本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)，涉及農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域。由果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)、柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)構(gòu)成。分別通過彈性直動件使果箱背向采摘區(qū)側(cè)傾和使果箱升降。作業(yè)時，機械手夾持細長瓜到達果箱上方進而下斜向果箱抬起端移動，使細長瓜躺倒入果箱凹槽內(nèi)。隨著果箱內(nèi)的細長瓜增多，果箱逐步放平并下降，使果箱的下降和箱內(nèi)細長瓜堆積高度的增加相互補償，保證機械手以固定的位置和動作重復(fù)按序放果，并防止堆積高度增加后細長瓜掉出箱外。本發(fā)明專利技術(shù)僅通過基于彈性直動件的柔順果箱側(cè)傾和升降相配合，實現(xiàn)細長瓜類的有序滿箱無損放果，結(jié)構(gòu)和控制簡單，并大大提高放果作業(yè)效率和有效減少采摘機器人往返卸果次數(shù)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及農(nóng)業(yè)機器人領(lǐng)域，特別涉及一種細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前采摘機器人技術(shù)對果實采摘環(huán)節(jié)的果實識別定位、末端采摘方法與裝備、手眼協(xié)調(diào)等開展了重點研究，但是果實摘取后在機器人車身上的貯放問題卻未得到充分關(guān)注。實際上，果實摘取后向果箱的高效無損貯放對機器人具有很高要求，對采摘機器人的作業(yè)性能具有重要的影響。對番茄、蘋果、柑橘等球形果實或甜椒、梨子等非細長條形果實，通過控制末端執(zhí)行器釋放果實的高度即可實現(xiàn)無損放果，并無需特別控制即可放滿果箱。但是對于細長型瓜果摘取后的放果非常關(guān)鍵和具有挑戰(zhàn)性，由機械臂隨意放入果箱將造成不利影響：（1）由于存在細長型果實底部接觸箱底繼而躺倒的過程，放果時由于長度差異而難以保證果實底部與箱底的著地高度，造成果實向各個方向的隨機彈碰躺倒，當(dāng)箱內(nèi)果實逐漸增多后情況更加復(fù)雜嚴(yán)重；（2）細長型果實放入果箱的隨意位置，放果更加雜亂無章，果實間相互隔架碰撞，難以保證損傷的發(fā)生，更難以有效利用果箱空間實現(xiàn)高效貯放，對于機器人采摘作業(yè)的性能具有重大影響。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)，實現(xiàn)采摘機器人作業(yè)中細長瓜類的摘取后在機器人車身上的就近有序放果，提高放果的有序性和果箱容積利用率。為了解決以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的具體技術(shù)方案如下：一種細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)，其特征在于：由果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)、柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)構(gòu)成；所述柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)安裝于機器人移動平臺（1）上，果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方；果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方布置于機器人移動平臺（1）上靠近采摘區(qū)（10）一側(cè)，機械手平移機構(gòu)布置于機器人移動平臺（1）上遠離采摘區(qū)（10）一側(cè)；所述果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)包括：升降臺面（6）、固定彈性直動件（7）、連桿（8）和側(cè)傾式果箱（9）；側(cè)傾式果箱（9）底部遠離采摘區(qū)（10）的一端A和升降平臺（6）相鉸接，連桿（8）的一端和側(cè)傾式果箱（9）底部靠近采摘區(qū)（10）的位置B相鉸接，連桿（8）的另一端C和固定彈性直動件（7）的輸出端相鉸接，固定彈性直動件（7）水平固定于升降平臺（6）上，固定彈性直動件（7）的動作方向與A、B、C點所在豎直平面平行。側(cè)傾式果箱9的開口面向機械手（12）一側(cè)；所述柔順升降機構(gòu)由剪叉機構(gòu)（4）和活動彈性直動件（2）組成，活動彈性直動件（2）的兩端分別鉸接于機器人移動平臺（1）和剪叉機構(gòu)（4）的剪叉桿上；所述機械手平移機構(gòu)由機械手底座（13）和直線移動單元（15）組成，機械手底座（13）由直線移動單元（15）帶動在與固定彈性直動件（7）的動作方向相垂直的水平方向直線移動。所述側(cè)傾式果箱（9）的箱底具有若干平行的凹槽（14），凹槽（14）的方向與機械手底座（13）的直線移動方向相平行。所述活動彈性直動件（2）的彈性系數(shù)k1和固定彈性直動件（7）的彈性系數(shù)k2具有匹配關(guān)系，所述匹配關(guān)系滿足側(cè)傾式果箱（9）放平和剪叉機構(gòu)（4）收縮的周期一致，并使側(cè)傾式果箱（9）下降和細長瓜（11）堆積面P高度增加的周期一致。作業(yè)時，所述機械手（12）夾持細長瓜（11）到達側(cè)傾式果箱（9）上方進而下斜向側(cè)傾式果箱（9）的抬起端移動，使細長瓜躺倒入側(cè)傾式果箱（9）箱底的凹槽（14）內(nèi)。所述細長瓜（11）為細長型瓜類果蔬，如黃瓜、絲瓜等。本專利技術(shù)具有有益效果。本專利技術(shù)有序放果的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，且依靠活動彈性直動件和固定彈性直動件的設(shè)置實現(xiàn)放果過程的自動柔順和補償，而無需任何附加控制；本專利技術(shù)采摘機器人摘取后放果的控制簡單，機械手僅需以固定的位置和動作即可實現(xiàn)成功的有序放滿并避免細長瓜的損傷，從而大大提高放果作業(yè)效率，并由于側(cè)傾式果箱的承載量的提高而減少采摘機器人到卸果區(qū)的往返次數(shù)，多環(huán)節(jié)有效提高了采摘機器人的作業(yè)效率。綜上所述，本專利技術(shù)僅通過基于彈性直動件的柔順果箱側(cè)傾和升降相配合，實現(xiàn)細長瓜類的有序滿箱無損放果，結(jié)構(gòu)和控制簡單，并大大提高放果作業(yè)效率和有效減少采摘機器人往返卸果次數(shù)。附圖說明圖1為細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與布局示意圖。圖2為果箱與機械臂布局俯視示意圖。圖3為果箱底部凹槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工作原理示意圖。圖中：1.機器人移動平臺，2.活動彈性直動件，3.下水平移動副，4.剪叉機構(gòu)，5.上水平移動副，6.升降臺面，7.固定彈性直動件，8.連桿，9.側(cè)傾式果箱，10.采摘區(qū)，11.細長瓜，12.機械手，13.機械手底座，14.凹槽，15.直線移動單元，16.放滿位置。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，本專利細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)由果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)、柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)構(gòu)成。柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)安裝于機器人移動平臺1上，果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方。果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方布置于機器人移動平臺1上靠近采摘區(qū)10一側(cè)，機械手平移機構(gòu)布置于機器人移動平臺1上遠離采摘區(qū)10一側(cè)。其中果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)包括升降臺面6、固定彈性直動件7、連桿8和側(cè)傾式果箱9。側(cè)傾式果箱9底部遠離采摘區(qū)10的一端A和升降平臺6相鉸接，連桿8的一端和側(cè)傾式果箱9底部靠近采摘區(qū)10的位置B相鉸接，連桿8的另一端C和固定彈性直動件7的輸出端相鉸接，固定彈性直動件7水平固定于升降平臺6上，固定彈性直動件7的動作方向與A、B、C點所在豎直平面平行。其中柔順升降機構(gòu)由剪叉機構(gòu)4和活動彈性直動件2組成，活動彈性直動件2的兩端分別鉸接于機器人移動平臺1和剪叉機構(gòu)4的剪叉桿上。剪叉機構(gòu)4上部的一端D通過鉸鏈與升降臺面6固定，剪叉機構(gòu)4上部的另一端E通過鉸鏈固定于上水平移動副5的動子上，上水平移動副5的靜子水平固定于升降臺面6上。剪叉機構(gòu)4下部的一端D’通過鉸鏈與機器人移動平臺1固定，剪叉機構(gòu)4下部的另一端E’通過鉸鏈固定于下水平移動副3的動子上，下水平移動副3的靜子水平固定于機器人移動平臺1上。上水平移動副5和下水平移動副3的移動方向與D、E、D’、E’點所在豎直平面平行，D、E、D’、E’點所在豎直平面也與A、B、C點所在豎直平面平行。其中活動彈性直動件2的彈性系數(shù)k1和固定彈性直動件7的彈性系數(shù)k2具有匹配關(guān)系，使側(cè)傾式果箱9放平和剪叉機構(gòu)4收縮的周期一致，并使側(cè)傾式果箱9下降和細長瓜11堆積高度增加的周期一致。其中機械手平移機構(gòu)由機械手底座13和直線移動單元15組成，機械手12固定于機械手底座13上，機械手底座13與直線移動單元15的動子固定，機械手底座13由直線移動單元15帶動在與固定彈性直動件7的動作方向相垂直的水平方向直線移動。如圖3所示，其中側(cè)傾式果箱9的箱底具有若干平行的凹槽14，凹槽14的方向與機械手底座13的直線移動方向相平行。如圖4所示，本專利細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)的工作過程和原理如下：（1）初始情況下，側(cè)傾式果箱9內(nèi)為空，活動彈性直動件2和固定彈性直動件7均處于伸展?fàn)顟B(tài)，使剪叉機構(gòu)4處于升起狀態(tài)、側(cè)傾式果箱9處于開口面向機械手12的側(cè)傾狀態(tài)；（2）機械手12從采摘區(qū)10內(nèi)摘取細長瓜11并運送到側(cè)傾式果箱9上方的遠離采本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)，其特征在于：由果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)、柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)構(gòu)成；所述柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)安裝于機器人移動平臺（1）上，果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方；果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方布置于機器人移動平臺（1）上靠近采摘區(qū)（10）一側(cè)，機械手平移機構(gòu)布置于機器人移動平臺（1）上遠離采摘區(qū)（10）一側(cè)；所述果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)包括：升降臺面（6）、固定彈性直動件（7）、連桿（8）和側(cè)傾式果箱（9）；側(cè)傾式果箱（9）底部遠離采摘區(qū)（10）的一端A和升降平臺（6）相鉸接，連桿（8）的一端和側(cè)傾式果箱（9）底部靠近采摘區(qū)（10）的位置B相鉸接，連桿（8）的另一端C和固定彈性直動件（7）的輸出端相鉸接，固定彈性直動件（7）水平固定于升降平臺（6）上，固定彈性直動件（7）的動作方向與A、B、C點所在豎直平面平行；側(cè)傾式果箱9的開口面向機械手（12）一側(cè)；所述柔順升降機構(gòu)由剪叉機構(gòu)（4）和活動彈性直動件（2）組成，活動彈性直動件（2）的兩端分別鉸接于機器人移動平臺（1）和剪叉機構(gòu)（4）的剪叉桿上；所述機械手平移機構(gòu)由機械手底座（13）和直線移動單元（15）組成，機械手底座（13）由直線移動單元（15）帶動在與固定彈性直動件（7）的動作方向相垂直的水平方向直線移動。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種細長瓜類采摘機器人有序放果系統(tǒng)，其特征在于：由果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)、柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)構(gòu)成；所述柔順升降機構(gòu)和機械手平移機構(gòu)安裝于機器人移動平臺（1）上，果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方；果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)安裝于柔順升降機構(gòu)上方布置于機器人移動平臺（1）上靠近采摘區(qū)（10）一側(cè)，機械手平移機構(gòu)布置于機器人移動平臺（1）上遠離采摘區(qū)（10）一側(cè)；所述果箱柔順側(cè)傾機構(gòu)包括：升降臺面（6）、固定彈性直動件（7）、連桿（8）和側(cè)傾式果箱（9）；側(cè)傾式果箱（9）底部遠離采摘區(qū)（10）的一端A和升降平臺（6）相鉸接，連桿（8）的一端和側(cè)傾式果箱（9）底部靠近采摘區(qū)（10）的位置B相鉸接，連桿（8）的另一端C和固定彈性直動件（7）的輸出端相鉸接，固定彈性直動件（7）水平固定于升降平臺（6）上，固定彈性直動件（7）的動作方向與A、B、C點所在豎直平面平行；側(cè)傾式果箱9的開口面向機械手（12）一側(cè)；所述柔順升降機構(gòu)由剪叉機構(gòu)（4）和活動彈性直動件（2）組成，活動彈性直動件（2）的兩端分別鉸接于機器人移動平臺（1）和剪叉機構(gòu)（4）的剪叉桿上；所述機械手平移機構(gòu)由機械手底座（13）和直線移動單元（15）組成，機械...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉繼展，
申請(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32
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