[发明专利]用于果实采摘的协作式双机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械自动化领域。更具体的说，涉及一种机械臂，尤其是一种能以双臂协作方式进行果实采摘的双机械臂结构。

背景技术

果实采摘作为农业生产的重要环节，传统上完全靠人工实现，费时费力。现代科技发展已实现了大量工业产品的少人或无人化生产，大大提高了生产效率，解放了劳动生产力，这一趋势也已在农业领域展现。不同于工业化标准产品，农产品个体间差异较大，且作业环境复杂，需要采用不同于现有工业设备的全新设计。以往果实采摘研究多采用标准工业机器人，由于这些机器人专为工业化标准作业设计，用于农业果实采摘时效果不佳。也有专为果实采摘用途设计的机器人手臂，如“一种果实采摘机器人机械臂(CN102806565A)”，但是，由于其采用单机械臂方案，在农业现场这种复杂环境下便显得不够灵活，单臂操作也加大了对末端执行器设计的难度。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种用于果实采摘的协作式双机械臂，双机械臂能够协同操作，可安装在机器人移动底盘上，每个臂的末端连接末端执行器，以双臂同时动作、协调合作的方式实现对果实的机械化自动采摘。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于果实采摘的协作式双机械臂，包括腰部旋转平台，在所述腰部旋转平台上对称设置两个含垂直升降关节、大臂转动关节、小臂转动关节的三自由度串联机械臂，所述腰部旋转平台改变机械臂整体朝向，升降关节实现在垂直方向上的定位，大臂转动关节、小臂转动关节实现在水平面内的定位。

所述腰部旋转平台由腰部回转电机经齿轮和第一谐波减速器减速后驱动。

所述垂直升降关节由垂直升降电机经第一同步带减速后转动滚珠丝杠实现。

所述大臂转动关节由与关节同轴安装的大臂关节电机经第三谐波减速器减速后驱动。

所述小臂转动关节由安装在大臂肩部的小臂关节电机经第二同步带和第二谐波减速器减速后驱动。

在初始位置时，两机械臂臂间夹角为90度。

所述滚珠丝杠形成垂直放置的移动滑台，两移动滑台间用加强板连接。

所述垂直升降电机带有电磁制动器，能够在电机断电时保持位置锁定。

所述机械臂末端有与末端执行器适配的安装法兰面。

所述谐波减速器与腰部旋转平台均有中心贯穿孔，两孔同轴，中间嵌套过线孔套，方便布置电源及控制线缆。

实施果实采摘作业时，可通过腰部旋转改变机械臂整体朝向，升降关节实现垂直方向定位，大小臂旋转关节实现在水平面内定位。由于采用双机械臂设计，可以模仿人类采摘动作，例如利用一臂拨除遮挡物以使另一臂接近果实，或者在一臂进行果柄分离时利用另一臂夹持固定果实。

本发明的有益效果是，提供了能够以双手协作方式完成果实采摘的双机械臂，该机械臂可以安装在地面移动平台上，并能方便地更换末端执行器，进行不同果实的自动化采摘。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明图1的俯视图；

图3是本发明的腰部关节沿图2的A-A向的剖面构造图；

图4是本发明的升降关节沿图2的B-B向的剖面构造图；

图5是本发明的手臂结构爆炸图。

图中1.小臂转动关节，2.大臂转动关节，3.小臂关节电机，4.大臂关节电机，5.垂直移动滑台，6.加强板，7.腰部回转电机，8.腰部旋转平台，9.垂直升降电机，10.承重底板，11.过线孔套，12.第一谐波减速器，13.小齿轮，14.油封，15.大齿轮，16.小同步带轮，17.第一同步带，18.大同步带轮，19.垂直轴底座，20.第二谐波减速器，21.肩部，22.第三谐波减速器，23.驱动器，24.同步带张紧轮，25.盖板，26.第二同步带。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参考图1～图5，一种用于果实采摘的协作式双机械臂，包括腰部旋转平台及两个对称分布的三自由度串联机械臂，机械臂末端有法兰面，用于安装末端执行器。