一種山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人，主要包括：山地拖拉機(jī)(1)、控制盒(2)、伺服電機(jī)(3)(5)(8)、位置傳感器(4)(6)(9)、機(jī)械臂(7)、機(jī)械手(10)、攝像頭(11)、紅外距離傳感器(12)、支撐架(13)、蓄電池(14)等。該山地拖拉機(jī)(1)以柴油機(jī)為動(dòng)力機(jī)，通過(guò)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，給蓄電池(14)充電，再由蓄電池(14)給機(jī)械臂(7)供電。在機(jī)械手(10)中間有攝像頭(11)，可以捕獲機(jī)械手(10)前方的果實(shí)圖像，并傳給控制盒(2)，控制盒(2)將圖像處理后，結(jié)合紅外距離傳感器(12)的信息進(jìn)行分析決策，確定機(jī)器人的動(dòng)作，控制拖拉機(jī)(1)跟機(jī)械臂(7)的運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械手(10)的收縮來(lái)采摘果實(shí)。該機(jī)器人主要功能為采摘生長(zhǎng)在山地且人力采摘不方便的果實(shí)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。
【專利說(shuō)明】—種山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采摘機(jī)器人，尤其是涉及一種山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]山地拖拉機(jī)的發(fā)明，大大拓展了拖拉機(jī)的適用領(lǐng)域，使其能在山地上作業(yè)，但是仍需人力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，不能很好地解放人力，尤其是在在人力不易采摘的山地上，而研究一種代替人力進(jìn)行田間工作的機(jī)器人顯得尤為重要。裝有機(jī)械臂的山地機(jī)器人可以代替人力，在山地進(jìn)行果實(shí)采摘工作，并且可以設(shè)定自動(dòng)程序進(jìn)行自動(dòng)采摘。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)以上所述的需要，本發(fā)明的目的在于提供一種山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人，它能通過(guò)攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)圖像，再通過(guò)控制盒對(duì)圖像的處理和控制盒對(duì)機(jī)械臂的控制，完成機(jī)械臂的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)人力的代替。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人包括:山地拖拉機(jī)(I)、控制盒⑵、伺服電機(jī)⑶(5)⑶、位置傳感器⑷(6) (9)、機(jī)械臂(7)、機(jī)械手(10)、攝像頭
(11)、紅外距離傳感器(12)、支撐架(13)、蓄電池(14)等。該山地拖拉機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力機(jī)，通過(guò)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，給蓄電池(14)充電，再由蓄電池(14)給機(jī)械臂(7)供電。所述攝像頭(11)裝在機(jī)械手(10)中間，可以捕獲機(jī)械手(10)前方的圖像；所述紅外距離傳感器(12)裝在攝像頭(11)旁邊；所述控制盒(2)通過(guò)螺栓固定住支架(13)上；所述控制盒(2)內(nèi)裝有ARM處理器，ARM處理器與DSP芯片、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、位置傳感器(4) (6) (9)相連，DSP芯片與攝像頭(11)、紅外傳感器(12)相連，DSP芯片對(duì)圖像進(jìn)行處理并傳給ARM處理器，ARM處理器進(jìn)行分析，并控制山地拖拉機(jī)(I)的轉(zhuǎn)向和機(jī)械臂(7)上電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂(7)的運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械手(10)的活動(dòng)；所述的機(jī)械臂(7)通過(guò)螺栓固定在支撐架
(13)上；所述的蓄電池(14)通過(guò)螺栓固定在拖拉機(jī)車架上；支架(13)為角鋼結(jié)構(gòu)，底部左右各有兩個(gè)支撐腿焊接在車架上；所述支撐架(13)通過(guò)螺栓固定住拖拉機(jī)(I)上；所述機(jī)械手有三個(gè)手指，每個(gè)手指有兩個(gè)指節(jié)，指節(jié)之間用伺服電機(jī)連接；每個(gè)伺服電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與控制盒(2)連接；上述山地拖拉機(jī)為柴油拖拉機(jī)。
[0005]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0006]I)在山地拖拉機(jī)上裝機(jī)械臂，能夠采摘生長(zhǎng)在山地且人力采摘不方便的果實(shí)，解放人力。
[0007]2)先通過(guò)攝像頭獲取果實(shí)位置，再通過(guò)果實(shí)在圖像中所占比例的擴(kuò)大來(lái)使機(jī)械手準(zhǔn)確移向果實(shí)，并結(jié)合紅外距離傳感器進(jìn)行定位，隨后由機(jī)械手抓住果實(shí)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。[0009]附圖1是本發(fā)明一種山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人的主視圖。
[0010]附圖2是本發(fā)明機(jī)械手的主視圖。
[0011]附圖3是本發(fā)明控制盒中結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]以下是圖中各部件的標(biāo)號(hào):
[0013]1-山地拖拉機(jī)，2-控制盒，3-伺服電機(jī)，4-位置傳感器，5-伺服電機(jī)，6_位置傳感器，7-機(jī)械臂，8-伺服電機(jī)，9-位置傳感器，10-機(jī)械手，11-攝像頭，12-紅外距離傳感器，13-支撐架，14-蓄電池。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0015]該山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人的組件包括:山地拖拉機(jī)(I)、控制盒(2)、伺服電機(jī)⑶(5)⑶、位置傳感器⑷(6) (9)、機(jī)械臂(7)、機(jī)械手(10)、攝像頭(11)、紅外距離傳感器(12)、支撐架(13)、蓄電池(14)等。
[0016]機(jī)械臂(7)包括機(jī)械臂底座、兩節(jié)機(jī)械臂、底座上和兩個(gè)關(guān)節(jié)處都裝有伺服電機(jī)，機(jī)械臂(7)末端裝有機(jī)械手(10)，機(jī)械手(10)上裝有三個(gè)機(jī)械手指，每根手指由兩個(gè)手指節(jié)組成，每個(gè)手指關(guān)節(jié)處裝有伺服電機(jī)，手指上的伺服電機(jī)使用同一個(gè)控制電路，機(jī)械手
(10)中心裝有攝像頭(11)跟紅外距離傳感器(12)，攝像頭(10)與控制盒(2)中的DSP芯片連接。每個(gè)伺服電機(jī)處都裝有驅(qū)動(dòng)電路、位置傳感器(4) (6) (9)。
[0017]控制盒(2)中裝有控制電路，包括ARM處理器、DSP芯片，ARM處理器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接，DSP芯片與攝像頭(11)連接。
[0018]工作時(shí)，先由攝像頭(11)采集圖像，然后傳到控制盒⑵中的DSP芯片，由DSP芯片處理圖像信號(hào)，并將圖像進(jìn)行處理并傳給ARM處理器，ARM處理器根據(jù)圖像中顏色的區(qū)別確定果實(shí)的位置，再根據(jù)機(jī)械臂(7)中位置傳感器(4) (6) (9)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出拖拉機(jī)的行進(jìn)路線以及機(jī)械臂(7)的活動(dòng)方式，然后控制拖拉機(jī)前進(jìn)以及轉(zhuǎn)向，然后根據(jù)控制臺(tái)信號(hào)控制機(jī)械臂(7)中伺服電機(jī)(3) (5) (8)轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)械臂(7)活動(dòng)，通過(guò)反復(fù)的移動(dòng)，使果實(shí)的圖像在采集的圖像中所占比例逐漸擴(kuò)大，等到機(jī)械手(10)接近目標(biāo)時(shí)，ARM處理器再控制伺服電機(jī)⑶(5)⑶轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)械手(10)指收緊，抓住果實(shí)。
[0019]根據(jù)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更與修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改，等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種山地用果實(shí)自動(dòng)采摘機(jī)器人，其主要包括:山地拖拉機(jī)(I)、控制盒(2)、伺服電機(jī)⑶(5)⑶、位置傳感器⑷(6) (9)、機(jī)械臂(7)、機(jī)械手(10)、攝像頭(11)、紅外距離傳感器(12)、支撐架(13)、蓄電池(14)等。該山地拖拉機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力機(jī)，通過(guò)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，給蓄電池(14)充電，再由蓄電池(14)給機(jī)械臂(7)供電。所述攝像頭(11)裝在機(jī)械手(10)中間，可以捕獲機(jī)械手(10)前方的圖像；所述紅外距離傳感器(12)裝在攝像頭(11)旁邊；所述控制盒⑵通過(guò)螺栓固定住支架(13)上；所述控制盒(2)內(nèi)裝有ARM處理器，ARM處理器與DSP芯片、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、位置傳感器(4) (6) (9)相連，DSP芯片與攝像頭(11)、紅外傳感器(12)相連，DSP芯片對(duì)圖像進(jìn)行處理并傳給ARM處理器，ARM處理器進(jìn)行分析，并控制山地拖拉機(jī)(I)的轉(zhuǎn)向和機(jī)械臂(7)上電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂(7)的運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械手(10)的活動(dòng)；所述的機(jī)械臂(7)通過(guò)螺栓固定在支撐架(13)上；所述的蓄電池(14)通過(guò)螺栓固定在拖拉機(jī)車架上；支架(13)為角鋼結(jié)構(gòu)，底部左右各有兩個(gè)支撐腿焊接在車架上；所述支撐架(13)通過(guò)螺栓固定住拖拉機(jī)(I)上；所述機(jī)械手有三個(gè)手指，每個(gè)手指有兩個(gè)指節(jié)，指節(jié)之間用伺服電機(jī)連接；每個(gè)伺服電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與控制盒(2)連接；上述山地拖拉機(jī)為柴油拖拉機(jī)。
【文檔編號(hào)】B25J19/04GK103481296SQ201310423029
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】楊福增, 朱海, 于龍飛, 蒲應(yīng)俊, 劉志杰 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)