技术领域
[0001] 本发明主要涉及采摘技术领域，具体来说，涉及一种农业采摘机器人。
相关背景技术
[0002] 机器人是一种半自主或全自主工作的智能机器，其具有感知、决策和执行等特征。科技迅速发展，机器人开始融入日常的生活。随着社会进步，农业方面逐步走向机械化、现代化和智能化。农业生产方面，采摘过程作为耗费时间与资源的最多的环节之一，工作强度大，劳动力需求多，使用机器人代替人力是最佳选择，因此采摘机器人逐步成为发展智慧农业的研究重点。传统采摘机器人多为刚性结构，具有快速精准的特点，但是结构复杂、灵活度有限和环境适应能力弱，效率低下。传统采摘机械臂采摘末端针对单一果实研发，不具备通用抓取的能力。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明的进行详细描述。但并不以此作为对本申请的保护范围的限定。
[0027] 一种采摘机器人(如图1)，其特征在于该系统包括采摘平台和移动平台。
[0028] 所述采摘机器人采摘平台包括收集箱1、双目摄像头系统2、弹性软管3、刚柔结合采摘机械臂4、PC机5、蓝牙与网络模块6、气压驱动器7和驱动电机组8和平台支撑板9；
[0029] 所述采摘机器人刚柔结合采摘机械臂4如图2所示，包括L型连接板201、具有中空管道的连续型机械臂202、柔性采摘末端203、小臂204、大臂205、大臂206、回转体207和基座208；平台支撑板9与基座208通过螺栓固连、基座208与回转体207通过转轴连接、回转体207与大臂206通过转轴连接、大臂206与大臂205通过转轴连接、大臂205与小臂204通过转轴相连、小臂204与L型连接板201通过螺栓固连、L型板201与连续型机械臂202通过螺栓固连、机械臂202与柔性采摘末端203通过螺栓固连；机械臂(包括小臂204、大臂205、大臂206、回转体207)安装内置电机控制自由度，每个电机与PC机电路连接。
[0030] 所述具有中空管道的连续型机械臂202结构如图3所示，包括基座节片301、四折波纹管302(2个)、五折波纹管303(2个)、六折波纹管304(2个)、前端节片305、辅助弹簧306(18个)、驱动丝307(3根)、节片308(4片)、连接螺栓309；波纹管(四折波纹管302、五折波纹管303、六折波纹管304)均为弹性材料加工制作，通过连接螺栓309与基座节片301、前端节片
305、节片308固连。基座节片301、前端节片305、节片308上开卡槽，辅助弹簧306嵌入卡槽中，使用粘接剂基座节片301、前端节片305、节片308与固连。基座节片301、前端节片305、节片308上圆周均匀分布开3孔，驱动丝307穿过基座节片301、节片308，与前端节片305固连，与基座节片301、节片308形成滑动副。基座节片301、前端节片305、节片308中部开孔与波纹管(四折波纹管301、五折波纹管302、六折波纹管303)共同组成中空管道310。驱动丝307经过软管引导至驱动电机组8连接。驱动丝307在电机带动下使前端节片305发生位移，前端节片305移动对波纹管与辅助弹簧施加压力，波纹管和辅助弹簧发生形变，整体发生变形，通过调整三根驱动丝的位移量，完成连续型机械臂202结构的伸缩、弯曲和偏转3个自由度。
[0031] 所述柔性采摘末端203如图4所示，包括气动手指402(3个)和定位环403，气动手指402与定位环403固连，气动手指402与固定环403构成开口401，气动手指402通过气路管道与气压驱动器7气路连接。通过气压驱动器7调整压强，气动手指402可完成合拢与张开动作。
[0032] 所述双目摄像头系统1如图5所示，包括固定底座501、升降驱动装置502、视觉左目摄像头503、视觉右目摄像头504、滑动连接件505；视觉左目摄像头503和视觉右目摄像头504与滑动连接件505通过螺栓固连、固定底座501开槽，滑动连接件505嵌入卡槽，通过升降驱动设备502带动完成单自由度升降动作，视觉左目摄像头503与视觉右目摄像头504以及升降驱动设备502与PC机电路连接。
[0033] 所述驱动电机组8如图6所示，包括L型连接板601、减速伺服电机602、电机定位板603、绕线轮604和软管固定片605。L型连接板601与电机定位板603固连、减速伺服电机602与电机定位板603通过螺栓固连、绕线轮604与减速伺服电机602输出轴通过紧定螺钉固连、软管固定片605与L型连接板601通过螺栓固连。连续型机械臂202驱动丝306通过软管引至驱动电机组8，软管通过软管固定片605固定，驱动丝306穿过软管固定片605中心开孔和L型连接板601开口，在绕线轮604侧边开孔处将驱动丝306焊接固定，并在绕线轮604上经过减速伺服电机602回转运动缠绕实现对驱动丝306卷放运动。减速伺服电机602与PC机电路连接。
[0034] 所述蓝牙与网络模块6，其功能包括连接蓝牙设备、连接WiFi网络、连接4/5G网络，实现互联与通讯，与PC机电路连接。
[0035] 所述气压驱动设备7，其具有空压机、真空发生器、调压阀、电磁阀功能，设备与PC机电路连接。
[0036] 所述移动平台，其包括机架10和履带行进设备11，机架内部安装电源设备，控制箱，蓝牙与网络模块。机架10与履带设备11固连。
[0037] 本发明的采摘机器人采摘过程具体步骤是：
[0038] 第一步，将采摘机器人安置在待采摘的园区，在PC机移动控制软件中输入行走路线，软件对路线进行解析计算，转化为控制信号，通过网络信号将传递给移动平台，移动平台按照指令进行移动。当移动过程中，机器人运动发生偏移，可以通过蓝牙和网络设备远程控制，调整移动控制软件的输出控制信号，实现人工干预。
[0039] 第二步，当采摘机器人到达指定采摘区域后，移动平台停止工作。PC机控制视觉系统软件开始工作，打开双目识别相机，并启动视觉系统升降设备，通过升降设备将采摘区域内整体图像进行采集。获取果实的三维坐标信息。
[0040] 第三步，将三维坐标信息数组传入机械臂控制系统软件，机械臂控制系统控制机械臂进行运动，其过程包含采摘机械臂末端粗定位，采摘机械臂末端精准定位，采摘机械臂拽下番茄，采摘机械臂变形引导果实下落同时进行下一步粗定位。
[0041] 第四步，采摘机械臂到达果实位置。当柔性采摘末端执行器到达果实位置后，机械臂控制系统软件控制气压驱动器调整柔性采摘末端执行器的压强大小，实现气动手指的合拢，握紧果实。而后采摘机械臂移动变形拽下果实，采摘机械臂连续型机械臂段变形引导果实下落。调整压强使气动手指张开，果实由重力作用通过柔性采摘末端的后端开口落入连续型机械臂中空管道中，并沿管道下落，最后经过弹性软管落入收集箱。气动手指张开时，采摘机械臂可进行下一次的粗定位移动。
[0042] 第五步，当前采摘区域采摘完成后，机械臂复位，视觉系统等关闭，移动控制软件控制移动平台驶离当前区域前往下一采摘区。
[0043] 以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明并不限于实施例，所属领域的技术人员在不脱离本发明宗旨的前提下还可做出种种的等同变形或替换。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
