[发明专利]一种割胶机器人

说明书

本发明提供一种割胶机器人，包括移动小车、图像采集装置、五自由度混联机构以及末端执行器，图像采集装置和五自由度混联机构固定在所述移动小车上，五自由度混联机构与所述末端执行器连接；图像采集装置用于采集橡胶树割胶空间初始位置信息，并根据采集到的橡胶树割胶空间初始位置信息控制割胶机器人运动到橡胶树割胶空间初始位置；五自由度混联机构包括一个两自由度并联机构和一个三自由度串联机构，两自由度并联机构和三自由度串联机构共同调节所述末端执行器的位置和工作姿态；末端执行器用于切割橡胶。该割胶机器人具有结构简单、刚度高、全自动化、高效、适用于不同树径等特点，可替代人工割胶，实现割胶自动化，提高了劳动效率。

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，尤其涉及一种割胶机器人。

背景技术

橡胶作为工业设备和日常生活用品的制造原料，其在工业生产和日常生活中起着举足轻重的作用。但橡胶采集工作量大、难度大，一直以来都是限制其生产效率的瓶颈。目前，我国大部分胶园还是采用人工手持割胶刀进行割胶，虽然近年出现了电动割胶刀，但仍未改变割胶劳动强度大、效率低、安全性差的特点，极大地制约了橡胶产业化、商品化的发展。近年来，随着天然橡胶价格不断下滑，割胶工流失和老龄化问题日益严重，割胶成本急剧增加，传统割胶已经远远满足不了我国橡胶种植业的发展，胶园生产作业与管理的机械化、智能化将是未来发展的必然趋势之一。

橡胶是重要的战略物资，在军事国防上应用更是十分广泛，比如，一辆坦克要用八百多千克橡胶；一艘三万吨级的军舰要用六十八吨橡胶，差不多军事装备、空军设施、国防工程都有橡胶的足迹。使用橡胶制做的船舶、帐篷、仓库以及防护用具、浴水服装等品种也很多。至于国防尖端技术需要的耐高温、耐低温、耐油、耐高度真空等特殊性能的橡胶制品更是不可缺少。

橡胶树通过割胶来获取经济产量，橡胶树投产后可割胶30-40年，割胶的劳动投入占整个橡胶生产劳动总收入的70％以上，因此割胶生产是橡胶生产的重要环节，而割胶是一个需要高技术的手工工作，割胶技术和割胶制度的好坏不仅影响产量，还影响生产周期，甚至影响橡胶树的寿命。同时橡胶切割需要凌晨3点钟开始割树，每3个小时收集一次，不但辛苦而且对劳动者身体有害。胶工的大量投入，成为橡胶生产的瓶颈。因此，使用机械割胶成为减少胶工劳动时间和劳动强度，提高效率的重要形式。

鉴于现有割胶技术中的缺陷，为了更智能、更自动化的进行割胶作业，急需割胶机器人来替代传统的人工割胶。目前大多数生产线上的工业割胶机器人采用了关节形式的串联割胶机器人，串联割胶机器人的典型结构是由转动机身，转动大臂(或移动大臂)，转动小臂(或移动小臂)与具有两个或三个转动自由度的腕关节以及末端执行器组成。这种拓扑结构决定了割胶机器人在工作范围和姿态调整上具有高度的灵活性和柔性，但冗长的悬臂结构却使得割胶机器人的负载能力和动态性能相当有限。并联机构的结构特点在于，多个输入支链共同连接一个动平台，通过多个驱动的协调作用来实现动平台的位姿调整，因此并联割胶机器人具有高刚度，快速和高动态精度等特点。例如包装线上的德尔塔机构以独有的高速特性和高动态精度，使得瓶盖的分拣效率提高了数倍。但并联割胶机器人却因工作范围有限，柔性不足，难以拓展到更为广阔的应用领域。

发明内容

本发明为解决现有技术的上述缺陷，提供一种割胶机器人，包括：

移动小车、图像采集装置、五自由度混联机构以及末端执行器，所述图像采集装置和五自由度混联机构固定在所述移动小车上，所述五自由度混联机构与所述末端执行器连接；所述图像采集装置用于采集橡胶树割胶空间初始位置信息，并根据采集到的橡胶树割胶空间初始位置信息控制割胶机器人运动到橡胶树割胶空间初始位置；所述五自由度混联机构包括一个两自由度并联机构和一个三自由度串联机构，所述两自由度并联机构和三自由度串联机构共同调节所述末端执行器的位置和工作姿态；所述末端执行器用于切割橡胶。

其中，所述图像采集装置包括第一摄像头和第二摄像头；所述第一摄像头用于判断前方是否存在橡胶树，所述第一摄像头和所述第二摄像头用于对橡胶树割胶空间初始位置信息进行采集。