本發(fā)明涉及機器人技術領域，具體涉及一種西瓜采摘機器人。

背景技術：

現有的西瓜采摘機器人行走機構采用履帶、輪式或滑移機構，尤其是全部爬滿西瓜藤蔓的瓜田，容易損傷西瓜藤蔓，在采摘過程中不能對西瓜的進行識別定位，無法對掩蓋在西瓜藤葉下的西瓜進行處理，且采摘時無法判斷西瓜的成熟度。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種自動化程度高，能靈活移動，大大提高了西瓜采摘環(huán)節(jié)的勞動效率的西瓜采摘機器人。

為實現上述目標，本發(fā)明的技術方案為：一種西瓜采摘機器人，其特征在于：包括行走機構和采摘機構，行走機構包括行走平臺和與行走平臺相連接的機械足，行走平臺表面設置有殼體，殼體內部的行走平臺表面依次設置有步進電機、內燃機動力源發(fā)電機、電源變換器和導航裝置，步進電機通過電機座固定于平臺表面的中心位置，殼體頂部的外表面均勻設置有多個西瓜收納箱，采摘機構包括豎向機械臂、第一機械臂、第二機械臂、第一步進電機、第二步進電機、機械爪和割刀步進電機，步進電機的電機軸與豎向機械臂相連接，步進電機軸的軸線與豎向機械臂的軸線相重合，豎向機械臂的頂端固定有第一步進電機，第一步進電機的電機軸與第一機械臂相連接，第一步進電機的電機軸的軸線與豎向機械臂的軸線相垂直并與第一機械臂的軸線相重合，第一機械臂的另一端固定設置有第二步進電機，第二步進電機的電機軸與第二機械臂相連接，第二步進電機的電機軸的軸線與第一機械臂的軸線相垂直并與第二機械臂的軸線相重合，第二機械臂另一端上設置有機械爪，第二機械臂上設置有西瓜影像的采集攝像頭和第一風機，機械爪上設置有割刀步進電機，割刀步進電機的電機軸上設置有割刀，割刀另一端延伸至機械爪正下方。

優(yōu)選的，行走平臺為六邊形，機械足分別設置于行走平臺的六個頂點處，機械足由驅動步進電機、足部攝像頭、連接桿和行走機構組成，驅動步進電機的電機軸與連接桿相連接，連接桿的軸線垂直于驅動步進電機電機軸軸線，連接桿的另一端通過螺栓與足部步進電機的外表面固定連接，足部攝像頭設置于連接桿側表面，足部步進電機的電機軸上設置有連接法蘭，行走機構包括足部液壓缸、風機和圓柱底足，足部液壓缸頂部通過法蘭與連接法蘭相連接，足部液壓缸的活塞桿的末端設置有連接球頭，圓柱底足頂部設置有與連接球頭配合的球形凹槽，圓柱底足側表面均布設置有多個橫向拔叉，風機通過風機連接座設置于足部液壓缸外側表面。

優(yōu)選的，連接桿由實心桿和空心桿組成，空心桿內部設置有臺階孔，實心桿一側通過螺栓與足部步進電機的外表面固定連接，另一端設置有圓柱凸臺，圓柱凸臺可活動的插入空心桿內臺階孔的大口徑的孔中，小口徑孔中設置有彈簧，彈簧一端固定于小口徑孔內，另一端與圓柱凸臺固定連接，空心桿遠離實心桿的一端與驅動步進電機的電機軸相連接，機械爪由采摘步進電機、由橫向桿和豎向桿組成的倒“l(fā)”形的連接刀桿以及弧形夾持板組成，采摘步進電機對稱設置于第二機械臂末端的兩側，采摘步進電機的電機軸分別與橫向桿固定連接，其軸線與橫向桿的軸線互相垂直，兩豎向桿的相對內側對稱設置有通過螺栓與其連接的弧形夾持板，割刀步進電機設置于豎向桿側壁，割刀步進電機的電機軸上設置的割刀的另一端延伸至兩弧形夾持板的板的正下方。

優(yōu)選的，弧形夾持板上設置有由超聲波發(fā)射器和超聲波接收器組成的超聲波模塊，兩弧形夾持板的相對的內側的一側的上下兩端設置有超聲波發(fā)射器，另一側的上下兩端設置有與超聲波發(fā)射器相對應的超聲波接收器。

優(yōu)選的，第二機械臂的末端設置有噴碼器，噴碼器的殼體通過螺栓與第二機械臂固定連接。

優(yōu)選的，弧形夾持板的下端部設置有測重傳感器，控制系統(tǒng)由內燃機動力源發(fā)電機、電源變換器、導航系統(tǒng)、無線通信模塊、上位機和計算機控制系統(tǒng)，內燃機動力源發(fā)電機連接電源變換器，電源變換器分別連接導航系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)、第一步進電機、第二步進電機、割刀步進電機、西瓜采集攝像頭、驅動步進電機、足部攝像頭、第一風機、足部步進電機、足部液壓缸、超聲波模塊、噴碼器、無線通信模塊、測重傳感器和風機，計算機控制系統(tǒng)分別連接導航系統(tǒng)、第一步進電機、第二步進電機、第一風機、割刀步進電機、西瓜采集攝像頭、驅動步進電機、足部攝像頭、足部步進電機、足部液壓缸、風機、超聲波模塊、噴碼器、無線通信模塊和測重傳感器，無線通信模塊連接上位機。

本發(fā)明通過行走機構、采摘機構與控制系統(tǒng)結合，使采摘自西瓜的動化程度高，且能移動靈活，大大提高了西瓜采摘環(huán)節(jié)的勞動效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是行走機構的結構示意圖；

圖3是電氣控制系統(tǒng)組成示意圖。

圖面說明：1、行走平臺，2、機械足，3、殼體，4、步進電機，5、內燃機動力源發(fā)電機，6、電源變換器，7、導航裝置，8、西瓜收納箱，9、豎向機械臂，10、第一機械臂，11、第二機械臂，12、第一步進電機，13、第二步進電機，14、機械爪，15、割刀步進電機，16、采集攝像頭，17、弧形夾持板，18、割刀，19、驅動步進電機，20、足部攝像頭，21、連接桿，22、足部液壓缸，23、風機，24、圓柱底足，25、橫向拔叉，26、實心桿，27、空心桿，28、足部步進電機，29、彈簧，30、采摘步進電機，31、連接刀桿。

具體實施方式

結合附圖詳細描述本發(fā)明的技術方案，一種西瓜采摘機器人，包括行走機構和采摘機構，行走機構包括行走平臺1和與行走平臺相連接的機械足2，行走平臺表面設置有殼體3，殼體內部的行走平臺表面依次設置有步進電機4、內燃機動力源發(fā)電機5、電源變換器6和導航裝置7，步進電機通過電機座固定于平臺表面的中心位置，殼體頂部的外表面均勻設置有多個西瓜收納箱8，采摘機構包括豎向機械臂9、第一機械臂10、第二機械臂11、第一步進電機12、第二步進電機13、機械爪14和割刀步進電機15，步進電機的電機軸與豎向機械臂相連接，步進電機軸的軸線與豎向機械臂的軸線相重合，電機軸實現豎向機械臂360度轉動，豎向機械臂的頂端固定有第一步進電機，第一步進電機的電機軸與第一機械臂相連接，第一步進電機的電機軸的軸線與豎向機械臂的軸線相垂直并與第一機械臂的軸線相重合，第一機械臂的另一端固定設置有第二步進電機，第二步進電機的電機軸與第二機械臂相連接，第二步進電機的電機軸的軸線與第一機械臂的軸線相垂直并與第二機械臂的軸線相重合，第二機械臂另一端上設置有機械爪，第二機械臂上設置有西瓜影像的采集攝像頭16和第一風機，采集攝像頭用于采集西瓜的影像，機械爪上設置有割刀步進電機，割刀步進電機的電機軸上設置有割刀18，割刀另一端延伸至機械爪正下方；行走平臺為六邊形，機械足分別設置于行走平臺的六個頂點處，機械足由驅動步進電機19、足部攝像頭20、連接桿21和行走機構組成，驅動步進電機的電機軸與連接桿相連接，連接桿的軸線垂直于驅動步進電機電機軸軸線，連接桿的另一端通過螺栓與足部步進電機28的外表面固定連接，足部攝像頭設置于連接桿側表面，足部步進電機的電機軸上設置有連接法蘭，行走機構包括足部液壓缸22、風機23和圓柱底足24，足部液壓缸頂部通過法蘭與連接法蘭相連接，足部液壓缸的活塞桿的末端設置有連接球頭，圓柱底足頂部設置有與連接球頭配合的球形凹槽，圓柱底足側表面均布設置有多個橫向拔叉25，風機通過風機連接座設置于足部液壓缸外側表面，連接桿由實心桿26和空心桿27組成，空心桿內部設置有臺階孔，實心桿一側通過螺栓與足部步進電機的外表面固定連接，另一端設置有圓柱凸臺，圓柱凸臺可活動的插入空心桿內臺階孔的大口徑的孔中，小口徑孔中設置有彈簧29，彈簧一端固定于小口徑孔內，另一端與圓柱凸臺固定連接，空心桿遠離實心桿的一端與驅動步進電機的電機軸相連接，機械爪由采摘步進電機30、由橫向桿和豎向桿組成的倒“l(fā)”形的連接刀桿31以及弧形夾持板17組成，采摘步進電機對稱設置于第二機械臂末端的兩側，采摘步進電機的電機軸分別與橫向桿固定連接，其軸線與橫向桿的軸線互相垂直，兩豎向桿的相對內側對稱設置有通過螺栓與其連接的弧形夾持板，割刀步進電機設置于豎向桿側壁，割刀步進電機的電機軸上設置的割刀的另一端延伸至兩弧形夾持板的板的正下方，弧形夾持板上設置有由超聲波發(fā)射器和超聲波接收器組成的超聲波模塊，兩弧形夾持板的相對的內側的一側的上下兩端設置有超聲波發(fā)射器，另一側的上下兩端設置有與超聲波發(fā)射器相對應的超聲波接收器，第二機械臂的末端設置有噴碼器，噴碼器的殼體通過螺栓與第二機械臂固定連接，弧形夾持板的下端部設置有測重傳感器，控制系統(tǒng)由內燃機動力源發(fā)電機、電源變換器、導航系統(tǒng)、無線通信模塊、上位機和計算機控制系統(tǒng)，內燃機動力源發(fā)電機連接電源變換器，電源變換器分別連接導航系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)、第一風機、第一步進電機、第二步進電機、割刀步進電機、西瓜采集攝像頭、驅動步進電機、足部攝像頭、足部步進電機、足部液壓缸、超聲波模塊、噴碼器、無線通信模塊、測重傳感器和風機，計算機控制系統(tǒng)分別連接導航系統(tǒng)、第一步進電機、第二步進電機、第一風機、割刀步進電機、西瓜采集攝像頭、驅動步進電機、足部攝像頭、足部步進電機、足部液壓缸、風機、超聲波模塊、噴碼器、無線通信模塊和測重傳感器，無線通信模塊連接上位機。

行走平臺采用六邊形結構、六邊形可以方便行走平臺的前后左右的移動且容易保持行走平臺穩(wěn)定，內燃機動力源發(fā)電機，可產生220v50hz交流電，電源變換器將內燃機動力源發(fā)電機產生的交流電，經過電源模塊變換為各個用電部件需要的電壓，導航系統(tǒng)可以接收gps或北斗導航信息，并將數據傳送給計算機控制系統(tǒng)實現機器人的運動線路的控制，機器控制系統(tǒng)主要完成機器人的導航控制、機器人移動控制、采摘控制、風機控制、攝像頭控制和西瓜大小判斷、成熟度判斷、物聯(lián)網無線通信網絡的控制，驅動步進電機通過計算機控制系統(tǒng)的控制來驅動連接桿轉動，與連接桿另一端相連的足部步進電機驅動液壓缸轉動，進而驅動圓柱底足運動，通過各個驅動不緊電機和足部電機的控制旋轉來驅動整個行走平臺的運動，連接桿可由空心桿和實心桿組成，實心桿的圓柱凸臺插入空心桿內，在空心桿內滑動伸縮，實心桿上的圓柱凸臺與空心桿內的彈簧相連接，能拉動伸開后的圓柱凸臺復位，足部液壓缸的活塞桿的末端設置有連接球頭，圓柱底足頂部設置有與連接球頭配合的球形凹槽，方便圓柱底足適應各種不平的地面，圓柱底足側表面均布設置有多個橫向拔叉，方便撥開瓜藤和葉子，足部液壓缸上的風機用來吹開西瓜的葉子，足部攝像頭設置于連接桿側表面，在風機吹開瓜葉時，方便圓柱底足找到合適的落腳點，在第二機械臂上設置采集攝像頭和第一風機，第一風機吹開西瓜蔓葉，方便采集攝像頭采集西瓜影像，當通過計算機控制系統(tǒng)識別出有西瓜后，先判斷西瓜大小是否符合設定的尺寸大小閾值，不符合設定閾值時就放棄采摘該西瓜，符合設定閾值時就控制采摘機構移動至該西瓜，采摘步進電機控制連接刀桿，使連接刀桿帶動弧形板合攏并吊起西瓜，此時利用弧形夾持板上設置的超聲波發(fā)射器和超聲波接收器，判斷西瓜是否成熟，若西瓜達到成熟標準后，通過割刀步進電機驅動割刀割斷西瓜蔓藤，完成西瓜的采摘過程，通過測重傳感器測量西瓜的質量，然后通過噴碼器在西瓜表面噴涂西瓜的采摘時間、產地、質量等相關信息，并通過物聯(lián)網的無線網絡上傳到上位機服務器實現西瓜信息統(tǒng)計及溯源等服務功能。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理，主要特征和優(yōu)點，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍。