一种采摘大型瓜果的机械臂装置的制作方法

本实用新型涉及一种采摘大型瓜果的机械臂装置，主要涉及一种易操作、能灵活实现对大型瓜果采摘位置自动调整的机械臂装置。

背景技术：

我国是西瓜种植、消费大国，在西瓜的采摘过程中，人工采摘费时费力、效率低下，为了解决上述问题，研制一种新型的采摘大型瓜果的机械臂装置，可实现对大型瓜果的机械采摘，解放了劳动力，大大提高了采摘效率，具有实用价值。

技术实现要素：

本实用新型的技术方案是：一种采摘大型瓜果的机械臂装置，由半履带式平台、底座旋转驱动系统、机械臂、液压传动系统、云台系统和末端执行器组成；所述半履带式平台作为安装平台和行走平台，可遥控控制实现在地面上的自由行走；所述底座旋转驱动系统安装在所述半履带式平台上，用于驱动所述机械臂旋转；所述机械臂安装在所述底座旋转驱动系统上；所述液压传动系统用于调节机械臂在水平和竖直方向的移动动作；所述云台系统为机械臂提供待采摘瓜果的图像获其准确位置，以便调整机械臂的采摘动作；所述末端执行器能在它自身的重力作用下实时保持竖直状态，便于完成瓜果的采摘。本实用新型能实现对西瓜等大型瓜果的自动采摘，采摘效率高、易操作。

所述半履带式平台的前轮为轮式，后轮为履带式，巧妙结合两者的优点，既增大了与地面接触面积，又保留了前轮轮式易于转向的优点。

所述底座旋转驱动系统由电机一、蜗杆和涡轮组成，所述电机一的传动轴连接所述蜗杆的齿轮轴，所述蜗杆的齿轮轴与所述涡轮的齿轮相啮合，在所述电机一的驱动下，所述蜗杆的齿轮轴旋转并啮合所述涡轮的齿轮使得涡轮旋转，从而带动所述机械臂旋转。

所述机械臂由3个子机械短臂组成且相互间由2个活动关节连接，在最上方子机械短臂的末端通过活动关节连接有所述末端执行器。

所述液压传动系统由液压泵、电机二、油箱、两个液压缸、控制阀和油管组成，所述液压泵在所述电机二的驱动下，从所述油箱中吸油并经所述油管输出油液至所述液压缸，其中，油液流量由液压泵与液压缸之间的控制阀来调节；所述两个液压缸分别安装在所述机械臂的两个关节间，在油液的压力能作用下推动所述液压缸中的活塞运动，从而调节机械臂在水平和竖直方向的移动动作。

所述云台系统由基座、支架、电机三、齿轮、齿轮杆、两个摄像头组成，所述电机三固定在所述基座上，所述电机三的传动轴连接所述齿轮；搭建在所述支架上的所述齿轮杆位于所述齿轮的上方并与齿轮啮合；所述两个摄像头固定在所述齿轮杆的两端，在所述电机三的驱动下通过所述齿轮啮合所述齿轮杆，从而调节两个摄像头的俯仰角度，实现对待采摘瓜果的拍摄。

所述末端执行器由活动关节、连接杆、电机四、主从齿轮和抓手组成，其中，所述活动关节由具有高粗糙度的销轴、销孔组成且销轴穿过销孔，所述连接杆串接所述末端执行器的所有部件；当所述机械臂运动过程中导致安装在所述连接杆末端的抓手偏离竖直方向时，所述销轴与所述销孔接触所产生的摩擦力矩将阻碍所述连接杆的摆动，从而使得所述抓手始终处于竖直方向，所述电机四驱动主从齿轮啮合从而控制所述抓手的放开和闭合动作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型末端执行器的示意图。

图3是本实用新型云台系统的示意图。

在图1-图3中，101.半履带式平台，102.电机一，103.蜗杆，104.涡轮，105.机械臂，106. 机械短臂，107.活动关节一、二，108.活动关节三，109.液压泵，110.电机二，111.油箱，112.液压缸，113.控制阀，114.油管，115.云台系统，116.末端执行器，201.基座，202.支架，203.电机三，204.齿轮，205.齿轮杆，206.左摄像头，207.右摄像头；301.连接杆，302.电机四，303主从齿轮，304.抓手，305.高粗糙度销轴，306.销孔。

具体实施方式

参照图1，一种采摘大型瓜果的机械臂装置，由半履带式平台101、底座旋转驱动系统、机械臂105、液压传动系统、云台系统115和末端执行器116组成；所述半履带式平台101作为安装平台和行走平台，可遥控控制实现在地面上的自由行走；所述底座旋转驱动系统安装在所述半履带式平台101上，用于驱动所述机械臂105旋转；所述机械臂105安装在所述底座旋转驱动系统上；所述液压传动系统用于调节机械臂105在水平和竖直方向的移动动作；所述云台系统115为机械臂105提供待采摘瓜果的图像获其准确位置，以便调整机械臂105的采摘动作；所述末端执行器116能在它自身的重力作用下实时保持竖直状态，便于完成瓜果的采摘。本实用新型能实现对西瓜等大型瓜果的自动采摘，采摘效率高、易操作。

所述半履带式平台101的前轮为轮式，后轮为履带式，巧妙结合两者的优点，既增大了与地面接触面积，又保留了前轮轮式易于转向的优点。

所述底座旋转驱动系统由电机一102、蜗杆103和涡轮104组成，所述电机一102的传动轴连接所述蜗杆103的齿轮轴，所述蜗杆103的齿轮轴与所述涡轮104的齿轮相啮合，在所述电机一102的驱动下，所述蜗杆103的齿轮轴旋转并啮合所述涡轮104的齿轮使得涡轮旋转，从而带动所述机械臂105旋转。

所述液压传动系统由液压泵109、电机二110、油箱111、两个液压缸112、控制阀113和油管114组成，所述液压泵109在所述电机二110的驱动下，从所述油箱111中吸油并经所述油管114输出油液至所述液压缸112，其中，油液流量由液压泵109与液压缸112之间的控制阀113来调节；所述两个液压缸112分别安装在所述机械臂105的两个关节107的连接处，在油液的压力能作用下推动所述液压缸112中的活塞运动，从而调节机械臂105在水平和竖直方向的移动动作。

所述机械臂105由三个子机械短臂106组成且相互间分别由活动关节一、活动关节二107连接，在最上方机械短臂106的末端通过活动关节三108连接有所述末端执行器116。

参照图2，所述云台系统115由基座201、支架202、电机三203、齿轮204、齿轮杆205、左摄像头206、右摄像头207组成，所述电机三203固定在所述基座201上，所述电机三203的传动轴连接所述齿轮204；搭建在所述支架202上的所述齿轮杆205位于所述齿轮204的上方并与齿轮啮合；所述左右摄像头206、207固定在所述齿轮杆205的两端，在所述电机三203的驱动下通过所述齿轮204啮合所述齿轮杆205，从而调节两个摄像头206、207的俯仰角度，实现对待采摘瓜果的拍摄。

参照图3，所述末端执行器116由活动关节三108、连接杆301、电机四302、主从齿轮303和抓手304组成，其中，所述活动关节三108由具有高粗糙度的销轴305、销孔306成且销轴穿过销孔，所述连接杆301串接所述末端执行器116的所有部件；当所述机械臂105运动过程中导致安装在所述连接杆301末端的抓手304偏离竖直方向时，所述销轴305与所述销孔306接触所产生的摩擦力矩将阻碍所述连接杆301的摆动，从而使得所述抓手304始终处于竖直方向，所述电机四302驱动主从齿轮303啮合从而控制所述抓手304的放开和闭合动作。