[发明专利]一种软垫爪钩复合结构的仿生软体攀爬机器人

说明书

本发明涉及柔性机器人，具体为一种软垫爪钩复合结构的仿生软体攀爬机器人。本发明在无辅助支撑工具的环境下实现自主攀爬运动，同时可以借助机器视觉实现对果树花朵、树木病害位置的定位，进而完成定向施药操作。从制作方面，采用了波纹管嵌入硅胶的方法制作伸缩致动器，制备工艺简单，控制灵活。同时喷药装置、控制系统全部都集成到机器人上，使得整个机器人结构紧凑。结构方面，采用软垫爪钩复合结构，机器人在水平树枝上爬行时以软垫吸附为主，在垂直树干表面攀爬时爪钩伸出，提高机器人的承载能力和环境适应能力，并且本发明设计合理，结构简单，易于制作和控制。

技术领域

本发明涉及柔性机器人，具体为一种可适应多种树干粗糙表面的软垫爪钩复合结构的仿生软体攀爬机器人。

背景技术

森林树木可以有效实现固碳、调节气候，对于发生病虫害的树木需要精准施药，以降低多余药液对环境的污染。猕猴桃、银杏、车厘子等农产品通常为雌雄异株，难以完成自花授粉，为提高坐果率，增加经济效益，种植人员普遍采用人工授粉的方法。人工授粉主要有点涂法与大面积喷洒法。然而，此两种人工授粉方法不但存在劳动力成本大、效率低下、花粉易失去活力以及浪费严重等问题，而且当需要针对高大果树进行定点授粉时则需要使用梯子等高空作业，不仅成本高，还存在着工人伤亡的潜在风险。现有技术中主要采用无人飞机进行大面积喷洒、刚性机器人系统喷雾(CN201811570424.6)等方式，存在体积庞大、装置复杂、控制繁琐、易损害树木等问题；专利号CN202110063134.8报道的专利采用三段式气体驱动结构，虽具有较好的攀爬效果，但是其适应树干直径能力弱，灵活性差。

本发明仿生尺蠖，设计了一种软垫爪钩复合结构的仿生软体攀爬机器人，可以适应多种树干表面攀爬，为树木病虫防治、果树授粉及果实采摘提供高效装备，具有体积小、成本低、适应性强等特点，应用前景广阔。

发明内容

本发明的目的：突破现有技术局限，公开一种软垫爪钩复合结构的仿生软体攀爬机器人，解决已有的软体爬行机器人的运动模式单一以及应用环境局限性等问题，在无辅助支撑工具的环境下实现自主攀爬运动，同时可以借助机器视觉实现对果树花朵、树木病害位置的定位，进而完成定向施药操作。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种软垫爪钩复合结构的仿生软体攀爬机器人，由喷药装置、视觉识别装置、前向仿生攀爬装置、控制系统、中央伸缩致动器、后向仿生攀爬装置组成。

所述控制系统由安装板、微型锂离子电池、微型单片机、微型气泵、微型压力调节阀、第一微型电磁阀、第二微型电磁阀、第三微型电磁阀、第四微型电磁阀、第五微型电磁阀、第六微型电磁阀、第七微型电磁阀、第八微型电磁阀组成，所述微型电磁阀都为两位三通电磁阀。所述安装板为长方体薄板结构，安装板上开有螺纹孔，分别与微型锂离子电池、微型单片机、微型气泵、微型压力调节阀、第一微型电磁阀、第二微型电磁阀、第三微型电磁阀、第四微型电磁阀、第五微型电磁阀、第六微型电磁阀、第七微型电磁阀、第八微型电磁阀固定连接。

所述喷药装置由喷药头、摇头器、第一通气软管、第二通气软管、药液盒、第三通气软管、第九微型电磁阀、第四通气软管、药液盒套、第五通气软管所组成。所述摇头器右侧设有四个盲孔，分别与第一通气软管、第二通气软管、第四通气软管、第五通气软管连接，四个盲孔中间设有通孔，与所述药液盒套固定连接。药液盒套为T型圆柱套，一侧设有螺纹，与所述喷药头进行螺纹连接，一侧设有法兰，与所述药液盒的法兰盘通过螺栓进行连接。所述第九微型电磁阀一侧设有螺纹，与药液盒带有螺纹的通孔进行螺纹连接，另一侧与所述第三通气软管连接。

所述视觉识别装置由微型相机以及仿触角状支架组成，微型相机安装在仿触角状支架上。