[发明专利]基于机械臂的园林一体化装置

说明书

本发明提供了基于机械臂的园林一体化装置，该一体化装置包括：机械臂组合体、视觉定位单元、行进小车、图像处理与控制单元以及分拣机构，机械臂组合体包括机械臂、转动机构、机械抓手、柔性管道、矩形落料管道和第一驱动机构等，其中第一驱动机构采用滚珠丝杠机构，再利用机械臂和视觉定位系统实现了高效精准的园林果物采摘作业，同时还具有分拣功能，具有机械臂采摘分拣一体化、定位精准高效、减少劳动力、智能化程度高且适用范围广等诸多优点。

技术领域

本发明涉及一种园林机械领域，特别涉及基于机械臂的园林一体化装置。

背景技术

我国是世界第一大水果生产国和消费国，然而目前我国水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主，采摘作业所用劳动力占整个生产过程的33％～50％，人工采摘效率低、劳动量大，而且容易造成果实损伤，如果人手不够不能及时采摘还会导致经济损失。随着机械化、自动化和智能化技术水平的提高，越来越多的行业开始拥抱智能化，特别体力劳动强度大的行业，比如园林果树等农业行业，过去不能依靠技术实现的自动化作业，当前也都具备了技术开展的条件。

自1983年第一台采摘机器人在美国诞生后，历经几十年的研究和实验，以日本为代表的发达国家，包括美国、法国、荷兰、英国、西班牙等国相机试验成功了多种采摘装置，用于采摘苹果、柑橘、番茄、西瓜、葡萄等，当前国家大力推进农业现代化，然而目前我国在果树生产中尚未使用大规模使用机械采收，多数还是人工采摘、人工或机械分拣，园林果树采摘分拣的工作量大、劳动强度高，传统的人力采摘分拣费时间、效率低下且劳动强度高。英尺急需一种采摘分拣一体、采摘精准高效、同步分拣收集、自动化智能化程度高且适用范围广的果物采摘和分拣分选系统装置。

发明内容

本发明的目的在于提供基于机械臂的园林一体化装置，该一体化装置包括：机械臂组合体、视觉定位单元、行进小车、位于所述行进小车上的图像处理与控制单元以及位于所述行进小车内的分拣机构。

所述机械臂组合体包括机械臂、位于所述机械臂关节处的转动机构及其对应设置的角度传感器、所述机械臂的底座、位于所述机械臂上端部的机械抓手、贯穿所述机械臂内部至所述底座的可伸缩的柔性管道、上端部穿过所述底座与所述柔性管道相连通的矩形落料管道以及设置在所述机械臂外侧的第一驱动机构；所述机械臂分为两段且主体为圆筒形，包括上方的第一机械臂和下方的第二机械臂；所述转动机构包括设置在所述底座正上方的水平转动机构和位于所述机械臂关节处的垂直转动机构，所述落料管道包括方形管路、常闭可向下打开的单向闸门以及设置在所述单项闸门上的开关传感器。

所述机械抓手包括位于所述第一机械臂上端部呈八边形的抓手底座、位于所述抓手底座各边上的向内弯折的抓手和驱动所述抓手向内收缩的握紧弹簧、所述抓手底座向下依次套接在所述第一机械臂上的从动套环和与所述第一驱动机构相连接的主动套环、一端连接在所述抓手弯折处且另一端连接在所述从动套环上的拉绳以及连接所述主动套环和所述从动套环并传递动力的推杆。

所述视觉定位单元包括垂直设置在所述水平转动机构上方的伸缩杆和位于所述伸缩杆顶端摄像模块，所述摄像模块中水平间隔布置有两个广角摄像机。

所述行进小车包括车身本体、位于所述车身本体内的水箱、与所述水箱相连通且位于所述落料管道正下方的清洗喷头和位于所述分拣机构下方的多个分类收集箱。

优选地，所述分拣机构包括：第二驱动机构、所述第二驱动机构驱动且循环转动的多个载物机构、识别单元、带动所述载物机构自身旋转的旋转装置、位于所述清洗喷头正下方的入料漏斗以及卸料机构。

所述第二驱动机构包括位于两端的主动齿轮和从动齿轮以及与所述主动齿轮和所述从动齿轮相匹配连接的柔性齿环。

所述载物机构包括位于所述第二驱动机构外侧的环形支架、分拣容器、一端与所述柔性齿环垂直连接且另一端与所述分拣容器活动旋转连接的连接杆、位于所述分拣容器底部的重力传感器、位于所述分拣容器上端部的接果口，此外所述环形支架上部与所述柔性齿环平行处开设有环形开口且所述连接杆穿过所述环形开口。