[发明专利]一种轮式移动水果采摘机器人及水果采摘方法

权利要求书

1.一种轮式移动水果采摘机器人，包括机械执行装置和控制系统，其特征是：

所述机械执行装置包括轮式智能移动平台、采摘机械臂（5）和欠驱动采摘机械手（2）和电动滑台（8）；

所述轮式智能移动平台包括第一驱动轮总成（19）、第二驱动轮总成（20）、第一从动轮总成（23）、第二从动轮总成（24）、平台机架（21）、电机控制柜（15）、水果收集箱（16）以及侧面挡板（9），其中第一驱动轮总成（19）、第二驱动轮总成（20）、第一从动轮总成（23）、第二从动轮总成（24）与平台机架（21）之间采用螺栓联接，侧面挡板（9）用铆钉铆接平台机架（21）上，电机控制柜（15）固定在轮式智能移动平台的中部；水果收集箱（16）位于采摘机械臂（5）和电机控制柜（15）之间；

所述第一驱动轮总成（19）和第二驱动轮总成（20）分别包括驱动轴（77）、轴承（78）、减速器（79）、直流伺服电机（80）、编码器（81）、轴承盖（82）、平键（83）、轴承座固定法兰（84）、轴承（85）、轴承座（86）、轴承盖（87）和轮毂联接法兰（76），第一从动轮总成（23）和第二从动轮总成（24）分别包括轴、轴承、轴承座、轴承盖、轴承座固定法兰和轮毂联接法兰；

所述采摘机械臂（5）固定在轮式智能移动平台前端的电动滑台（8）上，采摘机械臂（5）的结构包括大臂（26）、小臂（28）、伸缩臂、两个直流伺服舵机（25、27）、两个直流伺服电机（29、51）、水果下滑管道（4）和漏斗状缓冲节（30）；

所述伸缩臂的结构包括伸缩臂连接架（31）、第一套筒（32）、深沟球轴承（33）、滑槽（34）、深沟球轴承（35）、第二套筒（36）、直线轴承（37）、机械手连接框（38）、深沟球轴承（39）、直线轴承（40）、滑杆（41）、第一圆形滑块（42）、深沟球轴承（43）、水果接收篮固定架（44）、第二圆形滑块（45）、双向丝杠（46）、深沟球轴承（47）、轴承盖（48）、联轴器（49）、电机固定法兰（50）和直流伺服电机（51）；

所述电动滑台（8）包括直流伺服电机（52）、联轴器（53）、滑杆（54）、螺杆（55）、滑杆（56）、轴承座（57）、机械臂固定滑块（58）、轴承座（59）和电机固定架（60）；

所述欠驱动采摘机械手（2）包括第一手指关节（61）、第一手指连杆（62）、第二手指关节（63）、手掌（64）、第二手指连杆（65）、连杆（66）、驱动杆（67）、联轴器（68）、下支撑杆（69）、下底盘（70）、直流伺服电机（71）、长连接杆（72）、上支撑杆（73）、中间法兰（74）和螺杆轴（75）；手掌（64）与中间法兰（74）通过上支撑杆（73）进行联接；下底盘（70）与中间法兰（74）通过下支撑杆（69）进行联接，行程开关安装在下支撑杆（69）与中间法兰（74）的连接处；手指安装在手掌（64）上，两个手指平行对称布置；联轴器（68）将螺杆轴（75）与直流伺服电机轴联接在一起，使得工作时伺服电机转动，将螺杆轴（75）的转动则转化为驱动杆（67）的上下运动；

    所述控制系统包括工控机（12）、8轴运动控制卡、数据采集卡、直流伺服电机、编码器、AHRS姿态方位参考系统（7）、单目摄像机组件（6）、双目摄像机（1）、工业级超声波传感器、力传感器、滑觉传感器、位置传感器、控制电路及电机控制柜。

2.根据权利要求1所述的一种轮式移动水果采摘机器人，其特征在于所述轮式智能移动平台后端左侧设有工控机（12），轮式智能移动平台后端右侧设有锂电池供电箱（13），给工控机（12）供电的蓄电池（17）和逆变器（18）位于工控机（12）和锂电池供电箱（13）中间，运动控制卡、数据采集卡、分别插装在工控机（12）的PCI插槽内，双目摄像机（1）位于所述机械手连接框（38）的上侧，智能移动平台前端设有AHRS姿态方位参考系统（7）和单目摄像机组件（6）。

3.根据权利要求1所述的一种轮式移动水果采摘机器人，其特征在于所述欠驱动采摘机械手（2）、螺杆轴（75）和驱动杆（67）的材料为45号钢，第一手指关节（61）、第一手指连杆（62）、第二手指关节（63）、手掌（64）、第二手指连杆（65）、连杆（66）、下支撑杆（69）、下底盘（70）、长连接杆（72）、上支撑杆（73）和中间法兰（74）的材料均为尼龙。