一种猕猴桃采摘机器人移动平台
阅读说明：本技术 一种猕猴桃采摘机器人移动平台 (Kiwi fruit picking robot moving platform ) 是由 王威 吴科洪 李岩 宋玉玲 于 2020-04-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种猕猴桃采摘机器人移动平台,包括悬挂底盘和采摘机械手臂的调平及安装平台,所述悬挂底盘包括车架以及安装在所述车架底部的转向模块和驱动模块,所述转向模块采用齿轮齿条转向器实现转向；所述驱动模块采用集中驱动带动驱动轮实现移动平台的驱动；所述采摘机械手臂的调平及安装平台设置在所述悬挂底盘上,采用四个电动推杆驱动,在不平整的路面调节四个电动推杆的伸缩长度使其始终保持水平状态。本发明结构简单,运行平稳,转弯灵活,可保持水平适应不同路况,保证对果实抓取的灵活性、减震效果良好。(The invention relates to a mobile platform of a kiwi fruit picking robot, which comprises a suspension chassis and a leveling and mounting platform of a picking mechanical arm, wherein the suspension chassis comprises a frame, and a steering module and a driving module which are mounted at the bottom of the frame, and the steering module adopts a gear rack steering gear to realize steering; the driving module adopts centralized driving to drive the driving wheel to realize the driving of the mobile platform; the leveling and mounting platform of the picking mechanical arm is arranged on the suspension chassis and driven by four electric push rods, and the telescopic lengths of the four electric push rods are adjusted on an uneven road surface to keep the four electric push rods in a horizontal state all the time. The fruit picking device is simple in structure, stable in operation and flexible in turning, can keep horizontal adaptation to different road conditions, guarantees flexibility of fruit picking and is good in damping effect.)
技术领域
本发明属于智能农机装备技术领域，具体涉及一种猕猴桃采摘机器人移动平台。
背景技术
随着科技的发展，机械智能化程度不断提高，果蔬采摘使用机器人代替人工已经成为现代农业发展的趋势而移动作业平台是一切精细农业作业的基础。猕猴桃因其丰富的营养价值被誉为“水果之王”，中国是世界上猕猴桃栽培面积最大的国家，在猕猴桃生产经营中，由于猕猴桃最佳采摘时间都相对集中且较短，需要投入大量的人力，劳动强度大，工作耗时长而且成本越来越高。
标准化猕猴桃果园底部空间大，且果树种植较为规整，行走操作平台作业条件良好。基于行驶与转向的作业需求，结合转向原理与集中驱动机理研发行走机构；结合连续作业的需求研究工作平台调平方法，实现行走操作平台自动行走与实时调平。现有的猕猴桃采摘机器人移动平台中大多的调平机构都位于车桥位置，调平时需要将车架部位也进行调平，浪费较多的能源，而且安装机械臂的位置大多都只能安装一条采摘机械臂，效率较低，减震效果差，行走不灵活。
发明内容
为了解决猕猴桃采摘机器人的调平、减振效果差、行走不灵活等问题，本发明设计了一种猕猴桃采摘机器人移动平台。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下技术方案。
一种猕猴桃采摘机器人移动平台，包括悬挂底盘和采摘机械手臂的调平及安装平台，所述悬挂底盘包括车架以及安装在所述车架底部的转向模块和驱动模块，所述转向模块采用齿轮齿条转向器实现转向；所述驱动模块采用集中驱动带动驱动轮实现移动平台的动力驱动；所述采摘机械手臂的调平及安装平台设置在所述悬挂底盘上，采用四个电动推杆驱动。若行驶在不平整的路面上，可通过调节四个电动推杆的伸缩长度使作业平台始终保持水平状态。
进一步，所述的转向模块包括转向电机、转向横拉杆和左右转向节，采用齿轮齿条转向器，转向电机通过齿轮齿条转向器将转向横拉杆水平移动，进而带动左、右转向节绕主销转动实现转向轮的偏转从而实现转向；所述转向电机通过电机支撑座与车架固定连接，所述转向横向拉杆与转向节铰接。
进一步，悬挂底盘采用双横臂独立悬架，所述的双横臂独立悬架包括上横臂、下横臂、减振器和悬架弹簧，所述的上横臂和下横臂分别与车架和转向节铰接，所述的减振器与车架以及下横臂铰接。
进一步，所述的驱动模块包括驱动电机、联轴器、变速箱、十字型万向节、传动轴、差速器、后桥和驱动轮，其动力传递路线为驱动电动机至联轴器至变速箱至十字型万向节至传动轴至差速器，最终带动驱动轮实整车现驱动；所述的驱动电机通过电机支撑座与车架固定连接，和变速箱通过联轴器连接；所述的变速箱固定安装在车架上，所述的差速器通过十字型万向节和传动轴与变速箱连接并安装在后桥中，所述的驱动轮与后桥连接。
进一步，所述的采摘机械手臂调平及安装平台包括底座、电动推杆、作业平台、执行器底座和立轴；底座固定安装在车架上，其形状为矩形；作业平台与底座通过立轴连接，立轴与底座为固定刚性连接，与作业平台通过万向节相连；在作业平台四角有四个电动推杆，所述的电动推杆与底座通过两个铰接件相连，实现全向转动，与作业平台通过万向节连接，在爬坡或倾斜路面时，调节四根电动推杆的伸缩长度可实现作业平台始终保持水平状态；所述的执行器底座固定安装在作业平台上部的四个位置，共有四个执行器底座，可安装四条机械采摘机械手臂。
进一步，所述车架是一框架结构，所述车架的前端安装有转向模块，在车架的中部至后桥安装有驱动模块。所述驱动模块与车架采用刚性连接，所述车架上设置有安装平台，所述的安装平台设置有圆形或条形通孔以定位安装相应控制箱、电子元件等。
进一步，所述车架上还设有传感器槽位，以便于安装视觉识别模块的传感器，用于路线规划识别。所述车架的所有立柱和横杆均采用铝型材制成。
进一步，所述车架的前端安装有果箱以及动力电池组，所述的动力电池组为3块锂电池连接而成。
该猕猴桃采摘机器人移动平台具有以下有益效果：
（1）本发明中，大部分零件为铝板和铝柱，成本低，经济性好而且重量轻，控制性好。
（2）本发明中，驱动的方式采用集中驱动而且驱动轮比转向轮大，使得猕猴桃采摘机器人底盘的地形适应能力强且后桥中有差速器提高了底盘的越障性能，前桥设有双横臂独立悬架减少了底盘的振动。
（3）本发明中，机械臂的安装位置设置了4个执行器底座，可以安装4条机采摘械手臂，增大了作业范围，提高了作业效率。采摘机械手臂的调平和安装平台能够一直保持水平状态，减少了机械臂对猕猴桃的识别时间和作业路程。
（4）本发明结构简单，运行平稳，转弯灵活，负载能力强，成本低，能够更换不同的作业手臂实现同一底盘多种用途。
附图说明
图1：本发明实施方式中猕猴桃采摘机器人移动平台的结构示意图。
图2：本发明实施方式中采摘机械手臂调平及安装平台结构示意图。
图3：本发明实施方式中转向模块及双横臂独立悬架示意图。
图4：本发明实施方式中驱动模块结构示意图。
图5：本发明实施方式中电动推杆与底座连接结构示意图。
附图标记说明：
1-果箱；2-动力电池组；3-机械手臂的调平及安装平台；4-控制箱，5-驱动模块；6-车架；7-转向模块；8-悬挂底盘；9-传感器槽位；21-底座；22-铰链一；23-铰链二；24-铰链三；251-电动推杆一；252-电动推杆二；253-电动推杆三；254-电动推杆四；26-万向节；27-作业平台；28-执行器底座；29-立轴；211-倾角传感器安装孔；31-转向轮；32-转向节；33-下横臂；34-上横臂；35-减振器与悬架弹簧；351-弹簧上支架；352-弹簧下支架；36-转向横拉杆；37-转向电机；38-齿轮齿条转向器；41-驱动电机；42-联轴器；43-变速箱；44-十字型万向节；45-传动轴；46-差速器；47-后桥；48-驱动轮；49-安装平台。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明。
图1至图5示出了本发明猕猴桃采摘机器人移动平台的具体实施方式。图1是本实施方式中猕猴桃采摘机器人移动平台的结构示意图；图2与图5采摘机械手臂调平及安装平台结构示意图；图3是转向模块结构示意图；图4是驱动模块示意图。
图1所示，一种猕猴桃采摘机器人移动平台，包括悬挂底盘8和采摘机械手臂的调平及安装平台3，所述悬挂底盘8包括车架6以及安装在所述车架6底部的转向模块7和驱动模块5，所述转向模块7采用齿轮齿条转向器38实现转向；所述驱动模块5采用集中驱动方式带动驱动轮48实现移动平台的驱动；所述采摘机械手臂的调平及安装平台3设置在所述悬挂底盘8上，采用四个电动推杆（电动推杆一 251、电动推杆二 252、电动推杆三 253、电动推杆四 254）驱动。如果行驶在不平整的路面上，可通过调节四个电动推杆的伸缩长度使作业平台始终保持水平状态。
优选的，采摘机械手臂的调平及安装平台3包括底座21、四根电动推杆（电动推杆一 251、电动推杆二 252、电动推杆三 253、电动推杆四 254）、作业平台27、执行器底座28和立轴29；底座21固定安装在车架6上，其形状为矩形，底座21中间有一立轴29，以及在四角有四个电动推杆（电动推杆一 251、电动推杆二 252、电动推杆三 253、电动推杆四 254）。立轴29与底座21固定连接、与作业平台27通过万向节26连接；电动推杆与底座21通过铰链一、二、三铰接，与作业平台27通过万向节26连接，作业平台27上部的四个位置设置有四个执行器底座28，可安装四条机械手臂，四个执行器底座28每个开有四个孔，用于安装机械手臂；在作业平台27上设有四个倾角传感器安装孔211，用于安装倾角传感器以此来测定作业平台28是否保持水平，如图2所示。
具体的，采摘机械手臂的调平及安装平台3的工作方式为：在不平整的路面上行驶时，如果整车随路面发生向左倾斜，车架6会随之发生向左倾斜，与水平面有一定的夹角，在不调节电动推杆伸缩时，作业平台27也与水平面有相同的夹角。若左侧电动推杆一251和电动推杆四254伸长一定长度，电动推杆二 252和电动推杆三 253缩短一定长度，那么作业平台27便会与车架6不在平行，而与水平面保持平行，以此来达到保持水平的目的。
优选的，转向模块7包括转向电机37、转向横拉杆36和转向节32，采用齿轮齿条转向器38，转向电机37通过齿轮齿条转向器38将转向横拉杆36水平移动，进而带动左、右转向节32绕主销转动实现转向轮31的偏转从而实现转向；所述转向电机37通过电机支撑座与车架6固定连接，所述转向横向拉杆36与转向节32铰接；采用双横臂独立悬架，所述的双横臂独立悬架包括上横臂34、下横臂33和减振器与悬架弹簧35，所述的上横臂34和下横臂33分别与车架6和转向节32铰接，所述的减振器与悬架弹簧35通过弹簧上支架351和弹簧下支架352与车架6和下横臂33铰接，如图3所示。
优选的，所述的驱动模块包括驱动电机41、联轴器42、变速箱43、十字型万向节44、传动轴45、差速器46、后桥47和驱动轮48，其动力传递路线为驱动电动机41至联轴器42至变速箱43至十字型万向节44至传动轴45至差速器46，最终带动驱动轮47实整车现驱动；所述的驱动电机41通过电机支撑座与车架6固定连接，和变速箱43通过联轴器42连接；所述的变速箱43固定安装在车架6上；所述的差速器46通过十字型万向节44和传动轴45与变速箱43连接并安装在后桥47中；所述的驱动轮48与后桥46连接，如图4所示。
优选的，所述的车架6是一框架结构，所述车架6的前端安装有转向模块7，在车架6的中部至后桥安装有驱动模块5。所述驱动模块5与车架6采用刚性连接，所述车架6上设置有安装平台49，所述的安装平台49设置有圆形或条形通孔以定位安装相应控制箱4、电子元件等。
具体的，所述车架6上还设有传感器槽位9，以安装视觉识别模块的传感器用于路线规划识别。所述车架6的框架结构的所有立柱和横杆均采用铝型材制成。
具体的，所述车架的前端安装有果箱1以及动力电池组2，所述的动力电池组2为3块锂电池连接而成。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
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