一种全自动西瓜采摘机的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，特别是一种全自动西瓜采摘机。

背景技术：

西瓜作为夏日必备的水果广受大众的喜爱，从西瓜本身的特点看其味道甘甜多汁而且性寒，清爽解渴，是盛夏佳果。西瓜作为重要水果之一其市场价格可观，在国际国内市场具有很大的消费潜力。我国是西瓜种植大国、消费大国，我国2010年全国西瓜种植面积181.25万公顷，年产总量6818.1万吨，随着人们对西瓜的需求量不断增加，西瓜的种植面积和产量也在逐年增加，全国西瓜的产量巨大且居其他水果之首，在西瓜的采摘过程，还以人工采摘为主，人工采摘西瓜劳动强度大，费事费力，西瓜采摘效率低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种全自动西瓜采摘机，采摘范围广，使用灵活多变，节省人工劳动力和时间，大大提高西瓜的采摘效率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种全自动西瓜采摘机，包括行走装置、末端执行器以及分别与行走装置和末端执行器连接的传动装置，所述行走装置上设有第一立柱，所述第一立柱的上端设有旋转台，所述旋转台上设有第二立柱；所述传动装置包括相互铰接的大臂和小臂，所述大臂的内端与第二立柱的上端铰接，所述大臂的外端与小臂的内端铰接，所述小臂的外端与末端执行器连接；所述末端执行器包括机械手臂，所述机械手臂的上端与小臂的外端铰接，所述机械手臂上套设有圆盘，所述圆盘上设有上下移动机构，所述上下移动机构带动圆盘上下滑动连接在机械手臂上，所述机械手臂的下端设有连接轴和吸取装置，所述连接轴上转动连接有一对对称的钳臂，所述钳臂的上端与圆盘铰接，所述钳臂的下端设有抓手。

本发明通过行走装置移动到待采摘的西瓜处，通过第一立柱、旋转台、第二立柱、大臂和小臂调整末端执行器的位置，使得末端执行器恰好位于待采摘的西瓜的上方，然后利用小臂将末端执行器缓慢下降靠近西瓜，此时上下移动机构带动圆盘沿着机械手臂向下移动，使抓手张开，接着利用吸取装置吸住西瓜，将西瓜固定，吸住后，再通过小臂将西瓜向上移动，使西瓜与地面分离，此时上下移动机构带动圆盘沿着机械手臂向上移动，使抓手向中间靠拢，最后吸取装置将西瓜放入到抓手内，实现西瓜的采摘过程。

本发明进一步设置为：所述上下移动机构包括垂直电机，所述圆盘的顶面设有安装板，所述安装板与圆盘固定连接，所述垂直电机固定在安装板的顶面，所述垂直电机的输出轴上设有齿轮，所述机械手臂表面一侧设有齿条，所述齿轮与齿条相啮合。设置的垂直电机通过齿轮和齿条的啮合，从而带动圆盘在机械手臂处上下移动，从而使得钳臂转动，带动抓手收拢或者展开。

本发明进一步设置为：所述第一立柱的内部设有第一电机，所述第一电机的输出轴与旋转台的底部连接，所述第一电机带动旋转台360度水平转动。

本发明进一步设置为：所述第二立柱上端的一侧设有第二电机，所述第二电机的输出轴与大臂的内端连接，所述第二电机带动大臂在竖直面上转动，所述大臂的外端一侧设有第三电机，所述第三电机的输出轴与小臂的内端连接，所述第三电机带动小臂在竖直面上转动，所述小臂的外端顶面设有第四电机，所述第四电机的输出轴与机械手臂的顶面连接，所述第四电机带动机械手臂在水平面上旋转。

本发明进一步设置为：所述钳臂包括钳柄大臂和钳柄小臂，所述钳柄大臂的上端与圆盘铰接，所述钳柄大臂的下端与钳柄小臂的上端铰接，所述钳柄小臂的下端与抓手铰接。

本发明进一步设置为：所述抓手上设有容纳槽，所述容纳槽上设有第一橡胶层，所述抓手的头部设有锯齿刀片，两个抓手的锯齿刀片交错设置。所述容纳槽用来放置采摘的西瓜，所述第一橡胶层用来保护西瓜的外皮，防止西瓜受损，保证西瓜的外观完整性；设置的锯齿刀片用来切割西瓜藤，使得西瓜顺利脱落，将两个抓手上的锯齿刀片交错设置，便于对西瓜藤的切割，提高切割效率，同时可以使两个抓手收拢时，锯齿刀片能够相互嵌合，使得两个抓手闭合严密，减少漏洞。

本发明进一步设置为：所述钳臂的下端位于抓手的外侧设有摇摆电机，所述摇摆电机输出轴与抓手的顶端连接，所述摇摆电机带动抓手前后摆动。设置的摇摆电机带动抓手前后摆动，从而带动锯齿刀片前后摆动切割西瓜藤。

本发明进一步设置为：所述吸取装置包括强力吸盘，所述连接轴上设有固定板，所述固定板上设有微型真空泵，所述微型真空泵的出气端设有空心钢管，所述空心钢管的内部设有通气软管，所述通气软管的下端与强力吸盘连接，所述强力吸盘位于两个钳臂之间，所述强力吸盘的内壁上设有第二橡胶层。利用微型真空泵控制强力吸盘对西瓜进行吸取，便于抓取西瓜，设置的第二橡胶层用来保护西瓜外表，防止西瓜外表皮受损，保证西瓜的外观完整性。

本发明进一步设置为：所述连接轴的前端设有连接盘，所述连接盘的前侧设有摄像头。摄像头内设有水果成熟度检查仪，设置的摄像头通过拍摄或者录制西瓜的外观图片，然后将外观图片发送到水果成熟度检查仪，水果成熟度检查仪通过图片上的西瓜外观来检测了解西瓜的成熟度。

本发明进一步设置为：所述行走装置包括一对履带轮，两个所述履带轮之间设有支撑板，所述第一立柱通过固定支撑件安装在支撑板上。种植西瓜的底面通常为沙泥地面，普通的轮子难以在沙泥地上正常行走，设置的履带轮可以在沙泥地上正常行走，从而可以顺利带动西瓜采摘机移动，设计合理，行动方便，结构稳定。

本发明具有有益效果为：本发明通过行走装置移动到待采摘的西瓜处，通过第一立柱、旋转台、第二立柱、大臂和小臂调整末端执行器的位置，使得末端执行器恰好位于待采摘的西瓜的上方，然后利用小臂将末端执行器缓慢下降靠近西瓜，此时上下移动机构带动圆盘沿着机械手臂向下移动，使抓手张开，接着利用吸取装置吸住西瓜，将西瓜固定，吸住后，再通过小臂将西瓜向上移动，使西瓜与地面分离，此时上下移动机构带动圆盘沿着机械手臂向上移动，使抓手向中间靠拢，最后吸取装置将西瓜放入到抓手内，实现西瓜的采摘过程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明中上下移动机构的结构示意图；

图4为本发明中的摄像头的安装结构示意图；

图5为本发明中吸取装置的结构示意图。

附图标记：1、行走装置；11、履带轮；12、支撑板；2、传动装置；21、大臂；22、小臂；23、第三电机；24、第四电机；31、机械手臂；311、齿条；32、圆盘；321、安装板；33、上下移动机构；331、垂直电机；332、齿轮；34、连接轴；35、吸取装置；36、钳臂；361、钳柄大臂；362、钳柄小臂；37、抓手；371、容纳槽；372、第一橡胶层；373、锯齿刀片；38、摇摆电机；41、第一立柱；411、固定支撑件；42、旋转台；43、第二立柱；44、第二电机；51、固定板；52、微型真空泵；53、空心钢管；54、强力吸盘；55、第二橡胶层；61、连接盘；62、摄像头。

具体实施方式

结合附图，对本发明较佳实施例做进一步详细说明。

如图1-5所示，一种全自动西瓜采摘机，包括行走装置1、末端执行器以及分别与行走装置1和末端执行器连接的传动装置2，所述行走装置1上设有第一立柱41，所述行走装置1包括一对履带轮11，两个所述履带轮11之间设有支撑板12，所述第一立柱41通过固定支撑件411安装在支撑板12上。种植西瓜的底面通常为沙泥地面，普通的轮子难以在沙泥地上正常行走，设置的履带轮11可以在沙泥地上正常行走，从而可以顺利带动西瓜采摘机移动，设计合理，行动方便，结构稳定。所述第一立柱41的上端设有旋转台42，所述旋转台42上设有第二立柱43。所述第一立柱41的内部设有第一电机，所述第一电机的输出轴与旋转台42的底部连接，所述第一电机带动旋转台42水平转动。

所述传动装置2包括相互铰接的大臂21和小臂22，所述大臂21的内端与第二立柱43的上端铰接，所述第二立柱43上端的一侧设有第二电机44，所述第二电机44的输出轴与大臂21的内端连接，所述第二电机44带动大臂21在竖直面上转动。

所述大臂21的外端与小臂22的内端铰接，所述大臂21的外端一侧设有第三电机23，所述第三电机23的输出轴与小臂22的内端连接，所述第三电机23带动小臂22在竖直面上转动。

所述小臂22的外端与末端执行器连接，所述末端执行器包括机械手臂31，所述机械手臂31的上端与小臂22的外端铰接，所述小臂22的外端顶面设有第四电机24，所述第四电机24的输出轴与机械手臂31的顶面连接，所述第四电机24带动机械手臂31在水平面上旋转。

所述机械手臂31上套设有圆盘32，所述圆盘32上设有上下移动机构33，所述上下移动机构33带动圆盘32上下滑动连接在机械手臂31上，所述上下移动机构33包括垂直电机331，所述圆盘32的顶面设有安装板321，所述安装板321与圆盘32固定连接，所述垂直电机331固定在安装板321的顶面，所述垂直电机331的输出轴上设有齿轮332，所述机械手臂31表面一侧设有齿条311，所述齿轮332与齿条311相啮合。设置的垂直电机331通过齿轮332和齿条311的啮合，从而带动圆盘32在机械手臂31处上下移动，从而使得钳臂36转动，带动抓手37收拢或者展开。

所述机械手臂31的下端设有连接轴34和吸取装置35，所述连接轴34上转动连接有一对对称的钳臂36，所述钳臂36的上端与圆盘32铰接，所述钳臂36的下端设有抓手37。所述钳臂36包括钳柄大臂361和钳柄小臂362，所述钳柄大臂361的上端与圆盘32铰接，所述钳柄大臂361的下端与钳柄小臂362的上端铰接，所述钳柄小臂362的下端与抓手37铰接。

所述抓手37上设有容纳槽371，所述容纳槽371上设有第一橡胶层372，所述抓手37的头部设有锯齿刀片373，两个抓手37的锯齿刀片373交错设置。所述容纳槽371用来放置采摘的西瓜，所述第一橡胶层372用来保护西瓜的外皮，防止西瓜受损，保证西瓜的外观完整性；设置的锯齿刀片373用来切割西瓜藤，使得西瓜顺利脱落，将两个抓手37上的锯齿刀片373交错设置，便于对西瓜藤的切割，提高切割效率，同时可以使两个抓手37收拢时，锯齿刀片373能够相互嵌合，使得两个抓手37闭合严密，减少漏洞。

所述钳臂36的下端位于抓手37的外侧设有摇摆电机38，所述摇摆电机38输出轴与抓手37的顶端连接，所述摇摆电机38带动抓手37前后摆动。设置的摇摆电机38带动抓手37前后摆动，从而带动锯齿刀片373前后摆动切割西瓜藤。

所述吸取装置35包括强力吸盘54，所述连接轴34上设有固定板51，所述固定板51上设有微型真空泵52，所述微型真空泵52的出气端设有空心钢管53，所述空心钢管53的内部设有通气软管，所述通气软管的下端与强力吸盘54连接，所述强力吸盘54位于两个钳臂36之间，所述强力吸盘54的内壁上设有第二橡胶层55。利用微型真空泵52控制强力吸盘54对西瓜进行吸取，便于抓取西瓜，设置的第二橡胶层55用来保护西瓜外表，防止西瓜外表皮受损，保证西瓜的外观完整性。

所述连接轴34的前端设有连接盘61，所述连接盘61的前侧设有摄像头62。摄像头62内设有水果成熟度检查仪，设置的摄像头62通过拍摄或者录制西瓜的外观图片，然后将外观图片发送到水果成熟度检查仪，水果成熟度检查仪通过图片上的西瓜外观来检测了解西瓜的成熟度。

结合附图，本发明工作时，首先通过行走装置1移动到西瓜地里，通过摄像头62拍摄西瓜图片，检测西瓜的成熟情况，将西瓜采摘机移动到成熟的西瓜附近，然后利用第一电机带动旋转台42旋转，从而使末端执行器位于待采摘的西瓜上方；此时通过第二电机44和第三电机23分别控制大臂21和小臂22将末端执行器缓缓下降，靠近西瓜，同时启动垂直电机331，利用垂直电机331带动圆盘32沿着机械手臂31向下移动，使抓手37张开，再启动第四电机24，带动机械手臂31旋转角度，使得强力吸盘54恰好落在西瓜的正上方，再开启微型真空泵52，使得强力吸盘54紧紧吸住西瓜；接着利用第二电机44和第三电机23分别控制大臂21和小臂22将末端执行器缓缓上移，使得西瓜微微离地，此时再启动垂直电机331，利用垂直电机331带动圆盘32沿着机械手臂31向上移动，使两侧的抓手37向中间收拢，直至锯齿刀片373与西瓜藤接触，然后启动摇摆电机38，利用摇摆电机38带动抓手37摇摆，使得锯齿刀片373来回切割西瓜藤，将西瓜彻底脱离西瓜藤，待切割完成后，垂直电机331再次带动圆盘32上移，抓手37继续收拢直至闭合，此时微型真空泵52放气，使强力吸盘54不再吸附西瓜，西瓜自然掉落到抓手37内，则实现了完整的西瓜采摘过程。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。