一种水果采摘机器人的制作方法

本实用新型涉及农业机械领域，具体涉及一种水果采摘机器人。

背景技术：

我国是水果生产大国，也是世界第一大水果消费国。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33％～50％，目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。采摘作业比较复杂，季节性较强，若使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实损伤。

目前在我国已自主研制了智能苹果采摘机器人，该产品是当下国内契合市场最新研制的一款苹果采摘机器人，是一款智能化的水果采摘机器人，所应用的三大类传感器分别是视觉传感器、位置传感器和避障传感器。机械本体结构包含：行走机构、收集装置和机械手等。目前研制的苹果采摘机器人主要由两部分组成：两自由度的移动载体和五自由度的机械手。移动载体为履带式平台，加装了主控PC机、电源箱、采摘辅助装置和多种传感器；五自由度的机械手由各自的关节驱动装置进行驱动。此开链连杆式关节型机器人的机械手固定在履带式行走机构上，采摘机器人机械手为PRRRP结构，作业时机械手末端执行器与收集装置直接相连接，将机械手采摘的水果直接收集至收集装置里。

本申请人发现现有技术中至少具有以下技术问题：现有的采摘机器人采摘水果和收集水果的方式比较单一，大多数果农利用最原始的徒手采摘方式采摘水果，不仅效果低下，而且容易损坏果梗，影响水果的储存和价格，大大制约了优良水果的产量；而且通常由于机器人的结构设计导致其收集装置的容量较小，从而使得水果的储存量小，影响了水果采摘的效率。

技术实现要素：

基于现有技术之不足，本实用新型提供了一种水果采摘机器人，以解决现有技术中的水果采摘机器人收集装置存储容量小、收集方式单一的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供了一种水果采摘机器人，所述水果采摘机器人至少包括机械手、收集装置、运输装置以及行走机构，其中，所述收集装置设置在所述机械手的下方；所述收集装置安装有多个果篮筐，多个所述果篮筐能够依次经过所述机械手的末端执行器下方盛接由所述机械手采摘的水果，所述运输装置设置有用于承载和运输所述果篮筐的承载板，在所述收集装置上的果篮筐被运输至所述收集装置的最底端时，所述运输装置能够将所述果篮筐承载并将其运送出所述运输装置，并且所述运输装置能够将空的果篮筐运送至所述收集装置的底部使其安装至所述收集装置上。所述行走机构采用履带式结构，所述履带式结构包括四条履带，其中两条第一履带分别固定在机器人本体的两侧，另两条第二履带的动力端分别与第一履带的一端同轴连接，且连接第三驱动装置的输出轴；所述第三驱动装置固定在所述机器人本体内部且与所述第一履带和所述第二履带的传动轴连接；所述第二履带的远离所述第三驱动装置的从动端悬空设置或者水平设置。

根据一种优选实施方式，所述收集装置还包括相对设置的两个旋转轮，在两个所述旋转轮之间围绕所述旋转轮的周向设置多个所述果篮筐，在所述两个旋转轮中间通过第一转轴相连接。

根据一种优选实施方式，所述第一转轴的两端分别通过固定支架固定至所述机器人本体的顶部，所述第一转轴与第一驱动装置相连接，所述第一驱动装置驱动所述第一转轴旋转从而带动所述旋转轮发生旋转。

根据一种优选实施方式，在所述机器人本体的顶部设置有与所述收集装置相连通的开口。

根据一种优选实施方式，所述运输装置包括承载板、用于驱动所述承载板上下运行的液压传动机构、沿所述机器人本体宽度方向且相对设置的两条第一运输链条和设置在两条所述第一运输链条下方的两条第二运输链条，其中，所述第一运输链条和所述第二运输链条相平行设置。

根据一种优选实施方式，所述第一运输链条和所述第二运输链条其在所述机器人本体宽度方向的两侧分别能够与外界相连通，其中，在所述第一运输链条的一端设置有第一支撑板，在所述第二运输链条的与所述第一支撑板相对的另一端设置有第二支撑板，其中，所述第一运输链条和所述第二运输链条分别由驱动电机驱动运行。

根据一种优选实施方式，在所述果篮筐的两端设置有棘轮；其中，所述果篮筐的两端棘轮之间的距离与两个所述第一运输链条和两个所述第二运输链条之间的距离相一致。

根据一种优选实施方式，在所述旋转轮上沿其轮盘周向向外设置有多个用于固定所述果篮筐的钳形卡口，所述钳形卡口包括与所述旋转轮一体成型设置的固定件和与所述固定件形成卡口的应动件，其中所述应动件的一端通过第二转轴与所述旋转轮形成转动连接，并且，在所述应动件的与所述第二转轴相连接的外侧壁与齿轮相啮合连接，以便在所述齿轮在作用下带动所述应动件打开或关闭。

根据一种优选实施方式，所述机械手包括旋转云台、滑杆、第二驱动装置以及机械手末端执行器，所述机械手末端执行器包括推杆、手抓部以及识别定位系统，所述第二驱动装置驱动所述滑杆和所述推杆在采摘时使所述手抓部位于所述收集装置的正上方。

基于上述技术方案，本实用新型的实施例的水果采摘机器人至少具有以下技术效果：

本实用新型提供的一种水果采摘机器人，所述水果采摘机器人至少包括机械手、收集装置和运输装置，其中，所述收集装置设置在所述机械手的下方；所述收集装置安装有多个果篮筐，多个所述果篮筐能够依次经过所述机械手的末端执行器下方盛接由所述机械手采摘的水果，所述运输装置设置有用于承载和运输所述果篮筐的承载板，在所述收集装置上的果篮筐被运输至所述收集装置的最底端时，所述运输装置能够将所述果篮筐承载并将其运送出所述运输装置，并且所述运输装置能够将空的果篮筐运送至所述收集装置的底部使其安装至所述收集装置上。本实用新型的水果采摘机器人采用了旋转式收集装置，在收集装置上通过安装多个果篮筐，并使得果篮筐依次经过机械手的下方，从而使得果篮筐依次装满采摘水果，并且在装满水果的果篮筐旋转至收集装置的底部时，运输装置的承载板负责将装满水果的果篮筐盛接并将其运送出去，因此，本实用新型的水果采摘机器人的收集装置具有较大的容量，增加了水果采摘机器人中的水果容量，有效地提高了水果的采摘效率。且由于南方地区属于山地丘陵为主，机器人采摘作业环境复杂，行走机构采用履带式机构，适合应用于起伏不平的道路，可实现崎岖爬行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型的水果采摘机器人的结构示意图；

图2是本实用新型的水果采摘机器人的另一视角的结构示意图；

图3是本实用新型的水果采摘机器人的旋转轮的结构示意图；

图4是本实用新型的水果采摘机器人的运输装置的结构示意图。

图中：10-收集装置；11-第一驱动装置；12-果篮筐；13-机器人本体；14-承载板；15-机械手；16-行走机构；18-电源箱；20-旋转轮；21-固定支架；22-第一转轴；23-开口；141-液压传动机构；142-第一运输链条；143-第二运输链条；144-第二支撑板；145-第一支撑板；151-旋转云台；152-滑杆；153-推杆；154-手抓部；155-识别定位系统；161-第一履带；162-第二履带；163-从动端。201-固定件；202-应动件；203-第二转轴；204-齿轮；205-棘轮。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种水果采摘机器人。如图1所示，图1示出了本实用新型的水果采摘机器人的结构示意图。水果采摘机器人至少包括机械手15、收集装置10和运输装置。机械手15用于自动采摘水果。收集装置10用于对机械手采摘的水果进行收集。输送装置用于将收集装置收集的水果输送出去。收集装置10采用旋转式结构。收集装置10设置在机械手15的下方，且收集装置10安装有多个果篮筐12，多个果篮筐12能够依次经过机械手15的末端执行器下方盛接由机械手15采摘的水果，运输装置设置有用于承载和运输果篮筐12的承载板14，在收集装置10上的果篮筐12被运输至收集装置10的最底端时，运输装置能够将果篮筐12承载运送出去。并且运输装置能够将空的果篮筐12运送至收集装置10的底部使其安装至收集装置10上。因此，本实用新型的水果采摘机器人通过设置收集装置和与收集装置相连通的运输装置，在收集装置上设置多个果篮筐，依次用来盛接由机械手采摘的水果，然后由运输装置的承载板14依次接收果篮筐并将其运送，而位于收集装置上的果篮筐可以再次盛接机械手采摘的水果，因此，本实用新型的采摘机器人有效地提高了采摘效率，增加了机器人的收集装置的容积。

优选的，收集装置10包括相对设置的两个旋转轮20。设置2个相对设置的旋转轮20用于支撑果篮筐。优选的，在两个旋转轮20之间围绕旋转轮20的周向设置多个果篮筐12，如图3所示，图3示出了本实用新型的水果采摘机器人的旋转轮的结构示意图。在两个旋转轮20中间通过第一转轴22相连接。优选的，果篮筐12的两端固定至两个旋转轮20上。优选的，在果篮筐12内设置有配重，使得果篮筐能够始终保持框口朝上设置，防止果篮筐内的水果掉落造成损伤。

优选的，如图3所示，在旋转轮20上沿其轮盘周向向外设置有多个用于固定果篮筐12的钳形卡口。钳形卡口包括与旋转轮20一体成型设置的固定件201和与固定件201形成卡口的应动件202，其中应动件202的一端通过第二转轴203与旋转轮20形成转动连接，并且，在应动件202的与第二转轴203相连接的外侧壁与齿轮204相啮合连接，以便在齿轮204在作用下带动应动件202打开或关闭。每个钳形卡口均连接有电磁驱动，在需要打开钳形卡口以便松开满的果篮筐或安装空果篮筐的情况下，在电磁驱动的作用下驱动齿轮204转动带动应动件202打开以便释放果篮筐。

优选的，第一转轴22的两端分别通过固定支架21固定至机器人本体13的顶部。在第一转轴22的一端设置有第一驱动装置11。第一驱动装置11驱动第一转轴22旋转从而带动旋转轮20发生旋转以便位于旋转轮20上的果篮筐依次经过机械手的下方。优选的，第一驱动装置11为电机。通过电机驱动收集装置10发生旋转。优选的，位于旋转轮20上的果篮筐12恰好位于机械手15的下方，从而在采摘过程中，可以无需不断调整机械手的长度。

优选的，在机器人本体13的顶部设置有与收集装置10相连通的开口23。开口23的大小至少大于果篮筐12的大小，便于果篮筐12能够从开口处放置在承载板14上。

优选的，如图4所示，图4示出了本实用新型的水果采摘机器人的运输装置的结构示意图。运输装置包括承载板14、用于驱动承载板14上下运行的液压传动机构141、沿机器人本体13宽度方向且相对设置的两条第一运输链条142和设置在两条第一运输链条142下方的两条第二运输链条143。其中，第一运输链条142和第二运输链条143相平行设置。其中，液压传动机构141与承载板14形成固定连接，并且在液压传动机构的作用下使支撑板上下运行。优选的，液压传动机构为液压缸和液压杆的组合结构，其设置在承载板14的下方，用于上下推动承载板运行。位于上方的第一运输链条142负责将空的果篮筐运送至承载板的上方，然后通过液压传动机构驱动承载板将其向上运输至收集装置的最低端，并通过钳形卡口使得果篮筐的两端与旋转轮形成固定连接。位于下方的第二运输链条143负责将由承载板支撑的装满水果的果篮输运出去。在承载板将满了的果篮筐向下移动至第二运输链条上时，果篮筐两端的棘轮与第二运输链条相啮合，然后果篮筐随第二运输链条的移动运送至机器人本体外侧。

优选的，第一运输链条142和第二运输链条143在机器人本体13宽度方向的两侧分别能够与外界相连通。其中，在第一运输链条142的一端设置有第一支撑板145，在第二运输链条143的与第一支撑板145相对的另一端设置有第二支撑板144，其中，第一运输链条142和第二运输链条143分别由驱动电机驱动运行。优选的，第一支撑板145呈倾斜设置，并且在自外向内以倾斜向下的方式设置，从而便于空的果篮放在第一支撑板144上，使其自动滑入第一运输链条142上，并通过其两端的棘轮与第一运输链条形成啮合传动。优选地，第二支撑板144为水平设置，避免将第二运输链条142上的装满水果的水果筐打翻。

优选的，在果篮筐12的两端设置有棘轮205；其中，果篮筐12的两端棘轮205之间的距离与两个第一运输链条142和两个第二运输链条143之间的距离相一致。以便果篮筐在棘轮的作用下在第一运输链条和第二运输链条上稳定的运输。

优选的，本实用新型的水果采摘机器人的机械手15包括旋转云台151、滑杆152、第二驱动装置以及机械手末端执行器。旋转云台151用于调整机械手的旋转方向。滑杆152用于调整机械手的高度方向。第二驱动装置可以是直流伺服电机。优选的，机械手末端执行器包括推杆153、手抓部154以及识别定位系统155。第二驱动装置驱动滑杆152和推杆153在采摘时使手抓部154位于收集装置10的正上方。

优选的，本实用新型的采摘机器人还包括行走机构16。行走机构16采用履带式结构，履带式结构包括四条履带，其中两条第一履带161分别固定在机器人本体13的两侧，另两条第二履带162的动力端分别与第一履带161的一端同轴连接，且连接第三驱动装置的输出轴。从而通过第三驱动装置带动第一履带和第二履带运行。优选的，第三驱动装置固定在机器人本体13内部且与第一履带161和第二履带162的传动轴连接。优选的，第二履带162的远离第三驱动装置的从动端163悬空设置或者水平设置。由于南方地区属于山地丘陵为主，机器人采摘作业环境复杂，行走机构采用履带式机构，适合应用于起伏不平的道路，可实现崎岖爬行。

优选的，所述水果采摘机器人还包括电源箱18。

本实用新型的水果采摘机器人的收集装置通过电机驱动能够进行旋转运动，从而使得设置在旋转轮上的果篮框随之进行旋转，在果篮筐运行至收集装置的底端，即位于开口的上方时，位于运输装置的承载板运行至运输装置的顶端，即靠近开口的位置，从而将对应的果篮筐承载并在液压传动机构的作用下向下运行至第二运输链条处，使得果篮筐的两端棘轮能够与第二运输链条相啮合，在第二运输链条的作用下将其运输至第二支撑板144上。此时，旋转轮继续运行，继续收集采摘的水果。而承载板在放置完毕后将向上运行至第一运输链条处来承接来自通过第一支撑板145进入第一运输链条上的空的果篮筐，然后将其向上运送至旋转轮的底部，将空的果篮筐两端固定在钳形卡口上，使其继续随旋转轮运行收集水果。反复循环进行。

本实用新型的水果采摘机器人采用了旋转式收集装置，通过收集装置与机械手的配合，提高了采摘效率，同时增加了采摘机器人的水果存储容量，具有较高的转动力矩，可以承受更高的重量，实现了采摘收集一体化功能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。