轮122的运动。每个所述全向轮122采用纵臂悬挂的方式使得所述底盘10可以适应不同地形的颠簸，可以辅助爬坡，而且在不需要转弯即可实现全向运动。

进一步地，为了使所述摇臂1214与所述光轴1213之间的转动更加顺畅，在所述摇臂1214与所述光轴座1212之间的光轴上还设有铝垫和多个轴承；同时，为了使所述全向轮122运动时更为顺畅以及所述全向轮122更加稳固地与所述摇臂1214轴接，位于外侧的所述摇臂1214与所述全向轮122相轴接的一端设有轴承和多个连轴器，位于内侧的所述摇臂1214与所述全向轮122之间还设有一梅花紧抱件。

进一步地，所述轮组12上还设有避震器124，所述固定板1211设有所述光轴座1212的一面的上方固定安装了一立式安装座，所述避震器124一端固定安装在所述立式安装座上，另一端通过一长螺栓固定安装在两个所述摇臂1214的上方之间，所述避震器124为至少一个。机器人通过不同地形后会导致所述全向轮122一端与所述轮组12固定的一端相对位移，而所述避震器124能在机器人通过不同地形后消除这种相对位移，进一步使机器人可以适应各种地形。

进一步地，在所述基座11的四个角上分别设置一组所述轮组12，其中Y方向的两组轮组的两块所述固定板1211平行相对且通过几根螺栓进行固定连接。四个所述轮组12上的全向轮由四个独立的全向轮驱动电机123驱动的，通过控制四个全向轮驱动电机123的转速从而控制四个全向轮122的速度和方向，四个全向轮122的速度和方向进行合成便是所述底盘10的速度和方向，从而实现机器人的全方位的移动，以提高机器人的灵活性。

进一步地，在本实施例中，所述全向轮为麦克纳姆轮。

请参阅图4。两个所述Z轴升降机构20对称设置在所述基座固定上板112上的Y方向的两边。每个所述Z轴升降机构20包括单倍升降单元21。

所述单倍升降单元21包括单倍结构架211、定滑轮212、定滑轮驱动电机213、定滑轮传动同步带214和单倍抬升板215。所述单倍结构架211为一方形结构架，包括两根单倍结构架竖杆2111和一根单倍结构架横杆2112，每根所述单倍结构架竖杆2111的一端固定在所述基座固定上板112上且两根所述单倍结构架竖杆2111平行相对设置，所述单倍结构架横杆2112将两根所述单倍结构架竖杆2111的另一端固定连接，每根所述单倍结构架竖杆2111的外侧还设有一第一导轨2113，所述第一导轨2113的长度与所述单倍结构架竖杆2111高出所述基座固定上板112上表面的长度相同，所述第一导轨2113上设有一与其卡接的滑块2114，所述滑块2114可沿着所述第一导轨2113的长度方向上下滑动。所述定滑轮212固定在所述单倍结构架横杆2112的中间位置，所述定滑轮驱动电机213固定在所述基座固定上板112的下面，所述定滑轮传动同步带214同时绕过所述定滑轮212和所述定滑轮驱动电机213的输出轴形成一闭环带，所述单倍抬升板215的长度方向与X方向平行，宽度方向与Z方向平行，所述单倍抬升板215靠近中间位置与所述定滑轮传动同步带214的一侧带通过一连接板固定连接，所述单倍抬升板215的两端设有一体连接的垂直板，所述单倍抬升板215的垂直板固定在所述滑块2114的侧面，使得所述单倍抬升板215上下移动时保持水平且上下移动更加顺畅。当所述定滑轮驱动电机213驱动输出轴转动时，所述定滑轮传动同步带214随输出轴转动而上下移动，由于定滑轮传动同步带214同时绕过所述定滑轮且为闭环带，因此定滑轮传动同步带214的一侧向下时，另一侧就向上，从而使得固定在所述定滑轮传动同步带214的一侧带的所述单倍抬升板215沿Z方向移动，进而实现Z方向的升降。

进一步地，每个所述Z轴升降机构20还包括一双倍升降单元22。所述双倍升降单元22包括双倍结构架221、动滑轮222、动滑轮传动同步带223和双倍抬升板224。所述双倍结构架221为一方形结构架，所述双倍结构架221包括两侧的双倍结构架竖杆2211和双倍结构架横杆2212，两侧的所述双倍结构架竖杆2211的一端分别固定在所述单倍抬升板224的垂直板上，从而实现与两侧的所述滑块2114固定连接，所述双倍结构架横杆2212设置在两根所述双倍结构架竖杆2211的另一端并通过一双倍结构横板2213固定连接。所述双倍结构架竖杆2211与所述滑块2114固定的一端还设有一与所述双倍结构架横板2213平行的动滑轮连接板，所述动滑轮222设置在所述动滑轮连接板上且所述动滑轮222的轴向与所述动滑轮连接板垂直，所述双倍结构架横板2213的两端沿X方向还设有向外一体延伸的延伸部，两个所述延伸部上均设有一双倍定滑轮，所述动滑轮传动同步带223同时绕过所述动滑轮222和所述双倍定滑轮形成一闭环带。所述双倍抬升板224长度方向与X方向平行，宽度方向与Z方向平行，所述双倍抬升板224两端的附近分别与两侧的所述动滑轮传动同步带223的一侧带通过一连接板固定连接。所述单倍抬升板215和所述双倍结构架横杆2212之间在靠近X方向的中心线对称设有两组第二导轨225，在所述双倍抬升板224上设置了两组与所述两组第二导轨225相匹配的卡槽，使得所述双倍抬升板224可以沿着所述第二导轨225上下滑动。

请参阅图5。为了使单倍升降单元21进行升降时一起带动所述双倍升降单元22一起进行升降，所述单倍升降单元21和所述双倍升降单元22通过一单双倍联动单元23进行联动。每侧的Z方向升降机构20均设有两个所述单双倍联动单元23，分别设置在两根所述单倍结构架竖杆2111与所述单倍结构架竖横杆2112的两端固定连接处。每个所述单双倍联动单元23包括两块同步带固定板231和两块同步带夹板232。两块所述同步带固定板231平行相对设置，两块所述同步带固定板231的一端分别固定在所述单倍结构架竖杆2111的平行于X轴的两面上。两块所述同步带夹板232平行相对紧贴设置且将所述动滑轮传动同步带223的一侧带夹在中间并通过一螺丝将两块所述同步带夹板232与所述动滑轮传动同步带223的一侧带进行固定，两块所述同步带夹板232垂直设置在所述同步带固定板231不与所述单倍结构架竖杆2111固定的一端，为了进一步将两块所述同步带固定板231进行固定，在其中一块所述同步带夹板232的上下方分别使用一根铝柱将所述两块所述同步带固定板231进行固定连接。

请参阅图6。所述Z轴升降机构20的具体工作原理为：所述定滑轮驱动电机213带动所述输出轴转动，当所述定滑轮传动同步带214不与所述单倍抬升板215的固定连接的一侧带向下移动时，所述单倍抬升板215将向上移动，此时所述单倍抬升板215向上移动距离为L，同时，所述第一导轨2113上的滑块2114随所述单倍抬升板215向上滑动，而所述动滑轮222随所述滑块2114上升，此时所述动滑轮传动同步带223与两块所述同步带夹板232固定的一侧带由于与所述单倍结构架211间接相连，使得所述动滑轮传动同步带223的一侧带相对于设置在双倍结构横板2213上的所述双倍定滑轮向下移动了L，而与所述双倍抬升板224固定连接的所述动滑轮传动同步带223的一侧带将上升2L，从而使得双倍抬升板224上升2L，进而使得安装在所述双倍抬升板224上的组件实现Z方向的双倍抬升。

请同时参阅图7至图9。所述水平移动机构30包括X方向移动单元31和Y方向移动单元32。

所述X方向移动单元为两个，两个所述X方向移动单元分别设置在两个所述Z轴升降机构20靠中间一侧。每个所述X方向移动单元包括一X方向导轨311、X方向移动杆312、一X方向移动驱动电机313、两个X方向移动定滑轮314和X方向移动同步带315。

所述X方向导轨311通过一X导轨固定板与所述单倍抬升板215或者所述双倍抬升板224进行固定，在本实施例中，为了实现双倍抬升，所述X方向导轨311通过一X导轨固定板与所述双倍抬升板224进行固定。所述X方向导轨311的长度与所述导轨固定板的长度相同，以实现X方向最大限度的移动。所述X方向移动杆312通过一X方向移动滑块实现沿所述X方向导轨311的滑动，所述X方向移动滑块与所述X方向导轨311相匹配。所述X方向导轨311的两端设有限位块，防止所述X方向移动杆312从所述X方向导轨311的两端滑出脱离X方向导轨311。两个所述X方向移动杆312的上表面还分别设有一移动杆导轨，两个所述移动杆导轨之间还设有一Y方向卡接板321，所述Y方向卡接板321的两端分别卡接在两个所述移动杆导轨上并与所述移动杆导轨垂直，使得所述Y方向卡接板321可以沿移动杆导轨自由滑动，所述作业机构40设置在所述Y方向卡接板321上，从而使得所述作业机构可以随所述Y方向卡接板321实现X方向的移动。所述X方向移动驱动电机313设置在所述双倍抬升板224外侧一端，所述X方向移动驱动电机313的输出轴与所述双倍抬升板224垂直并穿过所述双倍抬升板224与其中一所述X方向移动定滑轮314相轴接，另一个所述X方向移动定滑轮314对称安装在所述双倍抬升板224的另一端，所述X方向移动同步带315同时绕过两个所述X方向移动定滑轮314形成一闭环带。所述X方向移动同步带315的一侧带通过一连接件与所述X方向移动杆312固定连接，当两个X方向移动驱动电机313转动时，带动所述X方向移动同步带315运动，使得所述X方向移动同步带315的一侧带通过连接件推动所述X方向移动杆312沿着所述X方向导轨311移动，两个所述X方向移动单元31一起配合同步工作使得设置在两个所述X方向移动单元31上的组件实现X方向的移动。

进一步地，在两根所述X方向移动杆312移动到一定位置时，为了使所述Y方向卡接板321还可以沿所述移动杆导轨自由滑动，以进一步增加X方向的移动范围。所述X方向移动单元31还包括两块齿板316、三个齿轮317和齿轮驱动电机318。两块所述齿板316分别平行固定在两根所述X方向移动杆312的内侧面上，所述齿板316的上边设有齿槽。三个所述齿轮317通过一齿轮连接杆连接，其中两端的两个所述齿轮317分别与所述齿板316上边的齿槽相啮合，中间的所述齿轮317与轴接在所述齿轮驱动电机318的输出端的齿轮上的齿槽相啮合，所述齿轮驱动电机318固定在所述Y方向卡接板321的下方，同时Y方向卡接板321通过一连接座与所述齿轮连接杆固定连接。所述齿轮驱动电机318驱动输出端的齿轮转动，带动设置在所述齿轮连接杆中间的所述齿轮317转动，使得与两块所述齿板316相啮合的两个所述齿轮317沿所述齿板316上边的齿槽移动，此时所述Y方向卡接板321随之移动，进而使得设置在所述Y方向卡接板321上的作业机构40也随之移动。

进一步地，所述Y方向移动单元32包括两个Y方向移动驱动电机322、Y方向移动同步带323和Y方向移动导轨324。所述Y方向卡接板321在Y方向的两端的下方分别设有一L型连接座，每个所述L型连接座的平行板与所述Y方向卡接板321的下表面平行固定，每个所述L型连接座的垂直板设置在所述Y方向卡接板321未与所述齿轮连接杆连接的一边且与所述Y方向卡接板321的Y方向平行，所述Y方向移动驱动电机322设置在所述L型连接座的垂直板的内侧且其输出轴与设置在所述L型连接座的垂直面的外侧的定滑轮轴接，所述Y方向移动同步带323同时绕过设置在所述L型连接座上的两个定滑轮形成闭环带。所述Y方向移动导轨324设置在所述Y方向卡接板321的上表面，所述Y方向移动导轨324上设有一Y方向移动滑块，所述Y方向移动滑块与所述Y方向导轨324相匹配，使所述Y方向移动滑块可以沿着所述Y方向导轨324滑动。所述Y方向移动同步带323的一侧带通过一连接件与设置在所述Y方向卡接板321的作业机构40连接，当所述Y方向移动驱动电机322驱动Y方向移动同步带323转动时，所述Y方向移动同步带323的一侧将带动所述作业机构40沿着Y方向移动。

进一步地，所述作业机构40包括检测单元41和采摘单元42。

所述检测单元41包括检测器安装云台411和检测器(图未示)。所述检测器安装云台411为多自由度云台，可安装在基座固定板112或者双倍结构架221上。所述检测器安装在所述检测器安装云台411上，所述检测器具体为相机、激光探测器或传感器，用来检测果实的位置并将位置传输给一控制机器人的控制器(图未示)，所述控制器与各电机通信连接，通过所述控制器控制各电机的转动从而控制机器人实现各项动作。为了使所述检测器检测果实时更准确灵敏，且使整个机器人各组件受力更均匀，在两个所述X移动单元31之间安装一检测器安装架412，所述检测器安装架412的两端分别与两个所述X导轨固定板的一端固定，所述检测器安装云台411安装在所述检测器安装架412上。

所述采摘单元42包括机械爪安装云台421和机械爪422。所述机械爪安装云台421为三自由度旋转云台，包括X方向旋转电机4211、X方向旋转轴4212、Z方向旋转电机4213、Z方向旋转轴4214、Y方向旋转电机4215和Y方向旋转轴4216。所述X方向旋转电机4211设置在一第一固定箱内，所述第一固定箱固定在所述Y方向移动滑块上，所述X方向旋转电机4211的输出轴与所述X方向旋转轴4212的一端轴连接，所述X方向旋转轴4212设置在所述第一固定箱外且轴方向为X方向。所述Z方向旋转电机4213设置在第二固定箱内，所述第二固定箱外的一侧面与所述X方向旋转轴4212的另一端通过一连接片固定连接，另外所述Y方向移动同步带323的一侧带通过一连接件与所述第二固定箱的底部固定连接，所述Z方向旋转电机4213的输出轴与所述Z方向旋转轴4214的一端轴连接，所述Z方向旋转轴4214设置在所述第二固定箱的顶面且轴方向为Z方向。所述Y方向旋转电机4215设置在第三固定箱内，所述第三固定箱固定在一云台架4217的侧板外上，所述云台架4217的下板与所述Z方向旋转轴4214的另一端通过一连接片固定连接，所述Y方向旋转轴4216分别对称设置在所述云台架4217的侧板内，且其中一所述Y方向旋转轴4216与所述Y方向旋转电机4215轴接。所述Y方向旋转轴相互靠近的一端分别设有一挡板，所述云台架4217的每块侧板与所述挡板之间分别设有一支撑板，两块支撑板之间设有一机械爪固定板，所述机械爪422固定安装在所述机械爪固定板上。通过控制X方向旋转电机4211的转动可以使X方向旋转轴4212转动，从而使得所述机械爪422可以绕X方向旋转轴4212转动，通过控制Z方向旋转电机4213可以使Z方向旋转轴4214转动，从而使得所述机械爪422可以绕Z方向旋转轴4212转动，通过控制Y方向旋转电机4215可以使Y方向旋转轴4216转动，从而使得所述机械爪422可以绕Y方向旋转轴4216转动，最终使得所述机械爪422可以实现三个自由度的转动，使整个机械爪422更加的灵活的摘取果实。

所述机械爪422包括爪座4221、多个机械臂4222、中心连接座4223、多个连接臂4224、开合电机4225、主动连杆4226和从动连杆4227。所述爪座4221的下板固定在所述机械爪固定座上，多个所述机械臂4222设置在所述爪座4221上板的边缘，每个所述机械臂4222的末端还设有抓手，为了在夹摘时保护水果，所述抓手表面还设有海绵类的软性材料。所述爪座4221上板中心位置设有一开口，所述中心连接座4223设置在所述爪座4221的上板中心开口处的上方并通过多个所述连接臂4224与多个所述机械臂4222活动连接，每个所述连接臂4224的一端设置在所械臂4222的中部，所述开合电机4225设置在所述爪座4221上板的下面，所述开合电机4225的输出端与所述主动连杆4226活动连接，所述主动连杆4226与所述从动连杆4227活动连接，所述从动连杆4227不与所述主动连杆4226连接的一端与所述中心连接座4223的下端固定连接。所述开合电机4225带动所述主动连接杆4226向下或向上转动，此时所述从动连接4227也随之向下或向上转动，使得所述中心连接座4223向下或向上，当所述中心连接座4223向下时，多个所述连接臂4224将拉动多个所述机械臂4222向中心位置合拢，从而实现果实的夹摘，当所述中心连接座4223向上时，多个所述连接臂4224将多个所述机械臂4222推离中心位置，使得整个抓手张开，从而实现果实的松开。

进一步地，所述Z轴升降机构20和所述水平移动机构30与所述基座11之间的剩余空间，可以用于放置存放水果的容器等。

本申请中所述采摘机器人的整个工作过程如下：首先通过所述检测器对果实的位置进行检测，所述检测器将果实的具体位置传输给所述控制器，所述控制器控制所述轮组12上的多个全向轮驱动电机123，通过控制多个所述全向轮驱动电机123的转速，实现整个机器人的全向移动，到达目标位置下方。当到达目标位置下方后，接下来所述控制器控制机器人的Z轴升降机构20的定滑轮驱动电机213，使得所述机械爪422实现一定高度的抬升，再通过控制所述X方向移动驱动电机313和Y方向移动驱动电机322使得所述机械爪422到达最接近目标果实的位置，最后通过控制所述开合电机4225来控制所述机械爪422的合拢，从而实现果实的采摘，同时对于目标果实附近的其它果实，所述控制器可继续通过控制机械爪安装云台421的各电机以及齿轮驱动电机318和Y方向移动驱动电机322来控制机械爪422的小范围移动。水果摘取后需要放入存放水果的容器时，所述控制器可通过各电机使得所述机械爪422下探到存放水果的容器里并且张开机械爪422的抓手，实现果实的存放。

跟现有技术相比，本实用新型所述采摘机器人，通过在底盘上设置纵臂悬挂的全向轮，使得采摘机器人可适应不同地形且不需要转弯即可实现全方向的移动；通过在底盘上设置Z轴升降机构使得设置在Z轴升降机构上的相关组件可同时实现Z方向的单倍程和双倍程的升降，从而增加整个机器人的工作高度范围，使得机器人可完成不同高度果实的采摘，同时利用动定滑轮使得机器人的抬升更加顺畅，增加升降过程的灵活性；另外在Z轴升降机构的基础上再设置一水平移动机构使得采摘机器人可以实现水平方向上的移动，进一步增加采摘机器人工作范围，使机器人进行采摘作业时移动更加灵活。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种采摘机器人，其特征在于：包括底座、Z轴升降机构和作业机构；所述底座包括基座和轮组，所述轮组与所述基座固定连接；所述Z轴升降机构包括两个单倍升降单元，每个所述单倍升降单元包括单倍结构架和单倍抬升板，两个所述单倍结构架对称设置在所述基座的两边，所述单倍抬升板设置在所述单倍结构架上，所述作业机构设置在所述单倍抬升板上。

2.根据权利要求1所述的采摘机器人，其特征在于：所述Z轴升降机构还包括两个双倍升降单元，两个所述双倍升降单元对称设置在所述基座的两边，每个所述单倍升降单元同时带动每个所述双倍升降单元沿Z方向移动。

3.根据权利要求2所述的采摘机器人，其特征在于：每个所述单倍升降单元还包括定滑轮、定滑轮驱动电机和定滑轮传动同步带；所述定滑轮安装在所述单倍结构架上，所述定滑轮驱动电机固定在所述基座的下方，所述定滑轮传动同步带与所述定滑轮和所述定滑轮驱动电机的输出轴传动连接，所述单倍抬升板同时与所述定滑轮传动同步带一侧固定。

4.根据权利要求3所述的采摘机器人，其特征在于：每个所述双倍升降单元包括双倍结构架、动滑轮、动滑轮传动同步带和双倍抬升板；所述双倍结构架安装在所述基座上，所述动滑轮与所述单倍结构架固定连接，所述动滑轮传动同步带与所述动滑轮传动连接，所述双倍抬升板与所述动滑轮传动同步带的一侧带固定。

5.根据权利要求4所述的采摘机器人，其特征在于：每个所述单倍升降单元通过两个单双倍联动单元带动每个所述双倍升降单元实现Z方向移动，每个所述单双倍联动单元分别与所述单倍结构架和所述动滑轮传动同步带的不与所述双倍抬升板固定的一侧带固定连接。

6.根据权利要求5所述的采摘机器人，其特征在于：还包括水平移动机构，所述水平移动机构设置在所述Z轴升降机构的双倍抬升板上。

7.根据权利要求6所述的采摘机器人，其特征在于：所述水平移动机构包括X方向移动单元，所述X方向移动单元设置在所述双倍抬升板上，所述X方向移动单元可使所述作业机构实现沿所述双倍抬升板的长度方向的移动。

8.根据权利要求7所述的采摘机器人，其特征在于：所述水平移动机构还包括Y方向移动单元，所述Y方向移动单元设置在所述X方向移动单元上，所述Y方向移动单元可使所述作业机构实现沿所述双倍抬升板的垂直方向的移动。

9.根据权利要求8所述的采摘机器人，其特征在于：所述作业机构包括一检测单元，所述检测单元固定安装在所述水平移动机构上。

10.根据权利要求9所述的采摘机器人，其特征在于：所述作业机构还包括一采摘单元，所述采摘单元固定安装在所述X方向移动单元上。