[发明专利]柔性草莓采摘器及应用此采摘器的全自动草莓采摘蜘蛛车

说明书

本发明提供一种低成本柔性草莓采摘器及全自动草莓采摘蜘蛛车，包括底座，底座上沿周向设置至少三个结构相同的四连杆机构；四连杆机构由主臂、指段、副臂、底座依次铰接而成；指段的末端向下延伸成为夹持端，三个指段的夹持端相向设置；主臂上端铰接在底座上，副臂与底座之间设置弹性张紧装置；主臂与底座之间设置拉绳驱动装置。采摘器上设置摄像头自动识别，设置超声定位装置确定位置，可以自动识别成熟草莓并确定距离。夹持端可以同步柔性合拢与张开，也作为缓冲装置防止夹坏草莓且成本低廉。夹持端为平夹装置，防止夹漏且控制简单；采摘器设置在delta机械臂和行走装置上，可以自动行走并移动。

技术领域

本发明属于草莓采摘领域，具体涉及一种柔性草莓采摘器及应用此采摘器的全自动草莓采摘蜘蛛车。

背景技术

国内草莓种植面积和产量有逐年增加的趋势，但是由于采摘环节落后的人工作业方式，制约了草莓种植业的发展。目前有相关研究针对我国常见的温室里高垄畦作栽培的草莓，初步建立了草莓采摘机器人实验系统，在草莓果实目标识别、提取、定位、采摘机器人及手爪等方面的研究取得了一定成果。还有跨垄作业4个自由度的草莓收获机器人设备。该机器人采用两个俯视地面的CCD摄像机获取草莓的图像，计算出草莓的方位，用激光传感器测量机械手爪到草莓的距离；采用气动机械手爪抓取草莓果柄，并用剪切式切刀切断果柄。但这仅仅只是一个草莓采收实验装置，体积比较庞大，且没有驱动装置，成本高，无法进行大规模、产业化应用。

草莓采摘器即草莓采摘机械手末端执行器，是用来采摘草莓的机构。草莓的外表比较脆弱，采摘时候容易损伤。为了解决这个问题，常使用的办法是设置柔性爪子或者采用刚柔混合机构。这种机构往往比较复杂，而且成本高、控制复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本柔性草莓采摘器及应用此采摘器的全自动草莓采摘蜘蛛车。

本发明的目的是以下述方式实现的： 一种柔性草莓采摘器，其特征在于：包括底座，底座上沿周向设置至少三个结构相同的四连杆机构；四连杆机构由主臂、指段、副臂、底座依次铰接而成；指段的末端向下延伸成为夹持端，三个指段的夹持端相向设置；主臂上端铰接在底座上，副臂与底座之间设置弹性张紧装置；主臂与底座之间设置拉绳驱动装置。

四连杆机构的铰接点之间依次连线组成平行四边形，使夹持端运动过程中只平移、角度不变，三个夹持端构成平夹状态。

拉绳驱动装置指：每个主臂与底座铰接处设置销轴，销轴的主臂上设置主臂绳孔，销轴对应的底座上设置底座绳孔，底座绳孔到销轴的距离与主臂绳孔到销孔的距离相同；在底座上设置转动盘，在主臂绳孔、底座绳孔，转动盘之间设置绳子，绳子的一端固定在转动盘上，另一端顺时针或逆时针依次穿过底座绳孔、主臂绳孔最后固定，将三个主臂与对应的底座通过绳子串联在一起；驱动装置驱动转动盘转动带动绳子收紧使夹持端向内合拢。

转动盘为舵机带动的舵盘，绳子两端相隔180度固定在舵盘上。

弹性张紧装置为扭簧，扭簧中心设置在副臂与底座的铰接轴上，扭簧一端设置在副臂上，扭簧另一端设置在底座连接对应四连杆机构的副臂与主臂的侧边上。

弹性张紧装置为一端设置在副臂上、另一端设置在销轴上的弹性绳或者压缩弹簧。

底座的底部外表面设置摄像头和超声波测距器，所述摄像头和超声波测距器均与控制器连接。

一种全自动草莓采摘蜘蛛车，包括柔性草莓采摘器，在柔性草莓采摘器的底座上设置底座上盖，底座上盖连接三个移动自由度的机械臂，底座上盖作为机械臂的动平台，机械臂的静平台上的驱动电机与控制器连接。

在柔性草莓采摘器的底座上设置底座上盖，指底座上盖上固定电机，电机输出轴通过底座中心轴位置且与底座固定。

机械臂的静平台设置在行走机构上，行走机构包括四个轮子和其上支架并驱动机构。。