一种果蔬采摘筛选机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种果蔬采摘筛选机器人。

背景技术：

现有果蔬采摘方面，主要依靠大量的人力手握剪刀采摘的方式和人力借助梯子等辅助采摘的方式，部分采用自动化的采摘器，需要借助柔性的管道传输的方式采摘。这种采摘方式效率低，无法满足实际高效的采摘作业的需求。现有的采摘机器人采用多角度多方位的复杂结构，影响控制的准确性，而且现有的采摘机器人往往只具备采摘功能不具备筛选功能，需要通过人工进行筛选，将大小不一致的果蔬进行分类，存在自动化程度不高，后续工作量较大，效率较低等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中的果蔬采摘筛选机器人不具备自动筛选功能，导致自动化程度不高，后续工作量较大，效率较低等缺陷。

为此，本实用新型提供一种果蔬采摘筛选机器人，包括：

机架；

行走装置，安装在所述机架底部，驱动所述机架旋转和移动；

识别采摘装置，设置在所述机架顶部一侧，包括控制单元、识别单元和采摘爪手组件，所述识别单元与所述控制单元的输入端连接，所述采摘爪手组件与所述控制单元的输出端连接，所述控制单元接收所述识别单元输入的数据信息并控制所述采摘爪手组件进行采摘动作；

筛选装置，设置在所述机架顶部另一侧且位于所述采摘爪手组件的下方，包括传输带机构和分级筛选机构，所述分级筛选机构倾斜设置在所述传输带机构的输出端底部。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，所述行走装置包括

电机驱动的履带轮结构，设置于所述机架底部位于所述识别采摘装置的一侧；

万向轮，设置在所述机架底部位于所述筛选装置的一侧。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，所述采摘爪手组件包括

机械臂，所述机械臂为六自由度机械臂，可转动地安装在所述机架顶部；

机械手，设置在所述机械臂的末端，受所述控制单元的控制进行采摘动作。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，所述识别单元包括

摄像装置，固定设置在所述机械手上，与所述控制单元的输入端连接，用于采集待采摘果蔬图像；

传感器模块，固定设置在所述机械手上，与所述控制单元的输入端连接，用于对待采摘果蔬进行识别检测并将识别检测信息反馈至所述控制单元。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，所述筛选装置还包括

基架，可滑动的设置在所述机架上；

所述传输带机构包括传输带和安装在所述基架上的用于驱动所述传输带转动的第一驱动机构，所述传输带的输出末端与所述基架之间形成有入口；

所述分级筛选机构倾斜设置在所述入口的底部，包括导向槽板和设置在所述导向槽板上的多个沿所述导向槽板的宽度方向间隔设置且沿所述导向槽板的长度方向延伸的并向下凹陷的导向槽，每个所述导向槽沿靠近所述入口朝向远离所述入口方向上依次开设有多个孔径逐渐增大的校径口；

若干接果机构，一一对应设置在所述校径口的底部。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，所述筛选装置还包括角度调节机构，所述角度调节机构包括

两个调节柱，相对设置在所述导向槽板的远离所述入口的一端两侧且沿所述导向槽板宽度方向向外凸出延伸；及两个调节柱，相对设置在所述导向槽板的远离所述入口的一端两侧且沿所述导向槽板宽度方向向外凸出延伸；及

两个调节板，相对设置在所述基架上远离所述入口的一端两侧，所述调节板上开设有朝向所述入口所在侧弯曲且与所述调节柱一一对应滑动连接的弧形调节槽。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，还包括

升降装置，所述升降装置可竖向升降地固设在所述机架上且所述识别采摘装置固定安装在所述升降装置上。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，所述升降装置包括

升降台；

驱动所述升降台进行升降的第二驱动组件，所述第二驱动组件包括设置在所述升降台底部的齿条及与所述齿条啮合的至少一个第二驱动齿轮和与所述第二驱动齿轮连接的第二驱动机构，所述机架上开设有容纳所述齿条升降的开槽；

升降杆组件，包括两个分别与所述升降台和所述机架固定连接的且相互套接的升降杆。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，还包括

缓冲装置，所述缓冲装置为套接在所述升降杆组件上的缓冲弹簧。

可选的，所述的一种果蔬采摘筛选机器人，还包括电源装置，所述电源装置包括太阳能电池板和蓄电池，所述蓄电池通过导线与所述太阳能电池板连接；

所述行走装置、所述识别采摘装置和所述筛选装置与所述电源装置电连接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的一种果蔬采摘筛选机器人，包括机架；

行走装置，安装在所述机架底部，驱动所述机架旋转和移动；

识别采摘装置，设置在所述机架顶部一侧，包括控制单元、识别单元和采摘爪手组件，所述识别单元与所述控制单元的输入端连接，所述采摘爪手组件与所述控制单元的输出端连接，所述控制单元接收所述识别单元输入的数据信息并控制所述采摘爪手组件进行采摘动作；

筛选装置，设置在所述机架顶部另一侧且位于所述采摘爪手组件的下方，包括传输带机构和分级筛选机构，所述分级筛选机构倾斜设置在所述传输带机构的输出端底部。

此结构的果蔬采摘筛选机器人，通过行走机构驱动机架原地旋转和前进或后退移动，通过识别采摘装置对待采摘果蔬进行识别检测，实现特征匹配后进行采摘，通过筛选装置对果蔬进行大小分类筛选并收集，实现采摘和筛选分类集合的智能化程度较高的采摘机器人，自动化程度高，大大降低了后续人工人类的工作时间和复杂性；分级筛选机构倾斜设置，便于果蔬自动滚动；结构紧凑，实用性强。

2.本实用新型提供的一种果蔬采摘筛选机器人，行走装置包括电机驱动的履带轮结构和万向轮结构，通过适应性强的履带轮结构和灵活的万向轮的配合，通过电机的输出扭矩，实现整体机架原地不同角度的旋转，实现在狭小的空间内灵活运转。

3.本实用新型提供的一种果蔬采摘筛选机器人，采用摄像装置采集待采摘果蔬的图像，采用传感器模块识别检测待采摘果蔬的形状和颜色特征，实现特征匹配，通过控制单元控制六自由度机械臂全方位自由旋转进行采摘。

4.本实用新型提供的一种果蔬采摘筛选机器人，筛选装置包括传输带机构和分级筛选机构，分级筛选机构包括导向槽板和设置在导向槽板上的导向槽及校径口，导向槽板倾斜设置在传输带机构的输出端底部，通过重力作用沿导向槽滚动并通过校径口实现果蔬按照个头大小进行逐级筛选分类收集。

5.本实用新型提供的一种果蔬采摘筛选机器人，还包括升降装置，升降装置包括升降台、齿轮和驱动齿轮，通过齿轮齿条啮合传动机构，实现升降台在竖向方向升降，对识别采摘装置的高度进行调整，以适应不同高度的果蔬需求，适用性强，升降调节简便。

6.本实用新型提供的一种果蔬采摘筛选机器人，还包括缓冲装置，通过缓冲装置的设置可以有效保护升降机构和机架，避免升降装置在下降过程中造成与机架的碰撞损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中的果蔬采摘筛选机器人的主视结构图；

图2为本实用新型实施例中的果蔬采摘筛选机器人的一种侧视结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的果蔬采摘筛选机器人的另一种侧视结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的果蔬采摘筛选机器人的升降装置和缓冲装置的局部放大结构图；

图5为本实用新型实施例中的果蔬采摘筛选机器人的识别采摘装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的果蔬采摘筛选机器人的筛选装置的结构示意图(省略了第一驱动机构)。

附图标记说明：

10-机架；

20-行走装置；21-履带轮结构；22-万向轮；

30-识别采摘装置；31-机械臂；310-安装架；32-机械手；33-摄像装置；

40-筛选装置；41-基架；42-传输带机构；421-传输带；422-第一驱动机构；423-从动滚筒；43-入口；44-导向槽板；45-校径口；46-滑轨；47-调节板；48-弧形调节槽；49-调节柱；

50-升降装置；51-升降台；52-第二驱动组件；521-第二驱动轴；522-第二驱动齿轮；53-齿条；

60-缓冲装置；

70-太阳能电池板；71-固定架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例的一种果蔬采摘筛选机器人，如图1至图6所示，包括机架10、行走装置20、识别采摘装置30、筛选装置40、升降装置50、缓冲装置60和电源装置(未示出)，其中机架10呈平板状，行走装置20设置在机架10底部，用于驱动机架10原地旋转和前进或倒退移动；识别采摘装置30设置在机架10顶部一侧如图1所示的左侧，包括控制单元(未示出)、识别单元和采摘爪手组件，识别单元与控制单元的输入端电连接，采摘爪手组件与控制单元的输出端电连接，控制单元接收识别单元的反馈信息并控制采摘爪手组件进行采摘动作；筛选装置40设置在机架10顶部另一侧如图1所示的右侧且位于识别采摘装置30的下方，筛选装置40的设置是为了对采摘后的果蔬进行大小分类收集；升降装置50可竖向升降地安装在机架10上且识别采摘装置30固定安装在升降装置50上，用于对识别采摘装置的高度进行调节以适应不同高度位置的果蔬，升降装置50上还设有缓冲装置60用于在升降装置50进行下降动作时起到缓冲保护作用，减少升降装置50和机架10之间的碰撞损坏；电源装置包括太阳能电池板70和蓄电池(未示出)，与行走装置20、识别采摘装置30、筛选装置40和升降装置50电连接，用于给行走装置20、识别采摘装置30、筛选装置40和升降装置50提供电源动力。本实用新型的果蔬采摘筛选机器人具有主控制系统，主控制系统用于独立控制行走装置20、识别采摘装置30、筛选装置40和升降装置50的动作。

对于行走装置20而言，如图1所示，包括电机(未示出)驱动的履带轮结构21和万向轮22，其中履带轮结构21包括四个，四个履带轮结构21两两一组，两组一左一右间隔布置，每组包括一前一后设置的两个，类似于汽车轮布置方式，四个履带轮结构21通过固定在机架10底部的安装板(未示出)固定安装在机架10底部(如图1所示的左侧)具体的，每个履带轮结构21呈大致三角形排布。通过电机平稳输出转矩，实现履带轮结构21在原地不同角度的运动，具体结构不做特别限定和描述，为现有常见的履带轮结构，并非本实用新型的发明点。万向轮22设置在机架10底部(也即如图1所示的右侧)，万向轮22结构也为现有技术中常见的万向轮结构，并非本实用新型的发明点，在此不做详细描述和限定。对于行走装置20的工作，由电源装置提供动力，通过无线遥控器控制，比如现有的无线六位遥控器发射接收模块控制，具体不做详细描述和限定，为现有技术，并非本实用新型的发明点。本实用新型通过适应性极强的履带轮结构21和灵活的万向轮22的配合，实现在狭小的空间内灵活运转；行走装置20原地旋转，以履带轮结构21的中心作为圆心，以万向轮22与履带轮结构21之间的距离为半径形成规则的轨迹，通过履带轮结构21上的电机的输出扭矩实现行走装置20在原地不同角度的运转。

对于采摘爪手组件而言，如图1至图3和图5所示，包括机械臂31和机械手32，机械臂31为现有的六自由度机械臂，包括六个舵机(未示出)，通过六个舵机驱动控制机械臂31全方位转动，具体结构不做详细描述和限定，为现有常规的六自由度机械臂，并非本实用新型的发明点；机械手32固定在机械臂31的末端也即如图3所示的右端，机械手32受控制单元(未示出)的驱动模拟人的手进行采摘动作；采摘爪手组件通过安装架310固定在升降台51上，比如如图3和图5所示，安装架310包括下端呈工字型的第一安装架和上端的呈凵字型的第二安装架，第一安装架和第二安装架固定连接，机械臂31的下端与第二安装架固定连接，第一安装架与升降台51固定连接。

对于识别单元(未示出)而言，包括传感器模块和摄像装置33，设置在机械手32上方，摄像装置33为现有的常规的摄像头，用于采集待采摘果蔬的图像，与控制单元连接，具体结构和工作原理在此不做详细描述和限定，为现有技术，并非本实用新型的发明点；传感器模块包括颜色传感器和光电传感器，具体结构和工作原理不做详细，为现有技术，传感器模块与控制单元电连接，用于识别检测待采摘果蔬的形状和颜色特征，并将信息反馈至控制单元实现特征匹配；通过传感器模块和摄像装置33进行采集相应的数据，实现视觉化全方位采摘，控制单元可选为但不局限于飞思卡尔mc9s12xs128单片机。采摘前，利用摄像装置33和传感器模块获取待采摘果蔬的图像信息并反馈至控制单元，经控制单元处理得到果蔬图像，通过识别果蔬的形状和颜色特征，实现特征匹配后，控制单元对采摘顺序进行规划，驱动机械臂31和机械手32移动进行采摘动作。

对于筛选装置40而言，如图2至图3和图6所示，包括基架41、传输带机构42、分级筛选机构、接果机构(未示出)、角度调节机构和滑轨46，基架41呈顶部开口、三侧面开口另一侧面封闭的框状结构，基架41滑动设置在机架10上，比如在机架10上设置两条平行于机架10长度方向的间隔布置的滑轨46，基架41底部设有与滑轨46相匹配的滑槽(未示出)结构，以使基架41滑动设置在滑轨46上端，通过滑轨46的设置可以调节筛选装置与识别采摘装置30的水平方向的距离，以便根据机械臂31的伸展长度进行适应性调整；传输带机构42设置在基架41顶部且靠近识别采摘装置30设置，包括传输带421和用于驱动传输带421转动的第一驱动机构422设置在基架41顶部外侧，第一驱动机构422的第一驱动轴(未示出)上设有主动滚筒(未示出)，传输带421的一端设置在主动滚筒上，传输带421的另一端设置在从动滚筒423上，从动滚筒423与主动滚筒通过传输带421传动连接，从动滚筒423与基架41之间设有入口43用于将采摘后的果蔬引导到导向槽板44上进行筛选分类；筛选机构包括导向槽板44和沿导向槽板44的宽度方向也即如图2所示的前后方向间隔设置的沿导向槽板44的长度方向延伸也即如图2所示的左右方向的向下凹陷的导向槽(未示出)，导向槽的设置有利于从入口43处进入的果蔬能够分成多条分选线，不会造成果蔬堆积；对于导向槽的数量，比如三个、四个、五个等等，具体视导向槽板的宽度进行选择设计，每个导向槽的截面积呈弧形；相邻导向槽之间形成有间隔凸起(未示出)；导向槽板44倾斜设置在入口43底部且靠近入口43的一端转动比如铰接设置在基架41上，远离入口43的一端可上下滑动地设置在基架41上；每个导向槽内沿导向槽板44的长度方向也即由靠近入口43朝向远离入口43方向也即由上而下依次设有多个不同孔径且孔径逐渐增大的校径口45，比如三个、四个、五个等等，校径口45由小到大，每个导向槽中对应的校径口的孔径大小一样；首先较小的果蔬能够通过最上端的小孔径的校径口45并落入到校径口45底部的接果机构(未示出)内进行打包收集，然后较大的果蔬继续沿着导向槽向下滚动到下端的大孔径的校径口45，更大的果蔬继续沿着导向槽向下滚动到能够下端的校径口45，对于每个校径口45的孔径大小在此不进行描述和限定，可以根据市场上或者果蔬的普遍大小情况进行选择设计；对于校径口45的形状比如为但不局限于圆形；每个校径口45的底部一一对应设置有一个接果机构，比如接果盘或接果袋；对于角度调节机构而言，包括两个相对设置的调节柱49和两个相对设置的调节板47，调节柱49设置在导向槽板44远离入口43的一端(也即如图2所示的左端)的两侧(也即如图2所示的前后两侧)，且沿导向槽板44的宽度方向分别朝向前后凸出，调节板47固定设置在远离入口43的基架41的前后两侧，具体的，如图2和图3所示，调节板47呈大致三角形状，其上开设有由上而下弯曲延伸且朝向入口43所在侧弯曲的弧形调节槽48，导向槽板44通过调节柱49与弧形调节槽48一一对应配合，调节板47的弧形调节槽48外侧上还设有角度刻度尺(未示出)，通过拨动调节柱49在弧形调节槽48内的位置以调整导向槽板44的倾斜角度；对于导向槽板44与水平方向的夹角的设置，为了便于描述和区分，将该夹角设置为α，α的取值范围为0°＜α＜45°，根据力的平衡条件，α优选为α＞12.95°，可以大大降低果蔬损伤率。作为可选的，可以在基架41底部固定设置滑轨46，在机架10上对应设置于基架41底部的滑轨46相匹配的滑槽(未示出)结构。

对于升降装置50而言，如图1至图3和图4所示，包括升降台51、齿条53、第二驱动组件52和升降柱机构，升降台51呈板状，与机架10平行且设置在机架10的顶部，识别采摘装置30通过安装架310固定安装在升降台51上端面，升降台51下端面两侧也即如图2和图3所示的左右两侧设有朝向机架10凸出的竖向齿条53，机架10上对应齿条53位置处开设有开槽(未示出)，齿条53可穿过开槽缩进或伸出机架10内部，齿条53的前后两端设有齿；第二驱动组件52包括两个，分别设置在升降台51的左右两侧且固定在机架10上，每个第二驱动组件52包括第二驱动机构、位于第二驱动机构的输出端的第二驱动轴521和设置在第二驱动轴521上的第二驱动齿轮522，两个第二驱动轴521一前一后平行设置，且第二驱动轴521上对应齿条53的位置处设有第二驱动齿轮522，第二驱动齿轮522与齿条53常啮合；两个第二驱动齿轮522转动方向相反，同步驱动齿条53沿竖向方向升降运动，从而带动升降台51进行升降；升降柱机构包括四个，四个升降柱机构分别设置在升降台51的底部四个角位置，每个升降柱机构均包括分别与升降台51固定和与机架10固定且相互套接的升降柱。在升降柱机构的外侧套接有缓冲装置60，比如管状缓冲弹簧，还可以为类似于现有的摩托车上的缓冲结构或者汽车上的液力缓冲器的结构，具体结构不做详细描述和限定。可选的，对于第二驱动组件52的数量也可以仅设置一个，对应的，第二驱动轴521也仅设置一个，第二驱动齿轮522也仅设置一个，通过一个第二驱动齿轮522与齿条53啮合驱动齿条53在竖向方向升降运动。对于第二驱动轴521比如为光轴等，具体不做限定和描述。

对于电源装置而言，包括太阳能电池板70和蓄电池(未示出)，太阳能电池板70通过固定架71斜设置在升降台51上端面如图3所示的左侧，对于倾斜角度的设置不做详细描述和限定，可以为30°、45°、60°等等，对于太阳能电池板70和固定架71的安装方式可以采用铰接的方式，便于太阳能电池板70角度的调节，具体不做限定，为现有技术，并非本实用新型的发明点。太阳能电池板70通过导线(未示出)与蓄电池连接，通过太阳能电池板70给蓄电池充电，蓄电池为现有常用的12v蓄电池，对于其结构和工作原理在此不做描述和限定，为现有技术，并非本实用新型的发明点。可选的，本实用新型还设有备用电池，备用电池也可与太阳能电池板70通过导线连接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。