[发明专利]水果采摘机器人的机械臂和末端执行器及水果采摘方法

权利要求书

1.一种水果采摘机器人的机械臂和末端执行器，包括果实采摘机械装置和控制系统，其特征是， 

所述果实采摘机械装置包括母机械臂（1）、固定在母机械臂（1）上的不少于一个的子机械臂（2）和固定在子机械臂（2）上的末端执行器； 

其中，所述母机械臂（1）包括母臂Z轴（3）、母臂r轴（4）、母臂θ轴（5）、底座（6）、端架（8）和支架（9）；母臂θ轴（5）转动设置在底座（6）上，母臂Z轴（3）垂直固定设置在母臂θ轴（5）上，母臂r轴（4）垂直设置在母臂Z轴（3）上，所述母臂r轴（4）沿着母臂Z轴（3）的轴向方向滑动，所述子臂θ轴（13）绕着自身的中心轴线转动；端架（8）固定在母臂r轴（4）的端头，支架（9）固定在母臂r轴（4）上； 

所述子机械臂（2）包括子臂Z轴（11）、子臂r轴（12）、子臂θ轴（13）和子臂法兰（14）；所述子臂Z轴（11）与前述端架（8）相连，子臂θ轴（13）设置在子臂Z轴（11）上，所述子臂θ轴（13）沿着子臂Z轴（11）的轴向方向滑动；子臂r轴（12）与子臂θ轴（13）相连，所述子臂r轴（12）沿着子臂r轴（12）的轴向方向伸缩，所述子臂θ轴（13）绕着自身的中心轴线转动；子臂法兰（14）设置在子臂r轴（12）的端头； 

所述末端执行器包括接果器（21）、基部法兰（22）、拢果器（23）、刀片（24）、收果筒（25）、旋转底盖（26）、传动轮（30）、传动带（31）、主动齿轮（32）、从动齿轮（33）、架台（34）、横杆（36）、拢果器轴（37）、刀片轴（38）和旋转底盖轴（39）；所述接果器（21）为一端封闭，另一端上设有斜开口的圆筒；所述基部法兰（22）与前述子臂法兰（14）相连，基部法兰（22）通过横杆（36）与接果器（21）的封闭端相连，刀片（24）通过刀片轴（38）转动设置接果器（21）的斜开口端上，拢果器（23）通过拢果器轴（37）转动设置在接果器（21）的斜开口端上，所述主动齿轮（32）与刀片轴（38）同轴安装，从动齿轮（33）与拢果器轴（37）同轴安装，且主动齿轮（32）与从动齿轮（33）相啮合；传动带（31）连接刀片轴（38）；所述收果筒（25）设置在接果器（21）的斜开口端上，且所述接果器（21）的斜开口端上设有与收果筒（25）相连通的通孔（40）；架台（34）设置在接果器（21）的中部；旋转底盖（26）通过旋转底盖轴（39）转动设置在收果筒（25）的底端； 

所述控制系统包括工控机、双目摄像机（10）、转接卡、用于控制母机械臂（1）动作的母机械臂控制系统、转换器和控制子机械臂（2）和末端执行器动作的子机械臂与末端执行器控制系统；所述双目摄像机（10）固定在前述的支架（9）上，且双目摄像机通过转接卡与工控机相连，所述子机械臂与末端执行器控制系统通过转换器与工控机相连。 

2.如权利要求1所述的水果采摘机器人的机械臂和末端执行器，其特征是，所述母机械臂控制系统包括第一运动控制卡、母臂Z轴伺服电机驱动器、母臂Z轴伺服电机、母臂Z轴伺服电机编码器、母臂r轴伺服电机驱动器、母臂r轴伺服电机、母臂r轴伺服电机编码器、母臂θ轴伺服电机驱动器、母臂θ轴伺服电机和母臂θ轴伺服电机编码器；所述母臂Z轴伺服电机驱动器的输入端与第一运动控制卡的输出端相连，母臂Z轴伺服电机驱动器的输出端与母臂Z轴伺服电机的输入端相连，母臂Z轴伺服电机编码器的输出端与第一运动控制卡的输入端相连；所述母臂r轴伺服电机驱动器的输入端与第一运动控制卡的输出端相连，母臂r轴伺服电机驱动器的输出端与母臂r轴伺服电机的输入端相连，母臂r轴伺服电机编码器的输出端与第一运动控制卡的输入端相连；所述母臂θ轴伺服电机驱动器的输入端与第一运动控制卡的输出端相连，母臂θ轴伺服电机驱动器的输出端与母臂θ轴伺服电机的输入端相连，母臂θ轴伺服电机编码器的输出端与第一运动控制卡的输入端相连；所述第一运动控制卡与工控机相连。