[实用新型]一种基于视觉的蛇形机械臂的采摘葡萄机械手

说明书

本实用新型公开一种基于视觉的双蛇形机械臂葡萄采摘机械手，包括一根主机械臂、两根小机械臂、两个小臂驱动箱以及两个不同的末端执行器组成。其中一个末端执行器为充气机械爪，用于抓取葡萄，以保证葡萄的完整性，另一个末端执行器则为带双目摄像机的剪刀，用于葡萄果梗的定位与剪切。

技术领域

本实用新型涉及农业机器人领域，属于一种适用于农业葡萄采摘的多功能复合型机器人

背景技术

我国目前的葡萄种植面积整体呈上升趋势，并且随着农业技术的迅速发展，中国主要产区有安徽的萧县，新疆的吐鲁番、和田，山东的烟台，河北的张家口、宣化、昌黎，辽宁的大连、熊岳、沈阳及河南的芦庙乡、民权、仪封等地。近年来我国的葡萄产量呈逐年上涨趋势，然而我国的葡萄采收多是人工收获，这就带来了大量的劳工成本，也增加了葡萄的成本，提高了葡萄的价格。因此，传统的人工采收葡萄不易获得较好的农业利润，也会较大的阻碍葡萄产业发展的脚步。

发明内容

为了解决农业葡萄采收人工成本较高的问题，本实用新型专利提供一种可用于复杂收获环境的的采摘机械臂，它具有功能多样化，结构简单，采收成本低等特点，在葡萄枝叶的避障以及灵活性方面有很好表现;为解决上述的技术问题，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于视觉的蛇形机械臂葡萄采摘机械手，包括一根主机械臂、两根小机械臂、小臂驱动箱体、两个执行器和一个双目相机组成。主机械臂由防尘罩以及五节机械臂关节组成，每两节关节都有八根螺栓螺母链接。主机械臂一端连接小臂驱动箱体，两个小臂分别通过万向节连接于小臂驱动箱体。小臂则是由五节小臂关节以及一节小臂端关节组成。端关节上安装执行器，每个端关节都由一个电机座，电机安装于电机座上。主机械臂是由丝杠滑块机构和阻尼器组成的关节构成。两个小臂分别安装在对应小臂驱动箱体上，每个小臂驱动箱包括四个步进电机，步进电机通过旋转运动带动轮盘转动，通过轮盘转动带动钢丝绳牵引小臂第一节位置发生变化，实现小臂的方向变化，操纵小臂的转向。两个小臂携带两个不同的末端执行器，其中一个为机械抓，用于抓去葡萄，另外一个为剪刀，用于剪短葡萄根蒂，双目相机位于剪刀上方，用于判断葡萄果梗是否进入剪刀口;机械抓是由充气气囊、两个舵机、主体支架以及支座组成，通过支座连接于机械臂上，由一个步进电机控制转向，气囊的作用是通过控制气泵气压，可以很好的保护葡萄采摘过程中不被挤压或利器损坏，最大程度保护产品的完整性;机械剪刀由两剪刀片、凸轮、剪刀、驱动电机、复位弹簧以及剪刀座构成。两剪刀片通过铰链连接，安装于剪刀支座上，剪刀座分为两部分，分别利用两个螺栓安装在小臂端关节上;小臂是由关节、万向节、碟簧、钢丝绳以及对应的驱动箱体组成，碟簧的作用是将钢丝绳的拉力均匀分散到每一个关节处，驱动箱体里有4个步进电机，当其中一个电机转动时，与其控制相对的钢绳的对应的电机也会转动，小臂驱动箱由驱动箱体、带轮、四个步进电机、驱动轴以及箱体防尘盖组成，一对电机驱动机械臂一个方向的转动，电机通过电机驱动器控制，由单片机控制电机的转动速度与方向;步进电机带来的刚性冲击同时当主机械臂受到颠覆力矩时可以起到很好的支撑作用，减少丝杠受力时产生的弯矩，增加机械臂的刚性。大小盘之间留有布线孔，便于机械臂控制线与主机械臂由五节组成，每两节机械臂之间都由六根螺栓和螺母连接，每节机械臂都由两个步进电机，两组丝杠滑块机构、五组万向节、两组阻尼器、防尘罩、上底盘和下底盘组成。电机通过螺栓连接于电机座，而电机座直接通过铰链与上底盘连接，控制X轴摆动的电机通过铰链也只能沿X方向转动。上底盘有一个中心杆，中心杆通过焊接与底板连接，保证了上下盘的中心位置相对固定。阻尼器的作用是缓冲电源线的排布;主机械臂与小臂驱动箱体之间通过连接板连接，驱动箱体通过螺栓直接与主机械臂与驱动箱连接;

附图说明

图1为本实用新型的结构图;

图2是本实用新型的剪刀组件图;

图3是本实用新型的机械爪组件图;

图4是本实用新型的主机械臂关节组件图;

图5是本实用新型的小臂驱动箱体组件图;

图6是本实用新型的主机械臂装配图