[发明专利]一种多轴水果采摘机器人

说明书

技术领域

本发明涉及水果采摘技术领域，具体涉及一种多轴水果采摘机器人。

背景技术

目前水果己成为继粮食、蔬菜之后的第三农作物，水果产业在国民经济中具有重要地位。在食品消费结构中，随着主食消费比重的缓慢下降和副食品消费比重的上升，水果消费在整个食物消费中的比重也在逐步上升。苹果、柑橘、梨是我国水果的主要种植品种，无论是面积还是产量均在前三位，约占整个水果产量的50％左右。综上所述，我国苹果、柑橘、梨种植、特别巨大，若采用人工收获，效率必然低下，而且也不能满足市场对果蔬时令性和新鲜度的要求。且21世纪以来，我国面临人口老龄化问题日趋严重，而且随着工业的迅速发展，农业劳动力逐渐向工业及其他行业转移，农业劳动力严重短缺且成本逐渐提高。水果釆摘作业是水果生产中最耗时、最费力的环节，水果收获期间需投入的劳力约占整个生产过程的50％-70％左右。而且在水果采摘作业中经常需要借助梯子登高，长时间作业不仅劳动强度大也具有一定的危险性。以上众多因素给水果的收获带了极大的困难，因此在果实收获中，机械和计算机智能控制行业的不断发展，使得智能机器人在各个领域的应用已经十分普遍，故在农业生产上广泛应用智能采摘机器人；国外在采摘机器人研究方面，虽然取得了不少研究成果，但由于没有一个清晰的战略思想，很多研究工作也基本处于停滞状态。而且由于受到技术、市场和价格等条件的影响，真正能实现商业化的产品很少。虽然国内在采摘机器人领域起步相对较晚，但近些年发展速度很快。目前已有很多国内科研人员在该领域做了不少研究和探索工作，但水果智慧化釆摘极其复杂，目前仍有不少难题有待研究和探索。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种多轴水果采摘机器人。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种多轴水果采摘机器人，包括底部支架、机械执行系统和总线控制系统，所述底部支架上设有前置导向轮和后置动力轮，且所述前置导向轮电性连接转向驱动电机，所述后置动力轮电性连接行进驱动电机，所述机械执行系统包括固定支架、三轴丝杆滑台、丝杆步进电机和机械手爪，所述固定支架固定在底部支架上，所述三轴丝杆滑台固定在固定支架内，所述三轴丝杆滑台上固定有竖向丝杆、直线导轨和碳纤维杆，所述直线导轨设置在竖向丝杆两侧，所述固定支架上底部还设有横向丝杆，所述竖向丝杆和横向丝杆均通过中间轴连接联轴器连接丝杆步进电机；所述碳纤维杆前端固定安装有机械手爪，且所述机械手爪电性连接机械手爪驱动电机；所述固定支架顶部设置第一摄像头和光电距离传感器，所述底部支架前端设置第二摄像头。

优选的，所述总线控制系统电性连接机械执行系统，所述总线控制系统包括CAN总线、CAN收发控制器、信号采集模块和导航模块，所述CAN总线连接CAN收发控制器，所述CAN收发控制器分别连接转向驱动电机、行进驱动电机、丝杆步进电机和机械手爪驱动电机；所述CAN总线双向信号连接信号采集模块，所述信号采集模块输入端分别连接第一摄像头、光电距离传感器、第二摄像头和导航模块。

优选的，所述前置导向轮采用工业橡胶定向轮，所述后置动力轮采用12V大扭矩直流电机驱动的麦克纳姆轮。

优选的，所述第二摄像头采用RER-USBFHDO1镜头。

优选的，所述三轴丝杆滑台的升降高度为100cm-160cm。

优选的，所述总线控制系统还连接工控机，所述工控机上设有触摸显示屏。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设计新颖，操作方便，能够实现对水果的自动识别和采摘，降低果农的劳动强度、提高劳动生产率、降低生产成本、保证果实及时采收、保证果品质量，而且对于促进我国农业科技进步，加速我国农业现代化进程有着重大的现实意义；本发明中采用的摄像头自动对焦马达镜头采集水果颜色信息，通过图像颜色矩阵处理识别水果的成熟度，可控的区分水果的可采与不可采设计，使得多轴水果采摘机器人能更好的满足果园主对采摘水果效果的意愿；另外，本发明中，前置导向轮和后置驱动轮形成三轮机构能够更好地适应各种复杂的果园地理环境地面，减少许多移动过程中物理因素的干涉，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2是本发明侧视图；

图3是本发明俯视图；

图4为本发明的控制原理框图；

图5为本发明的水果识别流程图；

图6为本发明的整体控制流程图。

具体实施方式