[实用新型]一种猕猴桃果实采摘机器人

说明书

技术领域

本发明属于农业机械领域，尤其涉及一种猕猴桃果实采摘机器人。 

背景技术

果蔬收获是一种劳动密集型的工作，在很多国家，由于人口老龄化和农业劳动力越来越缺乏，劳动力成本增加。果蔬采摘作业是目前果蔬生产链中最耗时、最费力的环节之一，采摘作业质量的好坏直接影响到后续的加工和储藏。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低，目前国内水果采摘基本都是人工进行。在众多水果中，猕猴桃因其丰富的营养价值被誉为“水果之王”。中国是猕猴桃的原产地，也是世界上猕猴桃栽培面积最大的国家。但是目前猕猴桃仍依靠人工收获，由于每个地域的猕猴桃采摘时间都相对集中，采摘时间短，所以需要投入大量的人力来从事采摘、分拣、装箱等劳动，劳动强度大，工作耗时而且成本也越来越高。 

猕猴桃为藤本植物，目前猕猴桃普遍采用棚架式的种植模式，间隔一定距离竖立金属支柱或水泥支柱，支柱顶部由铁丝纵横交叉呈”井”字形网络，猕猴桃藤蔓顺着铁丝网生长。猕猴桃果实一般垂挂在棚架上，成簇生长现象较为普遍，果实生长分布范围较广，几乎布满了整个空间。由于自然生长环境的复杂性，在机器人采摘中，目标果实自动识别存在着背景信息复杂多样、果实部分或全部被遮挡以及光照条件不确定等问题，而且由于猕猴桃果实的娇嫩易损性，收获时容易遭受机械损伤，对机器人机械结构、传感器、控制系统等方面协调配合有很高的要求。中国专利CN102187766A公布了“一种猕猴桃采摘末端执行器”，该末端执行器由于自身体积的限制，对毗邻果的采摘受到限制。 因此，研究猕猴桃采摘机器人，实现猕猴桃采摘作业的机械化、自动化、智能化具有一定的理论价值和现实意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种猕猴桃果实采摘机器人，具体说就是针对自然生长环境下采用棚架式的种植模式的猕猴桃进行采摘，它解决了人工采摘劳动强度大、效率低、成本高的问题，实现猕猴桃采摘作业的机械化、自动化和智能化。 

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是： 

一种猕猴桃果实采摘机器人，包括机械执行系统和控制系统，其特征是： 

所述机械执行系统包括车体、伸缩式滑动平台、五自由度采摘机械臂和两指式末端执行器；所述车体的结构为柜式，在其底部四个角的位置上安装有四个万向轮，车体内部设置有行进驱动机构，所述的伸缩式滑动平台通过螺栓固定在车体上平面，所述的五自由度采摘机械臂的转动基座通过螺栓固定安装在伸缩式滑动平台的滑块上表面，所述的两指式末端执行器安装在五自由度采摘机械臂末端，所述的车体的上表面设置有伸缩式滑动平台驱动机构和机械臂运动驱动机构，所述的车体的后侧面设置有水果采集箱，所述的车体的两侧面有两个通过转动销与其相连接转动的支架平板。 

所述的伸缩式滑动平台机构包括水平运动单元I、水平运动单元II和水平运动单元III，其中： 

所述的水平运动单元I、II、III的结构和尺寸相同，包括水平运动单元电机、水平运动单元导轨-丝杠模组、水平运动单元滑块以及水平运动单元接触传感器，其中，水平运动单元电机通过联轴器与水平运动单元导轨-丝杠模组的一端连接，在水平运动单元导轨-丝杠模组的两端各安放一个水平运动单元接触传 感器，水平运动单元滑块可滑动地连接在水平运动单元导轨-丝杠模组上； 

所述的水平运动单元导轨-丝杠模组底部有两块可旋转导轨支撑板和一块固定下底板；两块可旋转导轨支撑板通过转动销与水平运动单元导轨-丝杠模组两个对应面侧壁相连接；固定下底板有螺纹通孔，通过螺栓将水平运动单元I固定在机体上平面，所述的水平运动单元滑块上平板表面有与水平运动单元导轨-丝杠模组下底板相配合的螺纹孔，水平运动单元II的水平运动单元导轨-丝杠模组下底板与水平运动单元I的水平运动单元滑块上平板通过螺栓连接；水平运动单元III的水平运动单元导轨-丝杠模组下底板与水平运动单元II的水平运动单元滑块上平板通过螺栓连接。 

所述的五自由度采摘机械臂包括转动基座、大臂、小臂、三个直流伺服舵机和一个旋转直流电机，其中： 

所述的转动基座包括旋转直流电机和旋转机体，旋转直流电机通过螺栓连接安装在水平运动单元III的滑块上。 

所述的两指式末端执行器包括手掌I、手掌II、手指、手腕、滚珠丝杠、电机、传感器系统，其中： 

所述的手腕为矩形方块，通过舵机与小臂相连接，手腕的另一端连接手掌II；