一种果园运输机器人的制作方法

本实用新型涉及农业运输设备技术领域，特别涉及一种果园运输机器人。

背景技术：

随着农村的劳动力减少，在农业种植时无法投入太多人工进行工作。目前果园中的自动采摘技术还不成熟，而人工采摘方式缺少科学合理的辅助工具，采摘工作效率较低和人工成本较高，因采摘效率低的问题有时也出现果蔬过剩的问题，降低收益。现有双目深度视觉相机和激光雷达用于识别环境，本领域技术人员希望有一种可应用双目深度视觉相机和激光雷达的运输机构，为实现自动跟踪采摘工人、辅助人工运输蔬果提供可能，提高工人的采摘效率和降低人工成本。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种果园运输机器人。

根据本实用新型的实施例的果园运输机器人，包括框架，所述框架的左下侧和右下侧分别设有左行走结构和右行走机构，所述框架的上侧设有装载框，所述框架的前侧还设有双目深度视觉相机和激光雷达，所述双目深度视觉相机和激光雷达均与所述左行走结构电性连接，所述双目深度视觉相机和激光雷达均与所述右行走结构电性连接，所述框架上还设有电源，所述左行走机构、所述右行走机构、所述双目深度视觉相机和所述激光雷达均与所述电源电性连接。

根据本实用新型实施例的果园运输机器人，至少具有如下有益效果：左行走机构和右行走机构带动果园运输机器人行走；装载框用于存放采摘人员采摘下来的果蔬；双目深度视觉相机和激光雷达可识别外部环境和人员，左行走机构和右行走机构可根据双目深度视觉相机和激光雷达反馈的结果进行运动。本技术为实现自动跟踪采摘工人、辅助人工运输蔬果提供了一种运输机构，有利于提高工人的采摘效率和降低人工成本。

根据本实用新型的一些实施例，所述框架包括第一上横板，所述装载框可拆连接于所述第一上横板的上侧，所述第一上横板的左下侧设有左竖板，所述第一上横板的右下侧设有右竖板，所述左行走机构设于所述左竖板上，所述右行走机构设于所述右竖板上，所述框架还包括安装横板，所述安装横板设于所述第一上横板的下方，所述安装横板的左侧和右侧分别与所述左竖板和所述后竖板固定连接，所述电源固定连接于所述安装横板的上侧；所述第一上横板还连接有第一安装板和第二安装板，所述第一安装板间隔设置于所述第二安装板的上方，所述第一安装板和所述第二安装板设于所述第一上横板的前侧，所述双目深度视觉相机固定连接于所述第一安装板上，所述激光雷达固定连接于所述第二安装板上。

第一上横板上安装装载框，左竖板和右竖板分别设置左行走机构和右行走机构，安装横板上安装电源和一些控制模块，电源和控制器安装在第一上横板和安装横板之间，起到保护作用；双目深度视觉相机固定连接于第一安装板上，激光雷达固定连接于第二安装板上，双目深度视觉相机位于激光雷达的上侧，双目深度视觉相机更多地摄取上部的物体信息，激光雷达可以检测更靠近下侧的物体，方便避开路障，这样设置更合理。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一上横板的上侧可拆连接有第二上横板，所述第一上横板和所述第二上横板之间设有活动腔，所述活动腔的中部设有连接通孔，所述连接通孔上下贯穿所述第一上横板和所述第二上横板，所述活动腔内滑动连接有活动板，所述装载框和所述活动板连接，所述活动板的外周与所述活动腔的侧壁之间设有活动间隙，所述活动腔的前侧、后侧、左侧和右侧均设有弹簧安装孔，所述弹簧安装孔的轴线朝向所述活动腔的中部，所述弹簧安装孔内设有第一压簧，所述第一压簧的靠近所述活动板的一端与所述活动板的侧壁抵接。

活动板可以在活动腔内滑动，在多个方向的第一压簧的推力下，在平稳状态下活动板位于活动腔的中部；果园运输机器人在行进过程中，遇到颠簸路段时，第一压簧对活动板起到缓冲保护作用，减少活动板在前向、后向、左向或右向的偏移，减少装载框中的果蔬的晃荡，对果蔬起到保护作用。

根据本实用新型的一些实施例，所述活动板上设有第一伸缩组件，所述第一伸缩组件包括沿上下方向设置的第一伸缩通孔，所述第一伸缩通孔设于所述活动板上，所述第一伸缩通孔设于所述连接通孔内，所述第一伸缩通孔内滑动连接有第一伸缩轴，所述第一伸缩轴的上端设有框连接部，所述装载框与所述框连接部可拆连接，所述框连接部设于所述活动板的上侧，所述第一伸缩轴的下端设有第一限位部，所述第一限位部设于所述活动板的下侧，所述第一伸缩轴上套接有第二压簧，所述第二压簧设于所述框连接部和所述活动板之间。

第一伸缩轴可沿上下滑动，第二压簧对第一伸缩轴有向上的推力，装载框连接在框连接部上；果园运输机器人在行进过程中，遇到颠簸路段时，第一压簧对装载框起到上下方向上的缓冲保护作用，减少装载框中的果蔬的晃荡，进一步增加对果蔬的保护作用。第一伸缩通孔设于所述连接通孔内，第一伸缩通孔小于连接通孔，不影响第一伸缩轴横向活动。

根据本实用新型的一些实施例，所述框连接部为框连接块，所述装载框的下侧面上设有连接凹槽，所述连接凹槽套接于所述框连接块上，所述框连接块上设有横向设置的第一穿插孔，所述框连接块上设有正对于所述第一穿插孔的第二穿插孔，所述第一穿插孔和所述第二穿插孔上可拆地穿插有插接棒。

装载框通过连接凹槽放置在框连接块上，然后用插接棒穿过第一穿插孔和第二穿插孔把装载框和框连接块固定在一起，实现装载框与第一伸缩轴的可拆连接，方便采摘人员安装装载框或取下装载框卸货。装载框的下侧设置连接凹槽，使装载框的底面是平面，装载框直接平放在地面即可。

根据本实用新型的一些实施例，所述活动板上设有多个所述第一伸缩组件，所述的多个第一伸缩组件均布于所述活动板上。多个所述第一伸缩组件连接装载框，提高装载框的稳定性。

根据本实用新型的一些实施例，所述活动板上设有第二伸缩组件，所述第二伸缩组件包括沿上下方向设置的第二伸缩通孔，所述第二伸缩通孔设于所述活动板上，所述第二伸缩通孔设于所述连接通孔内，所述第二伸缩通孔内滑动连接有第二伸缩轴，所述第二伸缩轴的上端设有第二限位部，所述第二限位部设于所述活动板的上侧，所述第二伸缩轴的下段设有第三限位部，所述第二伸缩轴的下端设有第一连接板，所述第一连接板设于所述第三限位部的下侧，所述第一连接板和所述第三限位部均设于所述活动板的下侧，所述第二伸缩轴上套接有第三压簧，所述第三压簧设于所述第二限位部和所述活动板之间，所述第一连接横板的前侧设有第二连接竖板，所述第一安装板和所述第二安装板分别设于所述第二连接竖板的上前侧和下前侧，所述装载框的下侧设有避让孔，所述避让孔正对于所述第二伸缩轴。

双目深度视觉相机固定连接于第一安装板上，激光雷达固定连接于第二安装板上，第一安装板和第二安装板通过第一连接板连接第二伸缩轴，在第三压簧的作用下可在上下方向上缓冲，第二伸缩轴连接活动板，还在前向、后向、左向或右向也具有缓冲作用，可减少在进行过程中双目深度视觉相机和激光雷达的晃动，提高双目深度视觉相机和激光雷达的识别精度；另外双目深度视觉相机和激光雷达保持相对固定，识别数据也更准确。装载框的避让孔可容纳第二伸缩轴上下滑动。

根据本实用新型的一些实施例，所述活动腔的上侧壁和下侧壁上均设有滚珠，所述滚珠与所述活动板抵接。活动板在滚珠上滑动，可减少活动板与活动腔的摩擦力，使在颠簸时活动板活动缓冲更好。

根据本实用新型的一些实施例，所述左行走机构包括与所述左竖板转动连接的驱动轮、惰轮、张紧轮和多个支撑轮，所述驱动轮、所述惰轮、所述张紧轮和所述支撑轮的轴线均沿左右方向设置，所述的多个支撑轮沿前后方向间隔排列于所述框架的下侧，所述驱动轮设于位于最后侧的所述支撑轮的后侧的上侧，所述惰轮设于位于最前侧的所述支撑轮的前侧的上侧，所述张紧轮位于所述驱动轮和所述惰轮之间的上侧，所述驱动轮、所述惰轮、所述张紧轮和多个所述支撑轮的外周绕接有履带，所述左竖板上固定连接有与所述电源电性连接的左行走电机，所述左行走电机与所述驱动轮传动连接，所述右行走机构与所述左行走机构沿左右方向彼此结构镜像对称设置。

左行走机构和右行走机构均采用履带式结构，履带采用防滑履带，可使运输机器人更好地适应果园地形行走，适用于平原、微斜坡、缓斜坡等坡度等级偏小的果园地形。履带绕接在驱动轮、惰轮、张紧轮和多个支撑轮的外周，支撑轮压住履带行走在地面，惰轮和驱动轮在前侧和后侧撑开履带，张紧轮在上侧向上张紧履带。履带的内侧设有齿带，驱动轮上设有外齿与齿带连接，带动履带转动。

本实用新型用于辅助采摘人员运输果蔬的工作。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1为本实用新型实施例的前向立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的第一上横板和活动板的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例的装载框和活动板的连接的侧向剖视结构示意图，

图4为本实用新型实施例的左行走机构的侧向结构示意图。

附图中：101-框架、102-左行走机构、103-右行走机构、104-装载框、105-双目深度视觉相机、106-激光雷达、107-控制模块、108-电源、201-驱动轮、202-惰轮、203-张紧轮、204-支撑轮、205-履带、301-第一上横板、302-左竖板、303-右竖板、304-安装横板、305-第一安装板、306-第二安装板、307-第二上横板、308-活动腔、309-连接通孔、310-活动板、311-第一压簧、312-滚珠、402-第一伸缩通孔、403-第一伸缩轴、404-框连接部、405-第一限位部、406-第二压簧、407-插接棒、502-第二伸缩通孔、503-第二伸缩轴、504-第二限位部、505-第三限位部、506-第一连接板、507-第三压簧、508-避让孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设有、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1至图4描述根据本实用新型实施例的果园运输机器人。

果园运输机器人包括框架101，所述框架101的左下侧和右下侧分别设有左行走结构和右行走机构103，所述框架101的上侧设有装载框104，所述框架101的前侧还设有双目深度视觉相机105和激光雷达106，所述双目深度视觉相机105和激光雷达106均与所述左行走结构电性连接，所述双目深度视觉相机105和激光雷达106均与所述右行走结构电性连接，所述框架101上还设有电源108，所述左行走机构102、所述右行走机构103、所述双目深度视觉相机105和所述激光雷达106均与所述电源108电性连接。

左行走机构102和右行走机构103带动果园运输机器人行走；装载框104用于存放采摘人员采摘下来的果蔬；双目深度视觉相机105和激光雷达106可识别外部环境和人员，左行走机构102和右行走机构103可根据双目深度视觉相机105和激光雷达106反馈的结果进行运动，电源为左行走机构102、右行走机构103、双目深度视觉相机105和激光雷达106提供电能。本技术为实现自动跟踪采摘工人、辅助人工运输蔬果提供了一种运输机构，有利于提高工人的采摘效率和降低人工成本。

采用本果园运输机器人作为运输机构后，大致可进一步采用以下方法实现自动跟踪。双目深度视觉相机105和激光雷达106的物体识别方法为：通过双目深度视觉相机105的两个镜头从不同位置同时获取环境中物体的两幅数字图像并发送到控制模块107中处理，基于视觉差原理，控制模块107在已知两镜头的位置关系的基础上，恢复出各自物体的三维空间信息，并进一步重建目标物体，能够使得所拍摄物体还原在虚拟空间中。同时，激光雷达106发射出多面激光波段，将激光波段打到环境中物体，然后接收反射回来激光波段转化电脉冲传输给控制模块107测算环境中物体的方位与距离。通过双目视觉深度相机与激光雷达106所采集信息就能建立精准的三维空间模型，得出环境中物体的大小、形状、方位和距离。

采摘人员识别跟踪方法为：在建立三维空间模型后，控制模块107对三维空间中成像的模型进行对别，通过人类特征识别出采摘人员；在多人多设备的工作场景下，人员需在腰间佩戴信息识别牌，便于多人同时工作时，机器人不会跟踪错误人选。

采摘人员运动轨迹跟踪方法为：在完成障碍物与采摘人员的区分识别后，双目视觉深度相机采集实时视频图像，控制模块107在实时的数字图像序列中，通过将第n帧中的像素灰度值与第n-1的对应像素灰度值作差分运算，得出的差分图则为采摘人员的位移图，便可以得出采摘人员在三维空间中的位移。根据采摘人员的位移情况，控制模块107输出两组分别对应左行走机构102和右行走机构103的控制指令，控制左行走机构102和右行走机构103分别工作，从而带动机器人跟随行走。当果园运输机器人在跟随采摘人员或避障时需要改变行进方向时，控制模块107分别给做行走机构和右行走机构103发送不同的速度指令，使运输机器人的左侧和右侧形成速度差，实现改变前进方向。当果园运输机器人需要原地转向时，以向左原地转向为例，可控制左行走机构102不动作，右行走机构103动作，可实现左原地转向。

这里列出的自动跟踪方法只是其中一种方法，在使用过程中还可使用其它已知的使用双目深度视觉相机105和激光雷达106的识别方法进行识别和控制行进。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述框架101包括第一上横板301，所述装载框104可拆连接于所述第一上横板301的上侧，所述第一上横板301的左下侧设有左竖板302，所述第一上横板301的右下侧设有右竖板303，所述左行走机构102设于所述左竖板302上，所述右行走机构103设于所述右竖板303上，所述框架101还包括安装横板304，所述安装横板304设于所述第一上横板301的下方，所述安装横板304的左侧和右侧分别与所述左竖板302和所述后竖板固定连接，所述电源108固定连接于所述安装横板304的上侧；所述第一上横板301还连接有第一安装板305和第二安装板306，所述第一安装板305间隔设置于所述第二安装板306的上方，所述第一安装板305和所述第二安装板306设于所述第一上横板301的前侧，所述双目深度视觉相机105固定连接于所述第一安装板305上，所述激光雷达106固定连接于所述第二安装板306上。

第一上横板301上安装装载框104，左竖板302和右竖板303分别设置左行走机构102和右行走机构103，安装横板304上安装电源108和一些控制模块107，电源108和控制器安装在第一上横板301和安装横板304之间，起到保护作用；双目深度视觉相机105固定连接于第一安装板305上，激光雷达106固定连接于第二安装板306上，双目深度视觉相机105位于激光雷达106的上侧，双目深度视觉相机105更多地摄取上部的物体信息，激光雷达106可以检测更靠近下侧的物体，方便避开路障，这样设置更合理。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述第一上横板301的上侧可拆连接有第二上横板307，所述第一上横板301和所述第二上横板307之间设有活动腔308，所述活动腔308的中部设有连接通孔309，所述连接通孔309上下贯穿所述第一上横板301和所述第二上横板307，所述活动腔308内滑动连接有活动板310，所述装载框104和所述活动板310连接，所述活动板310的外周与所述活动腔308的侧壁之间设有活动间隙，所述活动腔308的前侧、后侧、左侧和右侧均设有弹簧安装孔，所述弹簧安装孔的轴线朝向所述活动腔308的中部，所述弹簧安装孔内设有第一压簧311，所述第一压簧311的靠近所述活动板310的一端与所述活动板310的侧壁抵接。第一上横板301的上侧可拆连接有第二上横板307，可使把活动板310放入活动腔308后，通过螺丝锁住第一上横板301和第二上横板307。活动腔308可设置为在第一上横板301的上侧设置第一凹槽，或在第二上横板307的下侧设置第二凹槽，或在第一上横板301的上侧和第二上横板307的下侧均设置凹槽。

活动板310可以在活动腔308内滑动，在多个方向的第一压簧311的推力下，在平稳状态下活动板310位于活动腔308的中部；果园运输机器人在行进过程中，遇到颠簸路段时，第一压簧311对活动板310起到缓冲保护作用，减少活动板310在前向、后向、左向或右向的偏移，减少装载框104中的果蔬的晃荡，对果蔬起到保护作用。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述活动板310上设有第一伸缩组件，所述第一伸缩组件包括沿上下方向设置的第一伸缩通孔402，所述第一伸缩通孔402设于所述活动板310上，所述第一伸缩通孔402设于所述连接通孔309内，所述第一伸缩通孔402内滑动连接有第一伸缩轴403，所述第一伸缩轴403的上端设有框连接部404，所述装载框104与所述框连接部404可拆连接，所述框连接部404设于所述活动板310的上侧，所述第一伸缩轴403的下端设有第一限位部405，所述第一限位部405设于所述活动板310的下侧，所述第一伸缩轴403上套接有第二压簧406，所述第二压簧406设于所述框连接部404和所述活动板310之间。

第一伸缩轴403可沿上下滑动，第二压簧406对第一伸缩轴403有向上的推力，装载框104连接在框连接部404上；果园运输机器人在行进过程中，遇到颠簸路段时，第一压簧311对装载框104起到上下方向上的缓冲保护作用，减少装载框104中的果蔬的晃荡，进一步增加对果蔬的保护作用。第一伸缩通孔402设于所述连接通孔309内，第一伸缩通孔402小于连接通孔309，不影响第一伸缩轴403横向活动。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述框连接部404为框连接块，所述装载框104的下侧面上设有连接凹槽，所述连接凹槽套接于所述框连接块上，所述框连接块上设有横向设置的第一穿插孔，所述框连接块上设有正对于所述第一穿插孔的第二穿插孔，所述第一穿插孔和所述第二穿插孔上可拆地穿插有插接棒407。

装载框104通过连接凹槽放置在框连接块上，第一伸缩轴403与第一伸缩通孔402周向固定方便安装装载框104时第一穿插孔正对第二穿插孔，然后用插接棒407穿过第一穿插孔和第二穿插孔把装载框104和框连接块固定在一起，实现装载框104与第一伸缩轴403的可拆连接，方便采摘人员安装装载框104或取下装载框104卸货。装载框104的下侧设置连接凹槽，使装载框104的底面是平面，装载框104直接平放在地面即可。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述活动板310上设有多个所述第一伸缩组件，所述的多个第一伸缩组件均布于所述活动板310上。多个所述第一伸缩组件连接装载框104，提高装载框104的稳定性，可设置四个第一伸缩组件连接装载框104的四个角部位。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述活动板310上设有第二伸缩组件，所述第二伸缩组件包括沿上下方向设置的第二伸缩通孔502，所述第二伸缩通孔502设于所述活动板310上，所述第二伸缩通孔502设于所述连接通孔309内，所述第二伸缩通孔502内滑动连接有第二伸缩轴503，所述第二伸缩轴503的上端设有第二限位部504，所述第二限位部504设于所述活动板310的上侧，所述第二伸缩轴503的下段设有第三限位部505，所述第二伸缩轴503的下端设有第一连接板506，所述第一连接板506设于所述第三限位部505的下侧，所述第一连接板506和所述第三限位部505均设于所述活动板310的下侧，所述第二伸缩轴503上套接有第三压簧507，所述第三压簧507设于所述第二限位部504和所述活动板310之间，所述第一连接横板的前侧设有第二连接竖板，所述第一安装板305和所述第二安装板306分别设于所述第二连接竖板的上前侧和下前侧，所述装载框104的下侧设有避让孔508，所述避让孔508正对于所述第二伸缩轴503。

双目深度视觉相机105固定连接于第一安装板305上，激光雷达106固定连接于第二安装板306上，第一安装板305和第二安装板306通过第一连接板506连接第二伸缩轴503，在第三压簧507的作用下可在上下方向上缓冲，第二伸缩轴503连接活动板310，还在前向、后向、左向或右向也具有缓冲作用，可减少在进行过程中双目深度视觉相机105和激光雷达106的晃动，提高双目深度视觉相机105和激光雷达106的识别精度；另外双目深度视觉相机105和激光雷达106保持相对固定，识别数据也更准确。装载框104的避让孔508可容纳第二伸缩轴503上下滑动。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述活动腔308的上侧壁和下侧壁上均设有滚珠312，所述滚珠312与所述活动板310抵接。活动板310在滚珠312上滑动，可减少活动板310与活动腔308的摩擦力，使在颠簸时活动板310活动缓冲更好。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述左行走机构102包括与所述左竖板302转动连接的驱动轮201、惰轮202、张紧轮203和多个支撑轮204，所述驱动轮201、所述惰轮202、所述张紧轮203和所述支撑轮204的轴线均沿左右方向设置，所述的多个支撑轮204沿前后方向间隔排列于所述框架101的下侧，所述驱动轮201设于位于最后侧的所述支撑轮204的后侧的上侧，所述惰轮202设于位于最前侧的所述支撑轮204的前侧的上侧，所述张紧轮203位于所述驱动轮201和所述惰轮202之间的上侧，所述驱动轮201、所述惰轮202、所述张紧轮203和多个所述支撑轮204的外周绕接有履带205，所述左竖板302上固定连接有与所述电源108电性连接的左行走电机，所述左行走电机与所述驱动轮201传动连接，所述右行走机构103与所述左行走机构102沿左右方向彼此结构镜像对称设置。

左行走机构102和右行走机构103均采用履带205式结构，履带205采用防滑履带205，可使运输机器人更好地适应果园地形行走，适用于平原、微斜坡、缓斜坡等坡度等级偏小的果园地形。履带205绕接在驱动轮201、惰轮202、张紧轮203和多个支撑轮204的外周，支撑轮204压住履带205行走在地面，惰轮202和驱动轮201在前侧和后侧撑开履带205，张紧轮203在上侧向上张紧履带205。履带205的内侧设有齿带，驱动轮201上设有外齿与齿带连接，带动履带205转动。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。