一种足式低位采摘机器人

本实用新型涉及一种足式机器人，尤其涉及一种足式低位采摘机器人，属于农业机械采摘机器领域。

背景技术：

传统人工进行低位采摘存在很多问题，比如人工采摘劳动力大且效率低；长时间进行弯腰、蹲下或半蹲的采摘姿势，导致腰肌劳损等后天疾病，从而增加采摘成本；低位采摘物比如草莓一般果实量大，而且需短时间内采摘。目前，采摘机器人主要分为两类：履带式采摘机器人和轮式采摘机器人。但两者适应复杂地形结构存在一些问题。近年来仿生机器人逐渐走入到人类的视野中。其中一种基于昆虫的足式仿生机器人，因其具有多自由度的腿部运动机构而被广泛研究。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种足式低位采摘机器人，该足式低位采摘机器人可以进行长时间采摘工作并适应不同复杂地形结构的工作需求，有效的节省人工采摘成本。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

足式低位采摘机器人，包括机械腿、壳体、机械手臂、摄像头一1和摄像头二2，所述壳体两侧对称分布六个机械腿；所述壳体，包括上壳体201、壳体连接柱202、下壳体203，所述上壳体201通过壳体连接柱202与下壳体203相连接；所述摄像头一1与上壳体201焊接固定。

所述机械腿，包括胫部支撑板101、第一马达102、第一转轴103、股部连接板104、第二马达105、第二转轴106、机械腿末端连接件107、第三马达108、第三转轴109，所述胫部支撑板101通过第一马达102和第一转轴103与股部连接板104相连接；所述股部连接板104通过第二马达105和第二转轴106与机械腿末端连接件107相连接；所述机械腿末端连接件107通过第三马达108和第三转轴109与上壳体201和下壳体203相连接。

所述机械手臂，包括第四马达301、第四转轴302、回转支撑303、第五马达304、第五转轴305、机械手大臂306、第一气缸307、第六马达308、第六转轴309、机械手小臂310、第二气缸311、第三气缸312、末端执行器主体连接件313、滑块314、末端执行器主体315、夹具316、刀片317；所述回转支撑303通过第四马达301和第四转轴302与上壳体201相连接；所述机械手大臂306通过第五马达304和第五转轴305与回转支撑303相连接；所述机械手大臂306通过第六马达308和第六转轴309与机械手小臂310相连接；所述机械手大臂306和机械手小臂310均设置有滑槽轨道和伸缩杆，为可伸缩结构；所述机械手大臂306的滑槽轨道和伸缩杆分别与第一气缸307的两端通过螺栓固定连接；所述机械手小臂310的滑槽轨道和伸缩杆分别与第二气缸311的两端通过螺栓固定连接；所述摄像头二2固定在机械手小臂310上；所述第三气缸312上设置有固定模块和气缸移动模块；所述第三气缸312的固定模块与机械手小臂310的伸缩杆通过焊接固定；所述第三气缸312的气缸移动模块与滑块314通过螺栓连接；所述滑块314的两侧加工有楔形结构；所述末端执行器主体连接件313上加工有通孔；所述第三气缸312的固定模块与末端执行器主体连接件313焊接固定，且第三气缸312的气缸移动模块穿过末端执行器主体连接件313上的通孔；所述末端执行器主体315与末端执行器主体连接件313通过螺栓连接；所述末端执行器主体315上加工有通孔；所述第三气缸312的气缸移动模块穿过末端执行器主体315的通孔；所述夹具316与末端执行器主体315采用滑槽结构连接；所述夹具316侧面加工有楔形滑槽，与滑块314的楔形结构配合连接；所述刀片317固定在夹具316上。

本实用新型的有益效果是：它是基于仿生足式结构运动工作，实现在一些复杂地面上的工作需求，通过摄像头图像处理控制运动路径和机械手运动路径规划，并通过末端执行器进行低位果蔬采摘，可以进行长时间低位采摘工作，解决人工采摘劳动强度大的问题。

附图说明

图1是本实用新型足式低位采摘机器人结构示意图。

图2是机械腿结构示意图。

图3是机械腿俯视图。

图4是壳体结构示意图。

图5是机械手臂结构示意图。

图6是机械手臂俯视图。

附图中：

1—摄像头一2—摄像头二

101—胫部支撑板102—第一马达103—第一转轴104—股部连接板105—第二马达

106—第二转轴107—机械腿末端连接件108—第三马达109—第三转轴

201—上壳体202—壳体连接柱203—下壳体

301—第四马达302—第四转轴303—回转支撑304—第五马达305—第五转轴

306—机械手大臂307—第一气缸308—第六马达309—第六转轴310—机械手小臂

311—第二气缸312—第三气缸313—末端执行器主体连接件314—滑块315—末端执行器主体

316—夹具317—刀片

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述，但它们不是对本实用新型的限制：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种足式低位采摘机器人，包括机械腿、壳体、机械手臂、摄像头一1和摄像头二2，所述壳体两侧对称分布六个机械腿；所述壳体，包括上壳体201、壳体连接柱202、下壳体203，所述上壳体201通过壳体连接柱202与下壳体203相连接；所述摄像头一1与上壳体201焊接固定。

所述机械腿，包括胫部支撑板101、第一马达102、第一转轴103、股部连接板104、第二马达105、第二转轴106、机械腿末端连接件107、第三马达108、第三转轴109，所述胫部支撑板101通过第一马达102和第一转轴103与股部连接板104相连接；所述股部连接板104通过第二马达105和第二转轴106与机械腿末端连接件107相连接；所述机械腿末端连接件107通过第三马达108和第三转轴109与上壳体201和下壳体203相连接。

所述机械手臂，包括第四马达301、第四转轴302、回转支撑303、第五马达304、第五转轴305、机械手大臂306、第一气缸307、第六马达308、第六转轴309、机械手小臂310、第二气缸311、第三气缸312、末端执行器主体连接件313、滑块314、末端执行器主体315、夹具316、刀片317；所述回转支撑303通过第四马达301和第四转轴302与上壳体201相连接；所述机械手大臂306通过第五马达304和第五转轴305与回转支撑303相连接；所述机械手大臂306通过第六马达308和第六转轴309与机械手小臂310相连接；所述机械手大臂306和机械手小臂310均设置有滑槽轨道和伸缩杆，为可伸缩结构；所述机械手大臂306的滑槽轨道和伸缩杆分别与第一气缸307的两端通过螺栓固定连接；所述机械手小臂310的滑槽轨道和伸缩杆分别与第二气缸311的两端通过螺栓固定连接；所述摄像头二2固定在机械手小臂310上；所述第三气缸312上设置有固定模块和气缸移动模块；所述第三气缸312的固定模块与机械手小臂310的伸缩杆通过焊接固定；所述第三气缸312的气缸移动模块与滑块314通过螺栓连接；所述滑块314的两侧加工有楔形结构；所述末端执行器主体连接件313上加工有通孔；所述第三气缸312的固定模块与末端执行器主体连接件313焊接固定，且第三气缸312的气缸移动模块穿过末端执行器主体连接件313上的通孔；所述末端执行器主体315与末端执行器主体连接件313通过螺栓连接；所述末端执行器主体315上加工有通孔；所述第三气缸312的气缸移动模块穿过末端执行器主体315的通孔；所述夹具316与末端执行器主体315采用滑槽结构连接；所述夹具316侧面加工有楔形滑槽，与滑块314的楔形结构配合连接；所述刀片317固定在夹具316上。

工作过程如下：摄像头一1观察路面情况，进行图像反馈，启动第一马达102、第二马达105和第三马达108，分别控制第一转轴103、第二转轴106和第三转轴109旋转运动，从而带动胫部支撑板101、股部连接板104、机械腿末端连接件107进行小角度旋转运动，实现机械腿多自由度运动，从而适应不同复杂地形结构的工作需求。摄像头二2观察采摘物位置，进行图像反馈。启动第四马达301，从而控制第四转轴302旋转，带动回转支撑303旋转到目标采摘物最佳位置；启动第五马达304和第六马达308控制第五转轴305和第六转轴309旋转，带动机械手大臂306和机械手小臂310进行小角度旋转运动；同时启动第一气缸307和第二气缸311控制机械手大臂306和机械手小臂310的伸缩杆进行伸缩运动，从而控制机械手大臂306和机械手小臂310的达到采摘最佳位置；启动第三气缸312推动滑块314进行水平往复运动，从而在末端执行器主体315的制约下带动具有楔形滑槽的夹具316进行闭合运动，进而带动刀片317剪下目标采摘物的茎秆，最终实现采摘工作。