一种可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂的制作方法

本发明涉及一种可伸缩的机械臂，具体涉及一种可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂。

背景技术：

目前还没有专门针对猕猴桃果实采摘的机械臂，现在对猕猴桃进行智能采摘的机器人的采摘手臂大多都是多关节机械臂和机械手相结合对猕猴桃进行采摘，这种结构虽然看着灵活但结构复杂，控制难度大，控制精度不高，采摘时容易对猕猴桃造成损坏，影响采摘质量；现有的可伸缩式机械臂其结构上存在一定的缺点，在外管的末端带有锁紧螺母，调节时先要松开锁紧螺母，然后拉伸内管到需要的长度后再锁紧螺母，操作比较麻烦，而且在制成小型可伸缩的机械臂时比较难加工。

技术实现要素：

本发明的目的在于开发一种可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂，具体就是针对采用棚架式的猕猴桃进行采摘，该可伸缩式机械采摘臂具有先加持后旋转的特点，这种设计专门针对在猕猴桃成熟后果把儿仍然很结实，使得采摘时容易损坏果品的问题，要是在机械臂采摘是硬拽，会很容易损坏猕猴桃的果品；同时这种可伸缩式机械采摘臂能够灵活的调整臂的高度，以适应棚 架式猕猴桃果实的生长的特点，有利于采摘。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

这种可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂，其特征在于：机械臂有一级臂(5)和二级臂(3)两级，三指灵巧手(1)安装在二级臂(3)上；还有丝杠(15)螺母(4)的传动结构，第一锥齿轮(6)和第二锥齿轮(14)、第一齿轮(8)和第二齿轮(12)啮合传动，机械臂有两个自由度的运动，分别是垂直方向的伸缩运动和水平面内的旋转运动，这种设计的优点是减少机械臂到达采摘目标的时间，在很大程度上提高了猕猴桃的采摘效率；同时，可伸缩式机械臂的旋转和伸缩这两个自由度的运动特点使得猕猴桃能够更加容易的采摘，降低了猕猴桃果实在采摘时的果品损失率。

所述的三指灵巧手(1)固定安装在二级臂(3)上，三只灵巧手(1)下面有设有小电机和动作控制系统，控制采摘猕猴桃。

所述的一级臂(3)和二级臂(5)之间的相互连接和运动是通过丝杠(15)和螺母(4)的相对运动来实现的。

所述的丝杠固定安装有第二锥齿轮(14)与其啮合的第一锥齿轮(6)，安装在一级臂外的第一电动机(7)的动力通过锥齿轮啮合传递到丝杠(15)，丝杠转动使得二级臂(5)上下运动调节可伸缩式机械采摘臂的高度。

所述的一级臂下端固定安装有第二齿轮(12)与第一齿 轮(8)啮合，主要用来使可伸缩式机械采摘臂整体转动，动力来自于第二电动机(10)。

一种利用可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂进行猕猴桃果实采摘方法，包括以下步骤：

启动机器人移动平台，由超声波传感器测得车体与猕猴桃果树之间的距离从而控制车在棚架间的位置，使得车沿棚架式的猕猴桃地里的导航线运动，当机器人每移动一个车体长度路程后停下来，位于每个三指灵巧手内部的双目摄像机对各自上方一定区域范围内的猕猴桃实时的进行循环扫描采集，检测猕猴桃果实的位置；

当检测到摄像机视野范围内有果实时，主控制器向运动控制器发送命令，双目摄像机用来采集果树、果实的图像信息以及采摘机械臂路径中的障碍物图像信息，然后主控制器对成熟果实图像及障碍物图像进行识别，判断出视野内猕猴桃果实数量，逐个识别出视野内猕猴桃果实并提取其空间位置及形状等特征信息，确定采摘顺序。再由位于每个三指灵巧手内部的红外传感器来探测猕猴桃的相对于三指灵巧手的空间位置坐标，获取水果抓取所需要的位置信息，然后信息采集器将这些信息反馈给每个伺服电机控制器来控制各个可伸缩式机械采摘臂做伸缩动作抓取猕猴桃，然后再反馈给主控系统控制电动机(10)动作使机械臂进行旋转动作，扭转猕猴桃果把儿，对猕猴桃进行采摘。然后三指灵巧手向下靠近猕猴桃输送管口，接着三指灵巧手的手指慢 慢松开将采摘到的猕猴桃放入输送管中送到水果采集箱内。

本发明主要解决的是棚架式猕猴桃果实生长层次不齐带来的采摘困难和猕猴桃成熟后果把儿依然很结实但果实较软不宜用力采摘的问题，设计了利于采摘、结构简单、使用方便的可伸缩式猕猴桃果实采摘机械臂，保证了果实采摘的质量。

附图说明

图1为本发明的一种可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂的模型图；

图2为本发明的一种可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂丝杠螺母的局部示意图；

图3为本发明的一种可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂伸缩和旋转装置的局部示意图。

附图标号说明：1.三指灵巧手，2小电机及其控制系统箱，3.二级臂，4.螺母，5.一级臂，6.锥齿轮1，7.电动机1，8.齿轮1，9.联轴器，10.电动机2，11.齿轮轴1，12.齿轮2，13.齿轮轴2，14.锥齿轮2，15.丝杠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述。

本发明可伸缩式猕猴桃果实采摘机械手臂，其特征在于：机械臂有一级臂(5)和二级臂(3)两级，还有丝杠(15)螺母 (4)传动结构，锥齿轮(6)和(14)、齿轮(8)和(12)啮合传动，机械臂有两个自由度的运动，分别是垂直方向的伸缩运动和水平面内的旋转运动。这种设计的优点是减少机械臂到达采摘目标的时间，在很大程度上提高了猕猴桃的采摘效率；同时，可伸缩式机械臂的旋转和伸缩这两个自由度的运动特点使得猕猴桃能够更加容易的采摘，降低了猕猴桃果实在采摘时的果品损失率，三指灵巧手(1)固定安装在二级臂(3)上，三只灵巧手(1)下面有设有小电机和动作控制系统，控制采摘猕猴桃，一级臂(3)和二级臂(5)之间的相互连接和运动是通过丝杠(15)和螺母(4)的相对运动来实现的，丝杠固定安装有锥齿轮(14)与其啮合的锥齿轮(6)，安装在一级臂外的电动机(7)的动力通过锥齿轮啮合传递到丝杠(15)，丝杠转动使得二级臂(5)上下运动调节可伸缩式机械采摘臂的高度，一级臂下端固定安装有齿轮(12)与齿轮(8)啮合，主要用来使可伸缩式机械采摘臂整体转动，动力来自于电动机(10)。

上面以具体实施例予以说明本发明的结构与工作原理，本发明并不局限于以上实施例，根据上述的说明内容，凡在本发明精神与原则之上所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。