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专利号: 2018109259240
申请人: 湖南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种绿豆采摘机器人,包括田间行走装置(1)、图像识别系统(6)、移动定位装置(5)、绿豆采摘装置(7)、信息处理和控制系统(3)、动力系统(2)和绿豆收集箱(9),其特征在于:所述信息处理和控制系统(3)通过数据传输线与图像识别系统(6)、田间行走装置(1)、移动定位装置(5)、绿豆采摘装置(7)进行数据链接,进一步对各系统装置进行控制;所述图像识别系统(6)安装在移动定位装置第三运动臂(53)上;所述移动定位装置(5)安装于田间行走装置(1)上;所述动力系统(2)安装在田间行走装置(1)的固定基座(105)后方,并对整个绿豆采摘机器人提供能源;所述绿豆采摘装置(7)安装在移动定位装置(5)上;其中,所述绿豆采摘装置(7)包括固定座(71)、手爪固定块(72)、机械手爪(73)、连接块(74)、传动杆(75)、拉伸弹簧(79)、滚轮安装件(76)、滚轮从动件(78)、电机E(701)、凸轮(77)、电机固定座(710)、辅助采摘器(8);所述凸轮(77)铰接于电机E(701)上,并可绕其中轴线水平转动,所述滚轮从动件(78)铰接于滚轮安装件(76)上,并可绕其铰接点中轴线转动,从而使传动杆(75)在凸轮机构运动力下作直线运动,所述辅助采摘器(8)由抓取板(81)和保护套(82)两部件连接而成,并通过螺栓固定于机械手爪(73)上,可随机械手爪(73)作张开闭合运动;

所述移动定位装置(5)包括第一运动臂(51)、第二运动臂(52)、第三运动臂(53)、第一螺杆(54)、第二螺杆(55)、电机B(501)、电机C(502)和电机D(503),其中,可通过控制电机D(503)的转动来根据需采摘豆荚数量和豆荚状态选择辅助采摘器(8)的不同采摘面,具体地,当豆荚数量少于4荚时,选择辅助采摘器的a端,当豆荚数量大于4荚时,选择辅助采摘器的b端;

所述第一螺杆(54)安装在第一运动臂(51)槽结构中,第二螺杆(55)安装在第二运动臂(52)槽结构中,第一运动臂(51)通过电机A(4)与田间行走装置(1)连接,且整个机械臂可围绕电机A(4)轴心线水平转动,所述第二运动臂(52)由第一螺杆(54)驱动,并安装于第一运动臂(51)的槽结构中,所述第三运动臂(53)由第二螺杆(55)驱动,并安装于第二运动臂(52)的槽结构中;

所述田间行走装置(1)包含第一行走腿(101)、第二行走腿(102)、第一运动关节(103)、第二运动关节(104)、陀螺仪模块(106)、固定基座(105)、箱体限位块(107)和箱体锁紧装置(108);第一行走腿(101)和第二行走腿(102)的一端通过第一运动关节(103)铰接连接,第二行走腿(102)另一端通过第二运动关节(104)与固定基座(105)进行铰接,箱体限位块(107)和箱体锁紧装置(108)连接在固定基座(105)上,且呈两两对称分布,陀螺仪模块(106)安装在固定基座(105)的几何中心点上,并与信息处理和控制系统(3)进行数据通信,进一步地,信息处理和控制系统(3)对陀螺仪模块(106)的姿态信息进行读取,从而对田间行走装置(1)进行控制;

所述箱体锁紧装置(108)包括锁紧把手(I)、把手安装基座(II)、扭力弹簧(III)和杆件(IV);把手安装基座(II)通过螺栓连接在固定基座(105)上,锁紧把手(I)通过杆件(IV)与把手安装基座(II)转动连接,扭力弹簧(III)的线圈嵌套在杆件(IV)上,且扭簧的两端固定在锁紧把手(I)的两端;

所述绿豆收集箱(9)底板有一凹槽,并通过箱体限位块(107)和箱体锁紧装置(108)连接在固定基座(105)前端。

2.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述抓取板(81)两端为倒L形结构,且抓取板(81)的两端为规则的波浪齿形状结构。

3.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述滚轮安装件(76)为双面单孔结构,其孔结构刚性连接一杆件;所述滚轮从动件(78)铰接于该杆件,可绕其中轴线水平转动,并通过拉伸弹簧(79)使滚轮从动件(78)紧贴凸轮(77)。

4.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述保护套(82)为柔软的硅胶或橡胶材料,且保护套(82)与绿豆接触的一端表面有条纹结构和触须结构。

5.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述第一运动臂(51)、第二运动臂(52)槽结构的两端有孔,第二运动臂(52)、第三运动臂(53)的安装端有螺纹孔。

6.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述第一螺杆(54)的一端与电机B(501)连接,另一端安装于第一运动臂(51)的一端;所述第二螺杆(55)的一端与电机C(502)连接,另一端安装于第二运动臂(52)的一端;所述电机B(501)、电机C(502)可以正反转,从而实现第一运动臂(51)和第二运动臂(52)的直线往复运动。

7.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述图像识别系统(6)包括可控增稳云台(62)和双目摄像机(61);可控增稳云台(62)固定在第三运动臂(53)上,摄像机固定于可控增稳云台(62)上。

8.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述田间行走装置(1)的运动方式为:以电机驱动第一行走腿(101)和第二行走腿(102)运动以完成第一行走腿(101)的离地触地动作。

9.根据权利要求1所述的绿豆采摘机器人,其特征在于:所述绿豆收集箱(9)的形状为底部截面积最大、中部截面积最小、顶部截面积处于二者之间的沙漏状箱体结构。