[发明专利]一种球形果蔬采摘检测智能机器手及机械臂系统

权利要求书

1.一种球形果蔬采摘检测智能机器手，其特征在于，包括：上安装架、下安装架、夹持机构和近红外光谱检测模块；

所述上安装架为侧壁开口的空心圆柱体，上端打通，下端有底，底上留有使光纤通过的通孔；上安装架上半部分用于连接机械臂，上安装架的下半部分切掉部分侧壁，用于容纳光学传感器；

所述下安装架为切掉部分侧壁的空心圆柱体，下安装架切去一部分用以安装夹持机构；夹持机构与下安装架之间通过安装板连接，安装板上固定安装步进电机；

所述近红外光谱检测模块包括光学传感器、遮光罩、光源和微动开关；光学传感器下方连接有光纤，光纤尾部连接有光纤探头，光纤与光纤探头位于下安装架内；遮光罩内安装光源和微动开关；

所述夹持机构包括两个齿条、齿轮、两个滑块、直线导轨、手指连接件一、手指连接件二和两个软胶手指；直线导轨安装在安装板上，两个滑块安装在直线导轨上，每个滑块上均安装一个齿条和一个手指连接件，齿轮安装于步进电机的输出轴上；两个手指连接件用螺栓固接在滑块上，两个软胶手指分别安装于两个手指连接件的安装槽中，安装槽外侧封闭，能够保证软胶手指夹持时不会脱出安装槽。

2.如权利要求1所述的球形果蔬采摘检测智能机器手，其特征在于：上安装架上半部分设有安装孔，并与机械臂之间通过螺栓固联，安装孔沿上安装架上半部分圆周每隔30°均匀分布，能够调节安装角度；上安装架还设计有出线孔，用于将光源及光学传感器的供电线和数据线导出。

3.如权利要求1所述的球形果蔬采摘检测智能机器手，其特征在于：安装板与下安装架之间通过4个螺栓连接定位。

4.如权利要求1所述的球形果蔬采摘检测智能机器手，其特征在于：所述遮光罩安装在下安装架下端，并位于手指连接件一和手指连接件二之间；遮光罩用于为光谱采集时提供暗室环境，消除环境光的干扰；所述光源由六只卤钨灯环形排列组成。

5.如权利要求1所述的球形果蔬采摘检测智能机器手，其特征在于：所述光学传感器为海洋光学STS-NIR光学传感器；所述光学传感器用于采集果蔬650～1100纳米波段的光谱信息。

6.如权利要求1所述的球形果蔬采摘检测智能机器手，其特征在于：所述软胶手指使用软胶材料，用3D打印方法加工；两个软胶手指采用仿生鱼鳍结构。

7.如权利要求1所述的球形果蔬采摘检测智能机器手，其特征在于：所述软胶手指内侧贴有一层橡胶材质的防滑薄片，用于防止果蔬滑动，保证稳定夹持。

8.一种机械臂系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一所述的球形果蔬采摘检测智能机器手，还包括机械臂、机械臂控制器、上位机、单片机和双目相机；智能机器手安装于机械臂的端部，上位机分别与单片机、双目相机、机械臂控制器、光学传感器连接；单片机与步进电机、微动开关连接；双目相机与机械臂的底座之间相对固定；

机械臂控制器用于为机械臂供电、接收并转换上位机发送的信号、控制机械臂各轴步进电机运转；双目相机用于采集果蔬的图像并存入上位机；上位机用于控制采摘、检测、分级、装箱流程，对果蔬的品质信息进行分析处理，控制机械臂运动，计算步进电机转角数值并发送给单片机；单片机用于接收步进电机转角数值并控制步进电机转动一定角度，使智能机器手抓取果蔬并将果蔬摘下。