[发明专利]一种轻量化果实采摘机器人机械臂

说明书

本发明公开了一种轻量化果实采摘机器人机械臂，涉及机器人领域，该操作臂腰关节与底板连接，肩关节轴通过U型架与腰关节连接，双连杆组成大臂。肩关节电机置于U型架上，电机输出轴通过联轴器与肩关节主动臂连接，肩关节从动臂通过轴承与法兰盘与肩关节轴连接，肘关节轴与肩关节主动臂连接，同时通过联轴器与肘关节主动臂连接，肘关节和腕关节连接方式与肩关节类似。末端执行器电机固定在电机安装板上，电机安装板通过电机安装板侧板与腕关节机械臂连接。末端电机输出轴通过联轴器与末端执行器安装板连接。本发明结构合理、重量轻、刚度大、运动灵活，腕部可与各种末端执行器连接，引导末端执行器实现不同果实的采摘。

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，具体涉及到一种轻量化果实采摘机器人机械臂装置。

背景技术

我国果蔬产业发展成就突出，但农业劳动力的快速减少和劳动力成本的飞速上升，已经对果蔬产业发展提出了严峻挑战。果蔬采摘是一项费时费力的工作，果蔬收获的季节性强，需要投入大量的劳动力，并且采摘效率较低。因此，研究果蔬采摘机器人对缓解农村劳动力缺乏、节省人工成本、提高果蔬采摘效率有着重要的意义。

由于工业机器人机械臂通常承载能力强，但结构上不够轻便，集成度高等，不能满足采摘机器人轻便灵巧动作要求以及与行走系统等整机集成的要求。所以，研究轻量化、开放性的采摘机器人专用机械臂结构和运动规划方法，对采摘机器人走向实际作业具有重要的研究价值和应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻量化果实采摘机器人机械臂。以解决现有机械臂重量大、灵活性差、负载能力低、集成度低等问题。

为解决上述问题，本发明的目的在于通过机械臂的铅垂轴转动以适应机器人机械臂可以360°旋转采摘果实，肩关节、肘关节和第一腕关节的转动自由度，可以使机械臂在竖直平面内作转动，使机械臂伸展和收缩，以适应处于不同高度的果实采摘；第一腕关节末端设有第二腕关节转动关节，可与采摘机械臂末端执行器连接，能够好的实现末端执行器的采摘位姿要求。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种轻量化五自由度关节型果实采摘机械臂，该机械臂包括机械臂底板、五组杆臂和五个机电一体化的模块化旋转关节；所述五组杆臂包括U型架、肩关节主动臂、肩关节从动臂、肘关节主动臂、肘关节从动臂、第一腕关节主动臂、第一腕关节从动臂；第二腕关节臂Ⅰ和第二腕关节臂Ⅱ；所述五个机电一体化的模块化旋转关节包括腰关节、肩关节、肘关节、第一腕关节和第二腕关节；

所述机械臂底板上安装有U型架，U型架的输出端安装有肩关节；肩关节的两侧安装有肩关节主动臂与肩关节从动臂的输入端，肩关节主动臂与肩关节从动臂的输出端安装在肘关节上，肘关节上还安装有肘关节主动臂、肘关节从动臂的一端；肘关节主动臂、肘关节从动臂的另一端安装在第一腕关节上，第一腕关节上还安装有第一腕关节主动臂、第一腕关节从动臂；第一腕关节主动臂、第一腕关节从动臂的另一端安装在第二腕关节上，第二腕关节上左右对称设置有第二腕关节臂Ⅰ和第二腕关节臂Ⅱ。

进一步的，所述腰关节的腰关节输入端与机械臂底板固连，腰关节的腰关节输出端(34-2)与肩关节的肩关节输入端固连，肩关节的肩关节输出端与肩关节主动臂的肩关节主动臂输入端固连，肩关节主动臂的肩关节主动臂输出端与肘关节的肘关节输入端固连，肘关节的肘关节输出端与肘关节主动臂的肘关节主动臂输入端固连，肘关节主动臂的肘关节主动臂输出端与第一腕关节的第一腕关节输入端固连，第一腕关节的第一腕关节输出端与第一腕关节主动臂的第一腕关节主动臂输入端固连，第一腕关节主动臂的第一腕关节主动臂输出端与第二腕关节的第二腕关节输入端固连，第二腕关节的第二腕关节输出端与末端执行器连接板固连。

进一步的，所述腰关节的旋转轴线与肩关节的旋转轴线正交设置；肩关节的旋转轴线分别与肘关节的旋转轴线及第一腕关节的旋转轴线空间平行设置；第一腕关节的旋转轴线与第二腕关节的旋转轴线正交设置。