一種雙臂多功能溫室機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)溫室機(jī)器人，更具體的說，涉及一種可以實(shí)現(xiàn)蔬菜的播種灌溉和采摘的雙臂多功能機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于農(nóng)業(yè)的播種機(jī)、灌溉機(jī)和采摘機(jī)發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟。播種機(jī)構(gòu)主要由供種系統(tǒng)、存種系統(tǒng)、分種系統(tǒng)、排種系統(tǒng)、開溝機(jī)構(gòu)組成?，F(xiàn)有播種技術(shù)主要為外槽輪式、型孔式、氣力式三種。其中，對(duì)于較小的種子而言，氣力式播種能夠較好的兼顧排種均勻性以及播種速度。
[0003]灌溉機(jī)構(gòu)主要由供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和相關(guān)組件組成?，F(xiàn)有灌溉技術(shù)分為噴灌和微灌，由于微灌對(duì)控制系統(tǒng)的要求較高、且很難滿足大規(guī)模灌溉的經(jīng)濟(jì)性需求，我國噴灌機(jī)主要采用噴灌方式作業(yè)。
[0004]采摘機(jī)構(gòu)主要由識(shí)別系統(tǒng)、采摘系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)有采摘技術(shù)主要分為傳統(tǒng)的機(jī)械振搖式和氣動(dòng)振搖式以及目前各國正在研制的采摘機(jī)器人。傳統(tǒng)振搖方法果實(shí)易損，且無法進(jìn)行有選擇性的收獲，而采摘機(jī)器人則普遍面臨采摘效率低等問題。
[0005]目前的各項(xiàng)技術(shù)所面臨的一大問題，就是各機(jī)械結(jié)構(gòu)的分散化。三個(gè)模塊同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要分別購買三種機(jī)械設(shè)備，成本極高，且由于三種功能交替進(jìn)行，整個(gè)收獲周期中會(huì)造成大量的閑置時(shí)間，從而造成資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種雙臂多功能溫室機(jī)器人，解決功能模塊分散、各機(jī)械利用率低、成本高、浪費(fèi)嚴(yán)重的問題，在機(jī)器人的公共平臺(tái)上很好的結(jié)合集播種、采摘、灌溉于一體的三項(xiàng)基本功能，大大提高機(jī)器人的利用效率。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種雙臂多功能溫室機(jī)器人，包括集成于一個(gè)工作平臺(tái)上的播種功能模塊、灌溉功能模塊和采摘功能模塊，所述工作平臺(tái)主要由底座、滾輪、腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)、機(jī)械手和箱體組成，其中，腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)通過運(yùn)動(dòng)副相互串聯(lián)，使小臂關(guān)節(jié)末端具有六個(gè)自由度，底座用于安裝各模塊以及相關(guān)組件，滾輪安裝在底座下，用于實(shí)現(xiàn)行走，箱體安裝在底座上，用于儲(chǔ)存蔬菜，機(jī)械手安裝在小臂關(guān)節(jié)上，用于完成米摘。
[0009]所述運(yùn)動(dòng)副包括轉(zhuǎn)動(dòng)副或者球副。
[0010]所述相關(guān)組件包括行走電機(jī)、灌溉水泵及灌溉電機(jī)、播種氣泵及播種電機(jī)。
[0011]所述播種功能模塊是通過氣力方式，由氣泵推動(dòng)儲(chǔ)存在小臂關(guān)節(jié)中的種子，實(shí)現(xiàn)種子的分尚和播種。
[0012]所述灌溉功能模塊是通過水泵將水由管道噴出。
[0013]所述播種功能模塊和灌溉功能模塊采用同一根連接管，根據(jù)所需求的功能不同分別連接于風(fēng)泵或水泵上。
[0014]所述機(jī)械手主要由主動(dòng)手指、從動(dòng)手指和工作手指組成，主動(dòng)手指通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)手指在主動(dòng)手指的齒輪帶動(dòng)下，與主動(dòng)手指共同驅(qū)動(dòng)工作手指夾緊，在小臂關(guān)節(jié)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)采摘工作，再在腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)的共同作用下，將菜放入箱體。
[0015]所述雙臂的控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，能夠分別完成整套動(dòng)作。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，可以由一個(gè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)播種、灌溉、采摘三項(xiàng)操作，避免了工具的冗余和資源的浪費(fèi)
【附圖說明】
[0017]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0018]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1的俯視圖；
[0020]圖3是本發(fā)明中小臂關(guān)節(jié)的正視圖；
[0021]圖4是本發(fā)明中小臂關(guān)節(jié)的俯視圖；
[0022]圖5是本發(fā)明中機(jī)械手模塊的正視圖；
[0023]圖6是本發(fā)明中機(jī)械手模塊的后視圖。
[0024]圖中1.底座，2.箱體，3.腰關(guān)節(jié)，4.肩關(guān)節(jié)，5.大臂關(guān)節(jié)，6.橡膠管，7.小臂關(guān)節(jié)，8.滾輪，9.水泵，10.氣泵，11.儲(chǔ)存種子處，12.出口，13.接口，14.主動(dòng)手指，15.工作手指，16.從動(dòng)手指，17.支撐板。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]圖1?圖6所示，本發(fā)明所提供的雙臂多功能溫室機(jī)器人，將播種、灌溉、采摘功能模塊集成于一套公共平臺(tái)上，在其上面合理的安置播種、灌溉、采摘模塊，從而實(shí)現(xiàn)播種、灌溉、采摘功能的一體化。公共平臺(tái)由底座1、滾輪8、腰關(guān)節(jié)3、肩關(guān)節(jié)4、大臂關(guān)節(jié)5、小臂關(guān)節(jié)7、機(jī)械手、箱體2組成。底座I是各功能模塊的相關(guān)組件的安裝平臺(tái)。相關(guān)組件包括:行走電機(jī)、灌溉水泵9及電機(jī)等配套設(shè)施、播種氣泵10及電機(jī)等配套設(shè)施等。腰關(guān)節(jié)3以一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接于底座I上。兩邊大臂關(guān)節(jié)5分別通過肩關(guān)節(jié)4以球副連接于腰關(guān)節(jié)3上。兩邊小臂關(guān)節(jié)7分別以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接于大臂關(guān)節(jié)5上。行走機(jī)構(gòu)及幾個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合使得每個(gè)手臂都六自由度運(yùn)動(dòng)可達(dá)。箱體2安裝在底座I上，用于儲(chǔ)存已摘的蔬菜。實(shí)際工作中，播種和灌溉模塊采用同一根橡膠管6，由需求分別連接于水泵9或氣泵10上，通過中空的小臂關(guān)節(jié)7進(jìn)行播種或灌溉。進(jìn)行播種時(shí)，將種子儲(chǔ)存在小臂關(guān)節(jié)7中，利用氣動(dòng)控制種子的均勻下落。進(jìn)行灌溉時(shí)，由水泵閥門大小控制灌溉量。采摘機(jī)構(gòu)作為單獨(dú)的一個(gè)模塊，由機(jī)械手完成采摘?jiǎng)幼?，在大臂關(guān)節(jié)5和小臂關(guān)節(jié)7的配合下，將采摘到的蔬菜放置于箱體2內(nèi)。在需要采摘時(shí)，將機(jī)械手安裝在小臂關(guān)節(jié)7上即可。
[0027]在圖1中，輪子8安裝在底座I下，在電機(jī)帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)行走功能。箱體2安裝在底座I上，用于儲(chǔ)存采摘到的蔬菜。腰關(guān)節(jié)3通過轉(zhuǎn)動(dòng)幅安裝在底座I上。兩個(gè)肩關(guān)節(jié)4通過球副與腰關(guān)節(jié)3上端連接。大臂關(guān)節(jié)5通過轉(zhuǎn)動(dòng)幅和肩關(guān)節(jié)4連接。小臂關(guān)節(jié)7通過轉(zhuǎn)動(dòng)幅與大臂關(guān)節(jié)6連接。這些運(yùn)動(dòng)副使得小臂關(guān)節(jié)7末端擁有六自由度。
[0028]在圖2所示的一個(gè)實(shí)施例中，橡膠管6與風(fēng)泵10相連，在風(fēng)力作用下鼓動(dòng)儲(chǔ)存在小臂關(guān)節(jié)7中儲(chǔ)存種子處11的種子，使其通過出口 12噴射出，達(dá)到播種的目的。
[0029]而在實(shí)施灌溉功能時(shí)，橡膠管6則與水泵9相連，且這時(shí)，種子儲(chǔ)存處11不存放種子，水直接從出口 12噴出。
[0030]在圖4所示的一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)連接在支撐板17上，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)手指14，從動(dòng)手指16在主動(dòng)手指14的齒輪帶動(dòng)下，與主動(dòng)手指14共同驅(qū)動(dòng)工作手指15夾緊，在小臂關(guān)節(jié)7的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)拔菜動(dòng)作完成采摘工作，再在腰關(guān)節(jié)3、肩關(guān)節(jié)4、大臂關(guān)節(jié)5、小臂關(guān)節(jié)7等共同作用下，將菜放入箱體2。
[0031]兩臂的控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，能夠分別完成整套動(dòng)作。
[0032]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，包括集成于一個(gè)工作平臺(tái)上的播種功能模塊、灌溉功能模塊和采摘功能模塊，所述工作平臺(tái)主要由底座、滾輪、腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)、機(jī)械手和箱體組成，其中，腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)通過運(yùn)動(dòng)副相互串聯(lián)，使小臂關(guān)節(jié)末端具有六個(gè)自由度，底座用于安裝各模塊以及相關(guān)組件，滾輪安裝在底座下，用于實(shí)現(xiàn)行走，箱體安裝在底座上，用于儲(chǔ)存蔬菜，機(jī)械手安裝在小臂關(guān)節(jié)上，用于完成米摘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)副包括轉(zhuǎn)動(dòng)副或者球副。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，所述相關(guān)組件包括行走電機(jī)、灌溉水泵及灌溉電機(jī)、播種氣泵及播種電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，所述播種功能模塊是通過氣力方式，由氣泵推動(dòng)儲(chǔ)存在小臂關(guān)節(jié)中的種子，實(shí)現(xiàn)種子的分離和播種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，所述灌溉功能模塊是通過水泵將水由管道噴出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，所述播種功能模塊和灌溉功能模塊采用同一根連接管，根據(jù)所需求的功能不同分別連接于風(fēng)泵或水泵上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)械手主要由主動(dòng)手指、從動(dòng)手指和工作手指組成，主動(dòng)手指通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)手指在主動(dòng)手指的齒輪帶動(dòng)下，與主動(dòng)手指共同驅(qū)動(dòng)工作手指夾緊，在小臂關(guān)節(jié)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)采摘工作，再在腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)的共同作用下，將菜放入箱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂多功能溫室機(jī)器人，其特征在于，所述雙臂的控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，能夠分別完成整套動(dòng)作。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙臂多功能溫室機(jī)器人，包括集成于一個(gè)工作平臺(tái)上的播種功能模塊、灌溉功能模塊和采摘功能模塊，所述工作平臺(tái)主要由底座、滾輪、腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)、機(jī)械手和箱體組成，其中，腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、大臂關(guān)節(jié)、小臂關(guān)節(jié)通過運(yùn)動(dòng)副相互串聯(lián)，使小臂關(guān)節(jié)末端具有六個(gè)自由度，底座用于安裝各模塊以及相關(guān)組件，滾輪安裝在底座下，用于實(shí)現(xiàn)行走，箱體安裝在底座上，用于儲(chǔ)存蔬菜，機(jī)械手安裝在小臂關(guān)節(jié)上，用于完成采摘。本發(fā)明所提供的多功能機(jī)器人，在機(jī)器人的公共平臺(tái)上很好的結(jié)合集播種、采摘、灌溉于一體的三項(xiàng)基本功能，大大提高機(jī)器人的利用效率。
【IPC分類】B25J15-08, B25J11-00, B25J5-00
【公開號(hào)】CN104647337
【申請?zhí)枴緾N201510007326
【發(fā)明人】尤佳欣, 顧鵬, 黃亦翔, 王也敬, 劉成良
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月7日