[实用新型]一种智能采摘山竹果的机械装置

摘要

本实用新型公开了一种智能采摘山竹果的机械装置，包括采摘车模块、肩关节模块、肘关节模块、腕关节模块和剪切模块；采摘车模块为整个装置的基础定位和移动部件；肩关节模块通过底板固定在采摘车模块的采摘车身上；肘关节模块侧端与下端分别与肩关节模块的两条运动链的运动链轴承端座相连接；腕关节模块通过静平台固定在肘关节模块前臂连接板上；剪切模块通过剪切电机支架固定在腕关节模块的动平台上。本实用新型肩关节模块采用两个自由度的球面并联机构，腕关节模块采用对称结构设计的并联机构，具有承载能力强、工作空间大的优点；由肩、肘、腕三个关节组成的机械臂采用串并混联的结构，具有六个自由度，机构运动灵活，结构紧凑。

主权项

1.一种智能采摘山竹果的机械装置，其特征在于：包括采摘车模块、肩关节模块、肘关节模块、腕关节模块和剪切模块；所述采摘车模块为整个装置的基础定位和移动部件；所述肩关节模块通过底板(6)固定在采摘车模块的采摘车身(5)上；所述肘关节模块侧端与下端分别与肩关节模块的两条运动链的运动链轴承端座(30)相连接；所述腕关节模块通过静平台(18)固定在肘关节模块前臂连接板(46)上；所述剪切模块通过剪切电机支架(62)固定在腕关节模块的动平台(58)上；所述采摘车模块包括采摘车身(5)、转动轴(2)、采摘车轮(1)、采摘车履带(4)、履带驱动电机、第一连接键(3)、盛果箱(28)和运输管(24)；所述采摘车身(5)整体呈长方体状，采摘车身(5)的顶面前端设置有一长方形凹槽；所述盛果箱(28)整体呈长方体状，盛果箱(28)整体放置在采摘车身(5)顶面前端的长方形凹槽上，采摘车身(5)的顶面中端左侧开一正方形凹槽，采摘车身(5)的两个侧面均开三个通孔贯穿车身；所述转动轴(2)轴身两端分别设置一环形凹槽，转动轴(2)通过采摘车身(5)侧面的通孔穿过采摘车身(5)，所述采摘车轮(1)中心的圆形曲面上设置有一长方形凹槽，采摘车轮(1)通过中心的长方形凹槽与转动轴(2)轴身环形凹槽相配合；所述履带驱动电机连接三根转动轴(2)并驱动该转动轴(2)的运动；所述采摘车履带(4)由单个履带小块拼接而成，每两个履带小块顶面连接块构成的形状与车轮齿顶面相配合；所述采摘车履带(4)装置在采摘车轮(1)外围；所述第一连接键(3)整体呈环形状，放置在转动轴(2)轴身环形凹槽与车轮中心长方形凹槽之间；所述运输管(24)的一端呈圆柱体状，运输管(24)的另一端呈管状，运输管(24)呈管状的一端放置在盛果箱(28)内；所述肩关节模块包括底板(6)、竖板(7)、基座轴承座(9)、基座轴承端盖(11)、基座连接轴承(31)、基座输入轴(34)、第一运动链(36)、第二运动链(29)、第三运动链(10)、运动链轴承端座(30)、运动链轴承端盖(39)、运动台转动轴(37)、运动链连接轴(35)、运动链深沟球轴承(38)和竖板步进电机(8)；所述底板(6)整体呈L型，底板(6)的中心为半圆形的顶面，底板(6)中心半圆形的顶面上设置有五个通孔，底板(6)通过穿过这五个通孔的螺钉固定在采摘车身(5)上，底板(6)的一侧板端部设置有两个环形槽，底板(6)的另一侧板端部开四个通孔；所述竖板(7)设置有两个，每块竖板(7)的底面均设置有四个通孔，其中一块竖板(7)通过螺钉螺母固定在底板(6)的一侧板端部，另一块竖板(7)通过螺钉固定在底板(6)的另一侧板端部；每块竖板(7)后侧面设置一圆形槽和四个通孔；所述基座轴承座(9)有两个，每个基座轴承座(9)整体呈圆柱形，底面设置四个通孔，两个基座轴承座(9)通过螺钉分别固定在两个竖板(7)后侧面上，每个基座轴承座(9)的中心设置有一圆形槽且顶面开四个沉头孔；所述基座轴承端盖(11)有两个，基座轴承端盖(11)整体呈圆柱形，基座轴承端盖(11)心设置有一圆柱体状凸台，基座轴承端盖(11)上的圆柱体状凸台与基座轴承座(9)中心圆形槽相配合，基座轴承端盖(11)底面设置有四个通孔，与基座轴承座(9)中心顶面四个沉头孔相配合，基座轴承端盖(11)通过紧定螺钉固定在基座轴承座(9)上；所述基座连接轴承(31)共四个，两个放置在基座轴承端盖(11)与基座轴承座(9)之间，两个放置在基座轴承座(9)与竖板(7)之间；所述基座输入轴(34)共两个，整体呈圆柱形，分别穿过两个基座轴承座(9)中心；基座输入轴(34)的侧面前端设置有一圆环凸台，基座输入轴(34)的侧面轴身开一环形凹槽；基座输入轴(34)的底面开一圆形与长方形组合的新孔型；所述第一运动链(36)整体呈L型，第一运动链(36)的一端为圆柱形，该端中心开一圆形与长方形组成的新孔型，通过基座输入轴(34)侧面前端圆环凸台固定在基座输入轴(34)上；第一运动链(36)的另一端呈U型，该端端部为两个圆柱体，中心开一圆柱形槽，两圆柱体的外侧面各开四个沉头孔；所述第二运动链(29)整体呈L型，第二运动链(29)的两端分别为圆柱形，两端中心分别开一圆形与长方形组成的新孔型，第二运动链(29)一端放置在第一运动链(36)U型顶端面圆柱体之间；所述第三运动链(10)整体呈L型，第三运动链(10)两端分别为圆柱形，两端中心分别开一圆形与长方形组成的新孔型，第三运动链(10)一端通过基座输入轴(34)侧面前端圆环凸台固定在基座输入轴(34)上；所述运动链轴承端座(30)有两个，每个运动链轴承端座(30)整体呈圆柱形，运动链轴承端座(30)底面设置四个通孔，运动链轴承端座(30)中心设置有一圆形槽，其顶面开四个沉头孔，两个运动链轴承端座(30)分别与第二运动链(29)一端的圆柱形和第三运动链(10)一端的圆柱形相连；所述运动链轴承端盖(39)有两个，整体呈圆柱形，运动链轴承端盖(39)中心设置有一圆柱体状凸台；该凸台与运动链轴承端座(30)中心圆形槽相配合；运动链轴承端盖(39)底面设置有四个通孔，四个通孔与运动链轴承端座(30)中心顶面四个沉头孔相配合，通过紧定螺钉固定在运动链轴承端座(30)上；所述运动台转动轴(37)共两个，整体呈圆柱形，运动台转动轴(37)分别穿过两个运动链轴承端座(30)中心；运动台转动轴(37)侧面开一环形凹槽；所述运动链连接轴(35)整体呈圆柱形，穿过第一运动链(36)U型顶端面两个圆柱体；运动链连接轴(35)侧面前端设置有一圆环凸台，运动链连接轴(35)侧面开一环形凹槽；所述运动链深沟球轴承(38)共有六个，整体呈圆柱形，两个放置在运动链轴承端盖(39)与运动链轴承端座(30)之间，两个放置在运动链轴承端座(30)底部，另两个放置在第一运动链(36)U型顶端面两圆柱体内；所述竖板步进电机(8)共两个，整体呈长方体状，竖板步进电机(8)顶端通过基座输入轴(34)底面新孔型与基座输入轴(34)连在一起；其中一个竖板步进电机(8)放置在采摘车身(5)顶面正方形凹槽内；所述肘关节模块包括上臂外板(32)、上臂内板(41)、上臂顶板(33)、前臂板(17)、转动主动杆(52)、转动从动杆(27)、上臂主动杆连接轴(54)、连接深沟球轴承(55)、上臂轴承端盖(53)、上臂连板(16)、主从杆连接轴(51)、上前臂旋转轴(42)、上前臂旋转轴轴套(43)、主从杆连接轴轴套(50)、前臂从动杆连接轴(48)、上臂电机支架(14)、上臂步进电机(12)、行星减速器(13)、前臂从动杆连接轴轴套(44)、圆锥齿轮(15)、上臂主动杆连接轴轴套(40)和前臂连接板(46)；所述上臂外板(32)整体呈长方体状，上臂外板(32)前端呈半圆形并设置有三个通孔；上臂外板(32)中端中心设置有一个圆形槽、两个环形槽和四个通孔；上臂外板(32)的顶面后端中心设置有一个圆形槽和六个通孔，通过螺钉螺母穿过四个通孔与运动链轴承端座(30)固定在一起；所述上臂内板(41)与上臂外板(32)对称；上臂内板(41)前端设置有三个通孔；上臂内板(41)中端中心设置有一个圆形槽、两个环形槽和四个通孔；上臂内板(41)底面后端中心设置有四个通孔；所述上臂顶板(33)整体呈U型，上臂顶板(33)中心底面设置一个圆形槽和四个通孔，通过螺钉螺母穿过四个通孔与运动链轴承端座(30)固定在一起；上臂顶板(33)一侧设置两个通孔，通过螺钉螺母与上臂外板(32)固定在一起；上臂顶板(33)另一侧设置四个通孔，通过螺钉螺母与上臂内板(41)固定在一起；所述前臂板(17)有两块，整体呈长方体状，前臂板(17)后端为半圆形；前臂板(17)顶面后端中心设置有一个圆形槽，前臂板(17)中端设置有一个通孔，前臂板(17)前端设置有四个通孔；前臂板(17)底面后端中心设置有一个中空的圆柱形凸台，该凸台分别固定在上臂外板(32)与上臂内板(41)的内侧；所述转动主动杆(52)整体呈弧型状，转动主动杆(52)前端两侧面各设置有一圆柱状凸台，该凸台一侧开一圆形沉头孔，另一侧开一圆形通孔；转动主动杆(52)后端开一圆形与长方形组成的新孔型；所述转动从动杆(27)整体呈环形状，转动从动杆(27)侧面开两个长方形槽，转动从动杆(27)前端两侧沉头孔中心通孔；转动从动杆(27)后端设置有两个通孔；所述上臂主动杆连接轴(54)为阶梯轴，上臂主动杆连接轴(54)中后端侧面设置有两个环形凹槽，其中一个环形槽与转动主动杆(52)的新孔型相配合，通过第二连接键与转动主动杆(52)固定在一起；所述连接深沟球轴承(55)共有七个；两个分别放置在上臂外板(32)与上臂内板(41)中端中心的圆形槽内；一个放置在转动从动杆(27)后端两通孔之间，通过孔用垫圈(49)固定在主从杆连接轴(51)轴身上；两个分别放置在两块前臂板(17)后端中心的圆形槽内；另两个分别放置在转动从动杆(27)前端两侧沉头孔内；所述上臂轴承端盖(53)共有两个；上臂轴承端盖(53)整体呈圆柱形，上臂轴承端盖(53)中心设置有一个圆形槽和四个通孔，通过紧定螺钉穿过四个通孔分别固定在上臂外板(32)与上臂内板(41)外侧；所述上臂连板(16)整体呈U型，上臂连板(16)两侧分别设置有两个通孔，通过螺钉螺母和垫圈(49)与上臂外板(32)和上臂内板(41)分别固定；所述主从杆连接轴(51)为阶梯轴，轴身穿透转动从动杆(27)后端通孔；所述上前臂旋转轴(42)为阶梯轴，轴身穿透前臂板(17)顶面后端中心圆形槽与上臂外板(32)和上臂内板(41)前端通孔；所述上前臂旋转轴轴套(43)呈圆柱体状，上前臂旋转轴轴套(43)放置在前臂板(17)顶面后端的圆形槽内；所述主从杆连接轴轴套(50)呈圆柱体状，主从杆连接轴轴套(50)放置在主从杆连接轴(51)上；所述前臂从动杆连接轴(48)呈圆柱体状，轴身穿透转动从动杆(27)前端的沉头孔和通孔与两块前臂板(17)中端的通孔；所述上臂电机支架(14)整体呈U型，上臂电机支架(14)顶面设置有一个圆形槽和四个通孔；上臂电机支架(14)两侧面分别设置有两个通孔，通过内六角螺钉(47)、六角螺母(45)与垫片分别固定在上臂外板(32)与上臂内板(41)内侧；所述上臂步进电机(12)整体呈长方体状，上臂步进电机(12)前端顶面设置有四个通孔；上臂步进电机(12)中心设置有一个圆柱形凸台；所述行星减速器(13)后端与前端呈长方体状，中端呈圆柱体状；行星减速器(13)后端底面设置有四个通孔，通过紧定螺钉与上臂步进电机(12)固定在一起；行星减速器(13)底面中心设置有圆柱形凹槽与上臂步进电机(12)前端顶面中心圆柱形凸台相配合；行星减速器(13)前端顶面设置有四个通孔，通过紧定螺钉固定在上臂电机支架(14)底面上；行星减速器(13)中心设置有一个圆柱形凸台与圆柱形中空竖杆；所述前臂从动杆连接轴轴套(44)共有两个，整体呈圆柱体状，前臂从动杆连接轴轴套(44)放置在前臂板(17)中端侧面与转动从动杆(27)前端侧面之间；所述圆锥齿轮(15)共有两个；一个圆锥齿轮(15)中心通孔与行星减速器(13)前端顶面中心圆柱形中空竖杆相配合；另一个圆锥齿轮(15)中心设置有圆形与长方形组成的新孔型，通过键穿过新孔型与上臂主动杆连接轴(54)中后端侧面另一个环形槽相配合，圆锥齿轮(15)固定在上臂主动杆连接轴(54)轴身上；两个圆锥齿轮(15)通过锥齿垂直配合；所述上臂主动杆连接轴轴套(40)整体呈圆柱体状，上臂主动杆连接轴轴套(40)侧面开两个通孔，通过开槽锥端紧定螺钉穿过通孔固定在上臂主动杆连接轴(54)中后端侧面两个环形凹槽之间；所述前臂连接板(46)整体呈U型，前臂连接板(46)底面设置有四个通孔，前臂连接板(46)两侧面分别设置有四个通孔，通过内六角螺钉(47)、六角螺母(45)与垫圈(49) 分别固定在两块前臂板(17)前端内侧；所述腕关节模块包括静平台(18)、胡克铰链(26)、直线电机(60)、中心球铰链(59)、支撑轴(19)、球铰链(25)、动平台(58)、直线电机连接件(56)、推杆连接件(57)和铰链连接件(61)；所述静平台(18)整体呈三棱柱状，静平台(18)底面中心设置有四个通孔，通过螺钉螺母和垫圈(49)固定在前臂连接板(46)底面通孔上；静平台(18)底面三个角上分别设置有一个通孔；所述胡克铰链(26)共有三个，整体由两块U型连接件与正方体状连接件组成；胡克铰链(26)上下两块U型连接件侧面设置有一个通孔，胡克铰链(26)底面中心设置有一个圆形凹槽；所述直线电机(60)后端为半环形状凸台，直线电机(60)侧面中心设置有一个通孔；直线电机(60)前端整体呈长方体状，中端为阶梯长方体，直线电机(60)侧面中心设置有一个通孔；所述中心球铰链(59)前端在球头上设置有圆柱形竖杆；中心球铰链(59)中端为圆柱体凸台，该凸台上放置圆柱形端盖，通过螺钉螺母固定；中心球铰链(59)中端两圆柱体分别设置有圆形槽与球形凹槽，里面放置球头；中心球铰链(59)后端为圆柱体，中心球铰链(59)底面设置有四个通孔；所述支撑轴(19)中心呈长方体状，支撑轴(19)顶端设置有一个圆形凹槽，凹槽与中心球铰链(59)前端圆柱形竖杆相配合；支撑轴(19)侧面设置有两个通孔，通过紧定螺钉与中心球铰链(59)固定；支撑轴(19)中下端侧面为四个三角状的支撑柱，支撑轴(19)底端为长方体状固定板，固定板上设置有四个通孔，通过螺钉与垫圈(49)固定在静平台(18)底面的通孔上；所述球铰链(25)共有三个；球铰链(25)前端在球头上设置有圆柱形竖杆；球铰链(25)中端为圆柱体凸台，该凸台上放置圆柱形端盖，通过螺钉螺母固定；球铰链(25)中端两圆柱体分别设置有圆形槽与球形凹槽，里面放置球头；球铰链(25)后端为圆柱体，球铰链(25)底面斜向切去一块形成新底面，新底面上设置有四个通孔；所述动平台(58)整体呈三棱柱状，动平台(58)底面中心设置有四个通孔，通过螺钉和垫圈(49)固定在中心球铰链(59)底面的通孔上；动平台(58)底面三个角上分别设置有四个通孔，通过螺钉和垫圈(49)分别与三个球铰链(25)后端新底面的通孔固定在一起；所述直线电机连接件(56)前端呈U型状，直线电机连接件(56)两侧面分别设置有一个通孔，通过螺钉、螺母和垫圈(49)穿过通孔与直线电机(60)后端凸台侧面的通孔固定在一起；直线电机连接件(56)后端呈圆柱体状，与胡克铰链(26)上连接件底面中心圆形凹槽相配合，通过紧定螺钉与胡克铰链(26)固定在一起；所述推杆连接件(57)共有三个；整体呈圆柱体状，推杆连接件(57)底端设置有一个圆形凹槽，凹槽与直线电机(60)前端长方体形状相配合；推杆连接件(57)底端侧面开一个通孔，通过螺钉、螺母和垫圈(49)与直线电机(60)前端侧面中心的通孔固定在一起；推杆连接件(57)前端顶面设置有一个通孔，通孔分别与球铰链(25)前端圆柱形竖杆相配合；推杆连接件(57)侧面设置有两个通孔，通过紧定螺钉穿过通孔与球铰链(25)前端竖杆固定在一起；所述铰链连接件(61)共有三个；整体呈阶梯圆柱体状；铰链连接件(61)前端圆柱体轴身穿过静平台(18)底面三个角上的通孔，铰链连接件(61)轴身与胡克铰链(26)下连接件底面中心的圆形凹槽相配合；铰链连接件(61)通过紧定螺钉穿过胡克铰链(26)下连接件侧面的通孔与胡克铰链(26)固定在一起；所述剪切模块包括剪切电机支架(62)、测距单元(20)、测距单元支承架(64)、CCD相机(21)、CCD相机支承架(67)、齿条(68)、齿条支架(66)、齿轮(63)、剪刀(22)、短连接杆(69)、长连接杆(70)、盛果筐(23)和剪切步进电机(65)；所述剪切电机支架(62)整体呈长方体状，剪切电机支架(62) 后侧面设置有四个通孔，通过螺钉、螺母和垫圈(49)穿过通孔与动平台(58)底面中心的通孔固定在一起；剪切电机支架(62)左侧面中心设置有一个圆形槽和四个通孔，剪切电机支架(62)上侧面设置有八个通孔；所述测距单元(20)整体呈长方体状，测距单元(20)前端设置有圆柱形凸台；测距单元(20)底侧面设置有四个通孔；所述测距单元支承架(64)整体呈长方体状，测距单元支承架(64)正侧面中心设置有长方形槽；测距单元支承架(64)顶面设置有四个通孔，通过螺栓螺母与测距单元(20)底侧面的通孔固定在一起；测距单元支承架(64)底面设置有四个通孔，通过螺钉、螺母和垫圈(49)与剪切电机支架(62)上侧面后端的通孔固定在一起；所述CCD相机(21)前端呈圆柱体状；前端顶面设置有四个通孔，通过螺栓螺母与CCD相机(21)后端底面的通孔固定在一起；CCD相机(21)后端呈正方体状，该CCD相机(21)底面设置有四个通孔；所述CCD相机支承架(67)整体呈阶梯状，CCD相机支承架(67)后端底面设置有四个通孔，通过螺钉、螺母和垫圈(49)与剪切电机支架(62)上侧面前端的通孔固定在一起；所述齿条(68)前端呈U型，侧面中心设置有长方形槽，上侧面设置有两个通孔；该齿条(68)中端呈圆柱体状；齿条(68)后端呈圆柱体状，后端轴身尾端设置有齿状凹槽；所述齿条支架(66)整体呈T型，齿条支架(66)前端呈环形状，齿条支架(66)两侧分别设置有一个长方形槽，齿条支架(66)顶面分别设置有一个通孔；齿条支架(66)后端侧面设置有一个圆形槽，该圆形槽与齿条(68)后端圆柱体状竖杆形态相配合；齿条支架(66)顶面设置有四个通孔，通过螺钉、螺母和垫圈(49)与剪切电机支架(62)上侧面的通孔、齿条(68)后端竖杆固定在一起；所述齿轮(63)中心设置有圆形与长方形组成的新孔型；齿轮(63)的齿与齿条(68)后端轴身尾端的齿状凹槽相配合；所述剪刀(22)共有两个；整体呈半圆形，剪刀(22) 顶面设置有一个梯形凹槽与一个通孔；所述短连接杆(69)共有四个，整体呈环形状；短连接杆(69)顶面两端分别设置有一个通孔，通过螺钉、螺母和垫圈(49)穿过通孔分别固定在齿条(68)前端上侧面通孔的内侧；所述长连接杆(70)共有两个，整体呈环形状，长连接杆(70)顶面前、中、后端分别设置有一个通孔，前端通孔通过螺栓、螺母和垫圈(49)穿过前端通孔与剪刀(22)顶面的通孔固定在一起；中端通孔通过螺栓、螺母和垫圈(49)穿过中端通孔分别与短连接杆(69)顶面另一端的通孔固定在一起；后端通孔通过螺栓、螺母和垫圈(49)穿过后端通孔与齿条支架(66)前端顶面的通孔固定在一起；所述盛果筐(23)前端呈圆形状，下端为坡度圆；该盛果筐(23)后端为Z型杆，通过焊接的方式固定在剪切电机支架(62)底面内侧；盛果筐(23)底端的圆形与运输管(24)一端圆柱体状的管头相配合；所述剪切步进电机(65)整体呈长方体状；剪切步进电机(65)前端顶面设置有四个通孔，通过螺钉螺母穿过通孔与剪切电机支架(62)左侧面中心的通孔固定在一起；剪切步进电机(65)中心设置有一个圆柱形凸台和圆柱形杆；该圆柱形杆与剪切电机支架(62)左侧面中心的圆形槽相配合；剪切步进电机(65)杆身通过键穿过齿轮(63)中心新孔型与齿轮(63)固定在一起。