一种智能茄子采摘机械装置

1.本发明属于机械装置技术领域，主要是涉及一种智能茄子采摘机械装置。


背景技术：

2.目前茄子植株通常较低，需要低姿势的采摘操作，这会导致采摘工人的劳动强度较大，容易出现疲劳和工伤。
3.人工采摘速度有限，影响了茄子的及时采摘和市场供应。人工采摘可能导致果实受损或未及时采摘成熟的果实，影响茄子的品质和产量。因此智能茄子采摘机械装置应运而生，它的设计和开发旨在解决上述问题并提高农业生产效率。


技术实现要素：

4.为了解决上述存在的问题，本发明提供一种智能茄子采摘机械装置。
5.本发明是通过以下技术方案实现：
6.一种智能茄子采摘机械装置，包括多自由度机械臂、执行机构与机械臂连杆、机械手安装支架、剪切装置、夹持装置，所述多自由度机械臂由多个关节组成，其关节之间做相对运动，使得所述多自由度机械臂能够在三维空间内灵活移动，从而使得所述多自由度机械臂能够准确地定位和抓取目标，从而实现采摘操作；所述执行机构与机械臂连杆用于固定所述多自由度机械臂和机械手安装支架，确保所述多自由度机械臂的稳定性和准确性；所述连杆连接到机械手安装支架上，以确保在采摘过程中的精确操作；所述机械手安装支架呈u形结构，提供了一个开放的框架，其结构两个端部分别安装有剪切装置和夹持装置。
7.作为本发明的进一步优化方案，所述多自由度机械臂包括机械臂底座、支架a、支架b： 所述机械臂底座是整个机械臂系统的基础，是一个固定的结构，用于支撑所述多自由度机械臂的其他部件；所述机械臂底座提供了稳定的平台，使得所述多自由度机械臂能够在工作空间内进行运动；所述支架a和支架b相互活动连接；所述支架a和支架b是用于固定和支撑所述多自由度机械臂的机械臂第一驱动舵机、机械臂第二驱动舵机、机械臂第三驱动舵机、机械臂第四驱动舵机；所述支架a和支架b是由坚固的材料制成，用于保持上述各个驱动舵机和所述多自由度机械臂的稳固连接。
8.作为本发明的进一步优化方案，所述机械臂第一驱动舵机、机械臂第二驱动舵机、机械臂第三驱动舵机、机械臂第四驱动舵机是用来控制所述多自由度机械臂的各个关节，从而实现所述多自由度机械臂在三维空间内的运动；每个所述驱动舵机通常连接到所述多自由度机械臂的一个关节，并通过旋转或扭转来实现关节的运动；所述机械臂第一驱动舵机、机械臂第二驱动舵机、机械臂第三驱动舵机、机械臂第四驱动舵机一般通过螺栓或其他固定件连接到所述支架a和支架b上，使得它们能够稳固地安装在所述多自由度机械臂上。
9.作为本发明的进一步优化方案，所述械手安装支架包括机械手安装支架主体、成熟度检测相机、剪切定位相机：所述机械手安装支架主体是整个安装支架的主要结构，通常由坚固的材料制成，如金属或高强度塑料；所述机械手安装支架主体的主要作用是提供稳
定的支撑平台，用于固定机械手和其他相关组件，确保机械手的稳固连接；所述成熟度检测相机是一种智能摄像头，用于拍摄目标果实的图像，并通过图像处理和分析来判断果实的成熟度；所述成熟度检测相机使用计算机视觉技术，如图像识别算法，分析果实的颜色、大小和深度等信息，以确定果实是否成熟，其信息可以用于指导机械手选择采摘成熟的果实；所述剪切定位相机是一种智能摄像头，用于辅助剪切操作；所述剪切定位相机安装在所述成熟度检测相机的侧边，用于实时监视果实的位置和姿态；所述剪切定位相机可以帮助机械手准确定位果实的位置，并在适当的时机控制剪切刀片进行剪切操作。
10.作为本发明的进一步优化方案，所述机械手安装支架主体上通过固定螺栓、螺母或其他固定件安装有剪切驱动舵机；所述剪切驱动舵机是一个用于控制剪切装置动作的电机；所述剪切驱动舵机安装时需要确保其稳固地固定在械手安装支架上，并使其与剪切装置相连的部件对齐；所述剪切装置是用于进行果实剪切操作的末端执行机构；所述剪切装置位于所述剪切驱动舵机的末端；所述剪切装置需要根据机械装置的设计与械手安装支架进行合适的连接，并确保剪切刀片能够在正确的位置和方向进行茄子的剪切；所述机械手安装支架主体上通过固定螺栓、螺母或其他固定件安装有夹持驱动舵机；所述夹持驱动舵机是一个用于控制夹持装置动作的电机；所述夹持驱动舵机安装时需要确保其稳固地固定在械手安装支架上，并使其与夹持装置相连的部件对齐；所述夹持装置是用于进行果实夹持操作的末端执行机构；所述夹持装置位于所述夹持驱动舵机的末端；所述夹持装置需要根据机械装置的设计与械手安装支架进行合适的连接，并确保夹持爪能够在正确的位置和方向进行茄子的夹持。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述剪切装置包括联轴器、固定连接件、第一丝杆套、剪刀片右、剪刀片左：所述联轴器用于连接第一丝杆和剪切驱动舵机：所述联轴器是一个用于连接两个轴的机械元件，其可以确保第一丝杆和剪切驱动舵机之间的同步旋转运动；所述第一丝杆螺纹连接于第一丝杆套上；所述第一丝杆是用于传递旋转运动为直线运动的装置，通过旋转所述第一丝杆可以推动第一丝杆套在直线方向上移动；所述固定连接件是一个连接板或支架，确保所述剪刀片右、剪刀片左和第一丝杆套之间的稳固连接；所述剪刀片右和剪刀片左分别是剪切装置的刀片，用于进行果实的剪切操作；所述剪刀片右和剪刀片左通过推杆与第一丝杆套相连，使得剪刀片能够固定在第一丝杆套上，并随着所述第一丝杆的运动进行剪切动作。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述夹持装置包括联轴器、固定连接件、第一丝杆套、剪刀片右、剪刀片左：所述联轴器用于连接第二丝杆和夹持驱动舵机：所述联轴器是一个用于连接两个轴的机械元件，其可以确保第二丝杆和夹持驱动舵机之间的同步旋转运动；所述第二丝杆螺纹连接于第二丝杆套上；所述第二丝杆是用于传递旋转运动为直线运动的装置，通过旋转所述第二丝杆可以推动第二丝杆套在直线方向上移动；所述固定连接件是一个连接板或支架，确保所述夹持右杆、夹持左杆和固定连接件之间的稳固连接；所述夹持右杆、夹持左杆分别是用于夹持目标果实的部件；所述夹持右杆、夹持左杆通过连杆、连杆、连杆与第二丝杆套相连，使得夹持装置能够固定在第二丝杆套上，并随着所述第二丝杆的运动进行夹持动作。
13.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：该发明智能机械装置采摘速度快，且可以持续工作，相比传统的人工采摘，它能够显著提高茄子采摘的效率。机械装置不会疲劳，
可以在较短时间内完成大量的采摘任务。该发明智能机械装置配备了高精度的视觉识别系统，可以准确地识别成熟的果实，并进行精准的采摘。这样可以避免损坏果实，提高茄子的采摘品质。该发明智能机械装置能够精确识别和采摘成熟的果实，它可以减少茄子采摘过程中的损耗。这有助于提高农产品的产量和质量。该发明智能机械装置的自动化采摘过程减轻了农民的劳动强度，不再需要低姿势的采摘操作，减少了人工采摘对人体的负担。该发明智能机械装置的应用可以提高农业生产的可持续性。它可以减少对人力资源的依赖，提高农作物的产量和品质，从而增加农民的收入和利润。该发明机械装置可以代替部分人工采摘工作，从而降低了劳动力成本，帮助农民节约成本。该智能茄子采摘机械装置的优势在于提高采摘效率、品质和产量，减轻劳动强度，降低损耗和劳动力成本，同时提高农业生产的可持续性和现代化水平。这些优势有助于推动农业向智能化、高效化和可持续发展的方向迈进。
附图说明
14.图1是本发明的结构主视图；
15.图2是本发明的多自由度机械臂结构主视图；
16.图3是本发明的机械手安装支架结构主视图；
17.图4是本发明的剪切装置结构主视图；
18.图5是本发明的夹持装置结构主视图。
19.图中：1.多自由度机械臂：2.执行机构与机械臂连杆：3.机械手安装支架：4.剪切驱动舵机：5.剪切装置：6.夹持装置：7.夹持驱动舵机：11.机械臂底座：12.支架a：13.支架b：14.机械臂第四驱动舵机：15.机械臂第三驱动舵机：16.机械臂第二驱动舵机：17；机械臂第一驱动舵机：31.机械手安装支架主体：32.成熟度检测相机：33.剪切定位相机：51.联轴器：57.第一丝杆：52.固定连接件：53.第一丝杆套：54.剪刀片右：55.剪刀片左：56.推杆：61.联轴器：62.第二丝杆：63.固定连接件：64.第二丝杆套：65.连杆一：66.连杆二：67.连杆三：68.夹持右杆：69.夹持左杆。
具体实施方式
20.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
21.如图1-5所示，一种智能茄子采摘机械装置，包括多自由度机械臂（1）、执行机构与机械臂连杆（2）、机械手安装支架（3）、剪切装置（5）、夹持装置（6），所述多自由度机械臂（1）由多个关节组成，其关节之间做相对运动，使得所述多自由度机械臂（1）能够在三维空间内灵活移动，从而使得所述多自由度机械臂（1）能够准确地定位和抓取目标，从而实现采摘操作。
22.所述执行机构与机械臂连杆（2）用于固定所述多自由度机械臂（1）和机械手安装支架（3），确保所述多自由度机械臂（1）的稳定性和准确性。所述连杆连接到机械手安装支架（3）上，以确保在采摘过程中的精确操作。所述机械手安装支架（3）呈u形结构，提供了一个开放的框架，其结构两个端部分别安装有剪切装置（5）和夹持装置（6）。
23.所述多自由度机械臂（1）包括机械臂底座（11）、支架a（12）、支架b（13）。所述机械臂底座（11）是整个机械臂系统的基础，是一个固定的结构，用于支撑所述多自由度机械臂
（1）的其他部件。
24.所述机械臂底座（11）提供了稳定的平台，使得所述多自由度机械臂（1）能够在工作空间内进行运动。所述支架a（12）和支架b（13）相互活动连接。
25.所述支架a（12）和支架b（13）是用于固定和支撑所述多自由度机械臂（1）的机械臂第一驱动舵机（17）、机械臂第二驱动舵机（16）、机械臂第三驱动舵机（15）、机械臂第四驱动舵机（14）。
26.所述支架a（12）和支架b（13）是由坚固的材料制成，用于保持上述各个驱动舵机和所述多自由度机械臂（1）的稳固连接。所述机械臂第一驱动舵机（17）、机械臂第二驱动舵机（16）、机械臂第三驱动舵机（15）、机械臂第四驱动舵机（14）是用来控制所述多自由度机械臂（1）的各个关节，从而实现所述多自由度机械臂（1）在三维空间内的运动。
27.每个所述驱动舵机通常连接到所述多自由度机械臂（1）的一个关节，并通过旋转或扭转来实现关节的运动。
28.所述机械臂第一驱动舵机（17）、机械臂第二驱动舵机（16）、机械臂第三驱动舵机（15）、机械臂第四驱动舵机（14）一般通过螺栓或其他固定件连接到所述支架a（12）和支架b（13）上，使得它们能够稳固地安装在所述多自由度机械臂（1）上。
29.所述械手安装支架（3）包括机械手安装支架主体（31）、成熟度检测相机（32）、剪切定位相机（33）。所述机械手安装支架主体（31）是整个安装支架的主要结构，通常由坚固的材料制成，如金属或高强度塑料。
30.所述机械手安装支架主体（31）的主要作用是提供稳定的支撑平台，用于固定机械手和其他相关组件，确保机械手的稳固连接。
31.所述成熟度检测相机（32）是一种智能摄像头，用于拍摄目标果实的图像，并通过图像处理和分析来判断果实的成熟度。所述成熟度检测相机（32）使用计算机视觉技术，如图像识别算法，分析果实的颜色、大小和深度等信息，以确定果实是否成熟，其信息可以用于指导机械手选择采摘成熟的果实。
32.所述剪切定位相机（33）是一种智能摄像头，用于辅助剪切操作。所述剪切定位相机（33）安装在所述成熟度检测相机（32）的侧边，用于实时监视果实的位置和姿态。所述剪切定位相机（33）可以帮助机械手准确定位果实的位置，并在适当的时机控制剪切刀片进行剪切操作。
33.所述机械手安装支架主体（31）上通过固定螺栓、螺母或其他固定件安装有剪切驱动舵机（4）。所述剪切驱动舵机（4）是一个用于控制剪切装置（5）动作的电机。所述剪切驱动舵机（4）安装时需要确保其稳固地固定在械手安装支架（3）上，并使其与剪切装置（5）相连的部件对齐。所述剪切装置（5）是用于进行果实剪切操作的末端执行机构。所述剪切装置（5）位于所述剪切驱动舵机（4）的末端。所述剪切装置（5）需要根据机械装置的设计与械手安装支架（3）进行合适的连接，并确保剪切刀片能够在正确的位置和方向进行茄子的剪切。
34.所述机械手安装支架主体（31）上通过固定螺栓、螺母或其他固定件安装有夹持驱动舵机（7）。所述夹持驱动舵机（7）是一个用于控制夹持装置（6）动作的电机。所述夹持驱动舵机（7）安装时需要确保其稳固地固定在械手安装支架（3）上，并使其与夹持装置（6）相连的部件对齐。所述夹持装置（6）是用于进行果实夹持操作的末端执行机构。所述夹持装置（6）位于所述夹持驱动舵机（7）的末端。所述夹持装置（6）需要根据机械装置的设计与械手
安装支架（3）进行合适的连接，并确保夹持爪能够在正确的位置和方向进行茄子的夹持。
35.所述剪切装置（5）包括联轴器（51）、固定连接件（52）、第一丝杆套（53）、剪刀片右（54）、剪刀片左（55）。所述联轴器（51）用于连接第一丝杆（57）和剪切驱动舵机（4）。
36.所述联轴器（51）是一个用于连接两个轴的机械元件，其可以确保第一丝杆（57）和剪切驱动舵机（4）之间的同步旋转运动。所述第一丝杆（57）螺纹连接于第一丝杆套（53）上。所述第一丝杆（57）是用于传递旋转运动为直线运动的装置，通过旋转所述第一丝杆（57）可以推动第一丝杆套（53）在直线方向上移动。
37.所述固定连接件（52）是一个连接板或支架，确保所述剪刀片右（54）、剪刀片左（55）和第一丝杆套（53）之间的稳固连接。所述剪刀片右（54）和剪刀片左（55）分别是剪切装置的刀片，用于进行果实的剪切操作。所述剪刀片右（54）和剪刀片左（55）通过推杆（56）与第一丝杆套（53）相连，使得剪刀片能够固定在第一丝杆套（53）上，并随着所述第一丝杆（51）的运动进行剪切动作。
38.所述夹持装置（6）包括联轴器（61）、固定连接件（52）、第一丝杆套（53）、剪刀片右（54）、剪刀片左（55）。所述联轴器（61）用于连接第二丝杆（62）和夹持驱动舵机（7）。所述联轴器（61）是一个用于连接两个轴的机械元件，其可以确保第二丝杆（62）和夹持驱动舵机（7）之间的同步旋转运动。所述第二丝杆（62）螺纹连接于第二丝杆套（64）上。所述第二丝杆（62）是用于传递旋转运动为直线运动的装置，通过旋转所述第二丝杆（62）可以推动第二丝杆套（64）在直线方向上移动。
39.所述固定连接件（63）是一个连接板或支架，确保所述夹持右杆（68）、夹持左杆（69）和固定连接件（63）之间的稳固连接。所述夹持右杆（68）、夹持左杆（69）分别是用于夹持目标果实的部件。所述夹持右杆（68）、夹持左杆（69）通过连杆一（65）、连杆二（66）、连杆三（67）与第二丝杆套（64）相连，使得夹持装置（6）能够固定在第二丝杆套（64）上，并随着所述第二丝杆（62）的运动进行加持动作。
40.所述本发明装置在这个实施例中，该发明可通过视觉识别结果驱动舵机实现夹持和剪切功能，同时通过智能摄像头和传感器来检测目标的成熟度，只采摘成熟的果实，从而提高果实的品质和产量，在进行采摘作业时，通过末端执行机构上搭载的双目视觉识别装置，首先对目标颜色深度和大小进行判断确定成熟度，引导夹爪对目标进行夹持，软性夹爪内部嵌有压力传感器，当压力达到一定值时，果柄剪切装置对目标果柄进行剪切操作，以实现对目标的保护性柔性采摘。
41.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种智能茄子采摘机械装置，包括多自由度机械臂、执行机构与机械臂连杆、机械手安装支架、剪切装置、夹持装置，其特征在于：所述多自由度机械臂由多个关节组成，其关节之间做相对运动，使得所述多自由度机械臂能够在三维空间内灵活移动，从而使得所述多自由度机械臂能够准确地定位和抓取目标，从而实现采摘操作；所述执行机构与机械臂连杆用于固定所述多自由度机械臂和机械手安装支架，确保所述多自由度机械臂的稳定性和准确性；所述连杆连接到机械手安装支架上，以确保在采摘过程中的精确操作；所述机械手安装支架呈u形结构，提供了一个开放的框架，其结构两个端部分别安装有剪切装置和夹持装置。2.根据权利要求1所述的一种智能茄子采摘机械装置，其特征在于：所述多自由度机械臂包括机械臂底座、支架a、支架b： 所述机械臂底座是整个机械臂系统的基础，是一个固定的结构，用于支撑所述多自由度机械臂的其他部件；所述机械臂底座提供了稳定的平台，使得所述多自由度机械臂能够在工作空间内进行运动；所述支架a和支架b相互活动连接；所述支架a和支架b是用于固定和支撑所述多自由度机械臂的机械臂第一驱动舵机、机械臂第二驱动舵机、机械臂第三驱动舵机、机械臂第四驱动舵机；所述支架a和支架b是由坚固的材料制成，用于保持上述各个驱动舵机和所述多自由度机械臂的稳固连接。3.根据权利要求2所述的一种智能茄子采摘机械装置，其特征在于：所述机械臂第一驱动舵机、机械臂第二驱动舵机、机械臂第三驱动舵机、机械臂第四驱动舵机是用来控制所述多自由度机械臂的各个关节，从而实现所述多自由度机械臂在三维空间内的运动；每个所述驱动舵机通常连接到所述多自由度机械臂的一个关节，并通过旋转或扭转来实现关节的运动；所述机械臂第一驱动舵机、机械臂第二驱动舵机、机械臂第三驱动舵机、机械臂第四驱动舵机一般通过螺栓或其他固定件连接到所述支架a和支架b上，使得它们能够稳固地安装在所述多自由度机械臂上。4.根据权利要求1所述的一种智能茄子采摘机械装置，其特征在于：所述械手安装支架包括机械手安装支架主体、成熟度检测相机、剪切定位相机：所述机械手安装支架主体是整个安装支架的主要结构，通常由坚固的材料制成，如金属或高强度塑料；所述机械手安装支架主体的主要作用是提供稳定的支撑平台，用于固定机械手和其他相关组件，确保机械手的稳固连接；所述成熟度检测相机是一种智能摄像头，用于拍摄目标果实的图像，并通过图像处理和分析来判断果实的成熟度；所述成熟度检测相机使用计算机视觉技术，如图像识别算法，分析果实的颜色、大小和深度等信息，以确定果实是否成熟，其信息可以用于指导机械手选择采摘成熟的果实；所述剪切定位相机是一种智能摄像头，用于辅助剪切操作；所述剪切定位相机安装在所述成熟度检测相机的侧边，用于实时监视果实的位置和姿态；所述剪切定位相机可以帮助机械手准确定位果实的位置，并在适当的时机控制剪切刀片进行剪切操作。5.根据权利要求1所述的一种智能茄子采摘机械装置，其特征在于：所述机械手安装支架主体上通过固定螺栓、螺母或其他固定件安装有剪切驱动舵机；所述剪切驱动舵机是一个用于控制剪切装置动作的电机；所述剪切驱动舵机安装时需要确保其稳固地固定在械手安装支架上，并使其与剪切装置相连的部件对齐；所述剪切装置是用于进行果实剪切操作的末端执行机构；所述剪切装置位于所述剪切驱动舵机的末端；所述剪切装置需要根据机械装置的设计与械手安装支架进行合适的连接，并确保剪切刀片能够在正确的位置和方向
进行茄子的剪切；所述机械手安装支架主体上通过固定螺栓、螺母或其他固定件安装有夹持驱动舵机；所述夹持驱动舵机是一个用于控制夹持装置动作的电机；所述夹持驱动舵机安装时需要确保其稳固地固定在械手安装支架上，并使其与夹持装置相连的部件对齐；所述夹持装置是用于进行果实夹持操作的末端执行机构；所述夹持装置位于所述夹持驱动舵机的末端；所述夹持装置需要根据机械装置的设计与械手安装支架进行合适的连接，并确保夹持爪能够在正确的位置和方向进行茄子的夹持。6.根据权利要求1所述的一种智能茄子采摘机械装置，其特征在于：所述剪切装置包括联轴器、固定连接件、第一丝杆套、剪刀片右、剪刀片左：所述联轴器用于连接第一丝杆和剪切驱动舵机：所述联轴器是一个用于连接两个轴的机械元件，其可以确保第一丝杆和剪切驱动舵机之间的同步旋转运动；所述第一丝杆螺纹连接于第一丝杆套上；所述第一丝杆是用于传递旋转运动为直线运动的装置，通过旋转所述第一丝杆可以推动第一丝杆套在直线方向上移动；所述固定连接件是一个连接板或支架，确保所述剪刀片右、剪刀片左和第一丝杆套之间的稳固连接；所述剪刀片右和剪刀片左分别是剪切装置的刀片，用于进行果实的剪切操作；所述剪刀片右和剪刀片左通过推杆与第一丝杆套相连，使得剪刀片能够固定在第一丝杆套上，并随着所述第一丝杆的运动进行剪切动作。7.根据权利要求1所述的一种智能茄子采摘机械装置，其特征在于：所述夹持装置包括联轴器、固定连接件、第一丝杆套、剪刀片右、剪刀片左：所述联轴器用于连接第二丝杆和夹持驱动舵机：所述联轴器是一个用于连接两个轴的机械元件，其可以确保第二丝杆和夹持驱动舵机之间的同步旋转运动；所述第二丝杆螺纹连接于第二丝杆套上；所述第二丝杆是用于传递旋转运动为直线运动的装置，通过旋转所述第二丝杆可以推动第二丝杆套在直线方向上移动；所述固定连接件是一个连接板或支架，确保所述夹持右杆、夹持左杆和固定连接件之间的稳固连接；所述夹持右杆、夹持左杆分别是用于夹持目标果实的部件；所述夹持右杆、夹持左杆通过连杆、连杆、连杆与第二丝杆套相连，使得夹持装置能够固定在第二丝杆套上，并随着所述第二丝杆的运动进行加持动作。

技术总结
本发明公开了一种智能茄子采摘机械装置，包括多自由度机械臂、执行机构与机械臂连杆、机械手安装支架、剪切装置、夹持装置，所述多自由度机械臂由多个关节组成，其关节之间做相对运动，使得所述多自由度机械臂能够在三维空间内灵活移动，从而使得所述多自由度机械臂能够准确地定位和抓取目标，从而实现采摘操作；所述执行机构与机械臂连杆用于固定所述多自由度机械臂和机械手安装支架，确保所述多自由度机械臂的稳定性和准确性。该发明智能机械装置采摘速度快，且可以持续工作，相比传统的人工采摘，它能够显著提高茄子采摘的效率。机械装置不会疲劳，可以在较短时间内完成大量的采摘任务。任务。任务。


技术研发人员：张可维 周旭涛 丁恒
受保护的技术使用者：武汉轻工大学
技术研发日：2023.08.13
技术公布日：2023/10/7