一种采摘机器人

技术领域

本发明涉及机器人应用的技术领域，具体而言，涉及一种采摘机器人。

背景技术

随着农业现代化的发展，农业装备的机械化、智能化是发展的必然趋势。采摘机器人作为农业机器人的重要类型，其作用在于能够降低工人劳动强度和成本、提高劳动生产率和产品质量、保证果实采收效率，因而具有很大的发展潜力。

传统上的采摘机器人通常由运输车和搭载在运输车上的机械手构成，由机械手从果树上采摘果实，再将采摘下的果实放置于运输车内以完成采摘。然而，在采摘过程中，机械手完成一次采摘和放置动作仍需要花费较多时间，采摘效率较低。

发明内容

基于此，为了解决上述采摘机器人在采摘过程中，机械手完成一次采摘和放置动作仍需要花费较多时间，采摘效率较低的问题，本发明提供了一种采摘机器人，其具体技术方案如下：

一种采摘机器人，包括：

移动部件，包括移动车体；

采摘臂部件，包括分别设置在所述移动车体前端左右两侧的两组采摘机械手；

视觉部件，包括用于观察两组采摘机械手的两组第一摄像组件；

控制部件，用于接收并处理所述第一摄像组件发送的图像数据，从而控制所述采摘机械手进行采摘工作。

上述采摘机器人，通过在所述移动车体前端左右两侧设置两组采摘机械手，同时配备观察两组采摘机械手的两组第一摄像组件，利用控制部件接收并处理所述第一摄像组件发送的图像数据，从而控制所述采摘机械手进行采摘工作，两组采摘机械手分工合作，分别完采摘和放置动作，从而提高采摘效率。

进一步地，所述采摘机械手包括依次设置第一转动单元、第二转动单元、第三转动单元、第四转动单元和用于夹持待采摘果实的第五夹持单元；所述第五夹持单元通过第一转动单元、第二转动单元、第三转动单元、第四转动单元的转动从而调节夹持位置进行采摘工作。

进一步地，所述第五夹持单元包括固定座、驱动件、螺杆件、移动座和至少两组夹持组件，所述夹持组件包括联动杆、第一连接杆和夹持爪；所述驱动件固定安装在所述固定座上，所述螺杆件设置在所述驱动件的输出杆上，所述移动座上设有与所述螺杆件适配的传动螺纹并与所述螺杆件传动连接；所述第一连接杆设有与所述固定座铰接的第一铰接部、与所述夹持爪铰接的第二铰接部、以及与所述联动杆铰接的联动部；所述联动杆的一端与所述移动座铰接，另一端与所述联动部铰接；所述驱动件驱动所述螺杆件进行旋转，从而驱动所述移动座远离或靠近所述固定座，进而驱动两组夹持组件进行夹持动作。

进一步地，所述第五夹持单元包括四组夹持组件，所述夹持组件还包括第二连接杆，所述第二连接杆的两端分别与所述固定座、所述夹持爪铰接。

进一步地，所述第一摄像组件包括第一旋转单元、安装在第一旋转单元的旋转端的第二旋转单元、以及安装在第二旋转单元的旋转端的第一摄像头。

进一步地，所述视觉部件还包括设置在所述移动车体前端的第二摄像组件，所述第二摄像组件包括第三旋转单元、安装在第三旋转单元的旋转端的第二摄像头。

进一步地，设置在所述移动车体底部的底座组件，所述底座组件包括设置在四组移动轮单元；所述移动轮单元包括伺服电机和受伺服电机驱动的轮体。

进一步地，所述轮体为麦克纳姆轮结构。

进一步地，所述移动车体包括安装壳体以及安设在安装壳体上的装料框。

进一步地，所述视觉部件还包括设置在所述移动车体后端的第二摄像组件。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明一实施例所述采摘机器人的结构示意图一；

图2是本发明一实施例所述采摘机器人的结构示意图二；

图3是本发明一实施例所述采摘机器人的结构示意图三；

图4是本发明一实施例所述第五夹持单元的结构示意图；

图5是本发明一实施例所述第五夹持单元的结构剖视图；

图6是本发明一实施例所述采摘机器人的结构示意图四；

图7是本发明一实施例所述机械臂组件的结构示意图；

图8是本发明一实施例所述旋转轮组件的结构示意图。

附图标记说明：

1、移动部件；2、采摘臂部件；3、视觉部件；4、控制部件；

5、调整部件；

11、移动车体； 12、底座组件； 13、移动轮单元；

111、安装壳体； 112、装料框；

131、伺服电机； 132、轮体；

21、采摘机械手；22、第一转动单元；23、第二转动单元；24、第三转动单元；25、第四转动单元；26、第五夹持单元；

261、固定座；262、驱动件；263、螺杆件；264、移动座；265、夹持组件；

266、联动杆；267、第一连接杆；268、夹持爪；269、第二连接杆；

31、第一摄像组件； 32、第二摄像组件；

311、第一旋转单元； 312、第二旋转单元； 313、第一摄像头；

321、第三旋转单元； 323、第二摄像头；

51、机械臂组件； 52、旋转轮组件；

521、连接壳体；522、旋转电机；523、旋转轮。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1和图2、图3所示，本发明一实施例中的一种采摘机器人，包括：

移动部件1，包括移动车体11；

采摘臂部件2，包括分别设置在移动车体11前端左右两侧的两组采摘机械手21；

视觉部件3，包括用于观察两组采摘机械手21的两组第一摄像组件31；

控制部件4，用于接收并处理第一摄像组件31发送的图像数据，从而控制采摘机械手21进行采摘工作。

上述采摘机器人，通过在移动车体11前端左右两侧设置两组采摘机械手21，同时配备观察两组采摘机械手21的两组第一摄像组件31，利用控制部件4接收并处理第一摄像组件31发送的图像数据，从而控制采摘机械手21进行采摘工作，两组采摘机械手21分工合作，分别完采摘和放置动作，从而提高采摘效率。

如图1和图2、图3所示，在其中一个实施例中，采摘机械手21包括依次设置第一转动单元22、第二转动单元23、第三转动单元24、第四转动单元25、以及用于夹持待采摘果实的第五夹持单元26；第五夹持单元26通过第一转动单元22、第二转动单元23、第三转动单元24、第四转动单元25的转动从而调节夹持位置进行采摘工作。具体的，转动单元包括转动电机以及受转动电机驱动的连杆臂结构。如此，通过四个转动单元实现第五夹持单元26的多自由度转动，从而根据控制部件4的控制指令完成采摘动作。

如图4和图5所示，在其中一个实施例中，第五夹持单元26包括固定座261、驱动件262、螺杆件263、移动座264和至少两组夹持组件265，夹持组件265包括联动杆266、第一连接杆267和夹持爪268；驱动件262固定安装在固定座261上，螺杆件263设置在驱动件262的输出杆上，移动座264上设有与螺杆件263适配的传动螺纹并与螺杆件263传动连接；第一连接杆267设有与固定座261铰接的第一铰接部、与夹持爪268铰接的第二铰接部、以及与联动杆266铰接的联动部；联动杆266的一端与移动座264铰接，另一端与联动部铰接；驱动件262驱动螺杆件263进行旋转，从而驱动移动座264远离或靠近固定座261，进而驱动两组夹持组件265进行夹持动作。如此，通过驱动件262驱动螺杆件263进行旋转，从而驱动移动座264远离或靠近固定座261，进而驱动两组夹持组件265进行夹持动作。

在一种实施方式中，夹持爪268上设有与果实接触的软质橡胶层。如此，利用软质橡胶层与果实接触，避免夹持力过大对果实表面造成损伤。

在其中一个实施例中，第五夹持单元26包括四组夹持组件265，夹持组件265还包括第二连接杆269，第二连接杆269的两端分别与固定座261、夹持爪268铰接。如此，利用第二连接杆269与第一连接杆267平行设置，形成平行四边形连杆结构，驱动稳定，便于实现两组以上的夹持组件265完成夹持动作。

在其中一个实施例中，第一摄像组件31包括第一旋转单元311、安装在第一旋转单元311的旋转端的第二旋转单元312、以及安装在第二旋转单元312的旋转端的第一摄像头313。如此，利用第一旋转单元311和第二旋转单元312对第一摄像头313的摄像位置进行转动调整，从而便于第一摄像头313追随夹持爪268的夹持位置。

在其中一个实施例中，视觉部件3还包括设置在移动车体11前端的第二摄像组件32，第二摄像组件32包括第三旋转单元321、安装在第三旋转单元321的旋转端的第二摄像头323。如此，通过第二摄像头323观察采摘机器人前面的路况并将路面数据传输到控制部件4，进而避免发生碰撞。

在其中一个实施例中，设置在移动车体11底部的底座组件12，底座组件12包括设置在四组移动轮单元13；移动轮单元13包括伺服电机131和受伺服电机131驱动的轮体132。如此，四组移动轮单元13与控制部件4电性连接，通过控制部件4分别控制四组移动轮单元13进行驱动，实现变速转向，从而适应采摘环境。

在其中一个实施例中，轮体132为麦克纳姆轮结构。具体的，麦克纳姆轮结构包括轮毂和围绕轮毂设置的辊子，辊子轴线和轮毂轴线夹角呈45°。如此，在轮毂的轮缘上斜向分布辊子，通过辊子能够横向滑移，当辊子绕着固定的轮心轴转动时，各个辊子的包络线为圆柱面，从而能够连续地向前滚动，进而由四组移动轮单元13组合，能够使移动车体11实现全方位移动。

在其中一个实施例中，移动车体11包括安装壳体111以及安设在安装壳体111上的装料框112。如此，通过在安装壳体111上安设装料框112，从而便于采摘机械手21采摘果实后，直接放置到装料框112上。

在一种实施方式中，装料框112的底部设有倾斜抬升组件。具体的，利用倾斜抬升组件将装料框112的底壁倾斜设置，从而使装料框112内的果实汇集到倾斜底壁的最低处，倾斜底壁的最低处设有可开关的卸料门孔。

在其中一个实施例中，视觉部件3还包括设置在移动车体11后端的第二摄像组件32。具体的，安装壳体111设有回收框。如此，利用第二摄像组件32对移动车体11后端的情况进行观察并将图像数据传输到控制部件4，分析是否因移动车体11移动碰撞而掉落果实，对掉落的果实进行夹持回收。

如图6和图7、图8所示，在其中一个实施例中，采摘机器人还包括调整部件5，调整部件5包括机械臂组件51和设置在机械臂组件51输出末端的旋转轮组件52。具体的，机械臂组件51与采摘机械手21结构相似，机械臂组件51设有多个转动单元。由于采摘机器人在田间或者林间移动时，路况复杂，在轮体132陷入泥浆或者深坑时，通过转动单元将机械臂组件51顶推实土路面，提供支撑点，配合移动轮单元13进行转动，使移动车体11顺利往预定路线进行移动。

在其中一个实施例中，旋转轮组件52包括固定安装在机械臂组件51输出末端的连接壳体521、设置在连接壳体521上的旋转电机522和受旋转电机522驱动的旋转轮523。如此通过旋转电机522驱动旋转轮523进行旋转，从而提供推动力，配合移动轮单元13进行转动，使移动车体11顺利往预定路线进行移动。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。