一种双臂多功能温室机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种农业温室机器人，更具体的说，涉及一种可以实现蔬菜的播种灌溉和采摘的双臂多功能机器人。
【背景技术】
[0002]目前，用于农业的播种机、灌溉机和采摘机发展已经相对成熟。播种机构主要由供种系统、存种系统、分种系统、排种系统、开沟机构组成。现有播种技术主要为外槽轮式、型孔式、气力式三种。其中，对于较小的种子而言，气力式播种能够较好的兼顾排种均匀性以及播种速度。
[0003]灌溉机构主要由供水系统、控制系统和相关组件组成。现有灌溉技术分为喷灌和微灌，由于微灌对控制系统的要求较高、且很难满足大规模灌溉的经济性需求，我国喷灌机主要采用喷灌方式作业。
[0004]采摘机构主要由识别系统、采摘系统等组成。现有采摘技术主要分为传统的机械振摇式和气动振摇式以及目前各国正在研制的采摘机器人。传统振摇方法果实易损，且无法进行有选择性的收获，而采摘机器人则普遍面临采摘效率低等问题。
[0005]目前的各项技术所面临的一大问题，就是各机械结构的分散化。三个模块同时实现自动化，需要分别购买三种机械设备，成本极高，且由于三种功能交替进行，整个收获周期中会造成大量的闲置时间，从而造成资源的浪费。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种双臂多功能温室机器人，解决功能模块分散、各机械利用率低、成本高、浪费严重的问题，在机器人的公共平台上很好的结合集播种、采摘、灌溉于一体的三项基本功能，大大提高机器人的利用效率。
[0007]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种双臂多功能温室机器人，包括集成于一个工作平台上的播种功能模块、灌溉功能模块和采摘功能模块，所述工作平台主要由底座、滚轮、腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节、机械手和箱体组成，其中，腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节通过运动副相互串联，使小臂关节末端具有六个自由度，底座用于安装各模块以及相关组件，滚轮安装在底座下，用于实现行走，箱体安装在底座上，用于储存蔬菜，机械手安装在小臂关节上，用于完成米摘。
[0009]所述运动副包括转动副或者球副。
[0010]所述相关组件包括行走电机、灌溉水泵及灌溉电机、播种气泵及播种电机。
[0011]所述播种功能模块是通过气力方式，由气泵推动储存在小臂关节中的种子，实现种子的分尚和播种。
[0012]所述灌溉功能模块是通过水泵将水由管道喷出。
[0013]所述播种功能模块和灌溉功能模块采用同一根连接管，根据所需求的功能不同分别连接于风泵或水泵上。
[0014]所述机械手主要由主动手指、从动手指和工作手指组成，主动手指通过电机驱动，从动手指在主动手指的齿轮带动下，与主动手指共同驱动工作手指夹紧，在小臂关节的带动下实现采摘工作，再在腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节的共同作用下，将菜放入箱体。
[0015]所述双臂的控制系统相互独立，能够分别完成整套动作。
[0016]本发明的有益效果是，可以由一个机器人实现播种、灌溉、采摘三项操作，避免了工具的冗余和资源的浪费
【附图说明】
[0017]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0018]图1是本发明的整体结构示意图；
[0019]图2是图1的俯视图；
[0020]图3是本发明中小臂关节的正视图；
[0021]图4是本发明中小臂关节的俯视图；
[0022]图5是本发明中机械手模块的正视图；
[0023]图6是本发明中机械手模块的后视图。
[0024]图中1.底座，2.箱体，3.腰关节，4.肩关节，5.大臂关节，6.橡胶管，7.小臂关节，8.滚轮，9.水泵，10.气泵，11.储存种子处，12.出口，13.接口，14.主动手指，15.工作手指，16.从动手指，17.支撑板。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
[0026]图1?图6所示，本发明所提供的双臂多功能温室机器人，将播种、灌溉、采摘功能模块集成于一套公共平台上，在其上面合理的安置播种、灌溉、采摘模块，从而实现播种、灌溉、采摘功能的一体化。公共平台由底座1、滚轮8、腰关节3、肩关节4、大臂关节5、小臂关节7、机械手、箱体2组成。底座I是各功能模块的相关组件的安装平台。相关组件包括:行走电机、灌溉水泵9及电机等配套设施、播种气泵10及电机等配套设施等。腰关节3以一个转动副连接于底座I上。两边大臂关节5分别通过肩关节4以球副连接于腰关节3上。两边小臂关节7分别以转动副连接于大臂关节5上。行走机构及几个运动的组合使得每个手臂都六自由度运动可达。箱体2安装在底座I上，用于储存已摘的蔬菜。实际工作中，播种和灌溉模块采用同一根橡胶管6，由需求分别连接于水泵9或气泵10上，通过中空的小臂关节7进行播种或灌溉。进行播种时，将种子储存在小臂关节7中，利用气动控制种子的均匀下落。进行灌溉时，由水泵阀门大小控制灌溉量。采摘机构作为单独的一个模块，由机械手完成采摘动作，在大臂关节5和小臂关节7的配合下，将采摘到的蔬菜放置于箱体2内。在需要采摘时，将机械手安装在小臂关节7上即可。
[0027]在图1中，轮子8安装在底座I下，在电机带动下实现行走功能。箱体2安装在底座I上，用于储存采摘到的蔬菜。腰关节3通过转动幅安装在底座I上。两个肩关节4通过球副与腰关节3上端连接。大臂关节5通过转动幅和肩关节4连接。小臂关节7通过转动幅与大臂关节6连接。这些运动副使得小臂关节7末端拥有六自由度。
[0028]在图2所示的一个实施例中，橡胶管6与风泵10相连，在风力作用下鼓动储存在小臂关节7中储存种子处11的种子，使其通过出口 12喷射出，达到播种的目的。
[0029]而在实施灌溉功能时，橡胶管6则与水泵9相连，且这时，种子储存处11不存放种子，水直接从出口 12喷出。
[0030]在图4所示的一个实施例中，电机连接在支撑板17上，驱动主动手指14，从动手指16在主动手指14的齿轮带动下，与主动手指14共同驱动工作手指15夹紧，在小臂关节7的带动下实现拔菜动作完成采摘工作，再在腰关节3、肩关节4、大臂关节5、小臂关节7等共同作用下，将菜放入箱体2。
[0031]两臂的控制系统相互独立，能够分别完成整套动作。
[0032]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种双臂多功能温室机器人，其特征在于，包括集成于一个工作平台上的播种功能模块、灌溉功能模块和采摘功能模块，所述工作平台主要由底座、滚轮、腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节、机械手和箱体组成，其中，腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节通过运动副相互串联，使小臂关节末端具有六个自由度，底座用于安装各模块以及相关组件，滚轮安装在底座下，用于实现行走，箱体安装在底座上，用于储存蔬菜，机械手安装在小臂关节上，用于完成米摘。
2.根据权利要求1所述的双臂多功能温室机器人，其特征在于，所述运动副包括转动副或者球副。
3.根据权利要求1所述的双臂多功能温室机器人，其特征在于，所述相关组件包括行走电机、灌溉水泵及灌溉电机、播种气泵及播种电机。
4.根据权利要求1所述的双臂多功能温室机器人，其特征在于，所述播种功能模块是通过气力方式，由气泵推动储存在小臂关节中的种子，实现种子的分离和播种。
5.根据权利要求4所述的双臂多功能温室机器人，其特征在于，所述灌溉功能模块是通过水泵将水由管道喷出。
6.根据权利要求5所述的双臂多功能温室机器人，其特征在于，所述播种功能模块和灌溉功能模块采用同一根连接管，根据所需求的功能不同分别连接于风泵或水泵上。
7.根据权利要求1所述的双臂多功能温室机器人，其特征在于，所述机械手主要由主动手指、从动手指和工作手指组成，主动手指通过电机驱动，从动手指在主动手指的齿轮带动下，与主动手指共同驱动工作手指夹紧，在小臂关节的带动下实现采摘工作，再在腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节的共同作用下，将菜放入箱体。
8.根据权利要求1所述的双臂多功能温室机器人，其特征在于，所述双臂的控制系统相互独立，能够分别完成整套动作。
【专利摘要】本发明提供一种双臂多功能温室机器人，包括集成于一个工作平台上的播种功能模块、灌溉功能模块和采摘功能模块，所述工作平台主要由底座、滚轮、腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节、机械手和箱体组成，其中，腰关节、肩关节、大臂关节、小臂关节通过运动副相互串联，使小臂关节末端具有六个自由度，底座用于安装各模块以及相关组件，滚轮安装在底座下，用于实现行走，箱体安装在底座上，用于储存蔬菜，机械手安装在小臂关节上，用于完成采摘。本发明所提供的多功能机器人，在机器人的公共平台上很好的结合集播种、采摘、灌溉于一体的三项基本功能，大大提高机器人的利用效率。
【IPC分类】B25J15-08, B25J11-00, B25J5-00
【公开号】CN104647337
【申请号】CN201510007326
【发明人】尤佳欣, 顾鹏, 黄亦翔, 王也敬, 刘成良
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月7日