[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

摘要

本发明公开了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，果实采摘机械装置包括母机械臂、不少于一个的子机械臂和末端执行器；母机械臂包括母臂Z轴、母臂r轴、母臂θ轴、底座、端架和支架；子机械臂包括子臂Z轴、子臂r轴、子臂θ轴和子臂法兰；末端执行器包括接果器、基部法兰、拢果器、刀片、收果筒、旋转底盖、传动轮、传动带、主动齿轮、从动齿轮、架台、横杆、拢果器轴、刀片轴和旋转底盖轴；控制系统包括工控机、双目摄像机、转接卡、母机械臂控制系统、转换器和子机械臂与末端执行器控制系统；本发明还公开一种水果采摘机器人的机械臂和末端执行器及水果采摘方法。

主权项

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。