一种机器人割胶系统和割胶方法与流程

本发明属于割胶，具体涉及一种机器人割胶系统和割胶方法。

背景技术：

1、橡胶是重要的工业原料，橡胶分为天然橡胶以及合成橡胶；其中天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成，而现有的割胶的方式一般是采用人工割胶，人工割胶效率低，而且割胶对人的体力要求高，即使大量胶农努力劳作，所得胶水产量依旧无法满足对人们对天然橡胶的巨量需求，因此迫切需要改变传统的人工割胶方式，将天然橡胶产业逐步推向机械化、工业化、智能化。

2、目前，有通过自动化机械代替人工进行割胶的自动割胶机，但是需要在每棵橡胶树上通过夹紧装置固定一个自动割胶机，这种方式使一台自动割胶机固定对应一棵橡胶树，其智能化程度低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种机器人割胶系统，其能够使用一台机器人对多棵橡胶树进行割胶，解决了传统一台自动割胶机固定对应一棵橡胶树，智能化程度低的问题。

2、该机器人割胶系统采用以下技术方案：

3、一种机器人割胶系统，包括机器人本体和割胶机构；

4、所述机器人本体能够自主移动，其组成包括机械臂；

5、所述割胶机构包括连接件、第一固定装置、直线移动模组、螺旋形导轨、割胶刀头和位移检测单元；所述连接件固定安装于所述机械臂末端；所述第一固定装置固定安装于所述连接件上，用于与橡胶树固定；所述直线移动模组安装于所述连接件上；所述螺旋形导轨与所述直线移动模组连接，能够在所述直线移动模组的驱动下相对所述连接件在竖直方向直线移动；所述割胶刀头设置于所述螺旋形导轨上，且能够沿着所述螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶；所述位移检测单元安装于所述连接件上，用于检测所述螺旋形导轨在竖直方向的位移。

6、进一步地，所述螺旋形导轨位于所述第一固定装置的下方。

7、进一步地，所述直线移动模组通过伺服电机驱动与丝杆螺母副连接的所述螺旋形导轨在竖直方向直线移动。

8、进一步地，所述位移检测单元包括位移传感器、控制单元与位移检测板；

9、所述位移传感器与所述控制单元设置于所述连接件上；

10、所述位移检测挡板设置于所述丝杆螺母副的螺母上；

11、所述位移检测单元与所述伺服电机构成反馈控制系统，实现螺旋形导轨位移的检测，并能够将检测结果反馈至所述控制单元，所述控制单元根据所述检测结果控制所述伺服电机的转动。

12、进一步地还包括第二固定装置；

13、所述第二固定装置能够固定安装于橡胶树上，用于与所述第一固定装置对接，使所述机械臂与橡胶树固定。

14、进一步地，所述第一固定装置上设置有四个圆锥定位件；

15、所述第二固定装置上设置有四个圆锥定位孔；

16、所述第一固定装置与所述第二固定装置对接时，所述第一固定装置上的四个所述圆锥定位件能够分别插入所述第二固定装置上的四个所述定位圆孔内，实现所述机械臂与所述橡胶树固定。

17、进一步地，所述割胶机构还包括双目摄像头，用于辅助所述第一固定装置与所述第二固定装置的对接。

18、进一步地，所述连接件通过三向减震器与所述机械臂连接。

19、此外，本发明还提供了一种割胶方法，该割胶方法相比传统的使用机械臂末端直接操纵割胶刀头进行割胶的方法，割胶时的耗皮量控制精度更高，而且控制难度更低。

20、该割胶方法使用上的机器人割胶系统，具体包括以下步骤：

21、步骤一：所述机器人本体自主移动到橡胶树旁，并使所述机械臂通过所述第一固定装置与橡胶树固定；

22、步骤二：所述割胶刀头沿着所述螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶；

23、步骤三：所述直线移动模组驱动所述螺旋形导轨竖直向下移动设定位移；

24、步骤四：重复执行步骤二和步骤三，直至重复次数达到设定次数。

25、有益效果：

26、(1)机器人本体能够自主移动，如此，能够使一台机器人对多棵橡胶树进行割胶，解决了传统一台自动割胶机固定对应一棵橡胶树，智能化程度低的问题。

27、连接件固定安装于机械臂末端；第一固定装置固定安装于连接件上，用于与橡胶树固定；直线移动模组安装于连接件上；螺旋形导轨与直线移动模组连接，能够在直线移动模组的驱动下相对连接件在竖直方向直线移动；割胶刀头设置于螺旋形导轨上，且能够沿着螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶；位移检测单元安装于连接件上，用于检测螺旋形导轨在竖直方向的位移。

28、如此，在割胶时，机械臂能够与橡胶树固定，减小了割胶时的晃动，使割胶动作更加稳定可靠，更为重要的是，在割胶时不是通过控制机械臂控制螺旋形导轨在竖直方向的移动(每一次竖直方向直线移动的距离对应耗皮量)，而是通过固定在机械臂上的直线移动模组控制螺旋形导轨的直线移动，且螺旋形导轨的位移可以通过位移检测单元检测，这样就相当于在一个固定台面上控制一个部件的移动，很容易实现高精度的控制，而且在现有技术下控制难度也比较低，避免了传统的通过机械臂末端带动螺旋形导轨高精度移动带来的控制难度大的问题(因为很难控制机械臂不晃动，而且，机械臂末端的坐标系相对机器人本体的固定坐标系时刻变化，控制机械臂的运动需要进行坐标变换，实现高精度控制的难度较大)。

29、(2)螺旋形导轨位于第一固定装置下方，如此，螺旋形导轨在竖直方向的直线移动不会受到第一固定装置的阻碍，保证了螺旋形导轨竖直方向足够大的位移范围，满足割胶量的需求。

30、(3)直线移动模组通过伺服电机驱动与丝杆螺母副连接的螺旋形导轨在竖直方向直线移动。如此，控制精度高、控制难度低。

31、(4)位移检测单元包括位移传感器、控制单元与位移检测板；位移传感器与控制单元设置于连接件上；位移检测挡板设置于丝杆螺母副的螺母上；位移检测单元与伺服电机构成反馈控制系统，如此，能够通过位移传感器对位移检测挡板位移的检测实现螺旋形导轨位移的检测，并能够将检测结果反馈至控制单元，控制单元根据该检测结果控制伺服电机的转动，以实现螺旋形导轨位移的精确控制，使割胶时的耗皮量达到所需的精度要求。

32、(5)割胶机构还包括双目摄像头，用于辅助第一固定装置与第二固定装置的对接。如此，通过图像识别和机械臂控制算法，机械臂可以将割胶机构平稳移动到指定空间位置，从而完成第一固定装置与第二固定装置对接时的定位。

技术特征：

1.一种机器人割胶系统，其特征在于，包括机器人本体和割胶机构；

2.根据权利要求1所述的一种机器人割胶系统，其特征在于，所述螺旋形导轨位于所述第一固定装置的下方。

3.根据权利要求1所述的一种割胶机器人割胶系统，其特征在于，所述直线移动模组通过伺服电机驱动与丝杆螺母副连接的所述螺旋形导轨在竖直方向直线移动。

4.根据权利要求3所述的一种割胶机器人割胶系统，其特征在于，所述位移检测单元包括位移传感器、控制单元与位移检测板；

5.根据权利要求1所述的一种割胶机器人割胶系统，其特征在于，还包括第二固定装置；

6.根据权利要求5所述的一种割胶机器人割胶系统，其特征在于，所述第一固定装置上设置有四个圆锥定位件；

7.根据权利要求5或6所述的一种割胶机器人割胶系统，其特征在于，所述割胶机构还包括双目摄像头，用于辅助所述第一固定装置与所述第二固定装置的对接。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的一种割胶机器人割胶系统，其特征在于，所述连接件通过三向减震器与所述机械臂连接。

9.一种割胶方法，其特征在于，使用权利要求1－8任意一项所述的一种机器人割胶系统，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种机器人割胶系统和割胶方法，属于割胶技术领域，该机器人割胶系统包括机器人本体和割胶机构；机器人本体能够自主移动，其组成包括机械臂；割胶机构包括连接件、第一固定装置、直线移动模组、螺旋形导轨、割胶刀头和位移检测单元；连接件固定安装于机械臂末端；第一固定装置固定安装于连接件上，用于与橡胶树固定；直线移动模组安装于连接件上；螺旋形导轨与直线移动模组连接，能够在直线移动模组的驱动下相对连接件在竖直方向直线移动；割胶刀头设置于螺旋形导轨上，且能够沿着螺旋形导轨的螺旋形轨迹割胶；位移检测单元安装于连接件上，用于检测螺旋形导轨在竖直方向的位移。该割胶系统解决了传统割胶系统智能化程度低的问题。技术研发人员：黄少琴,孙尧受保护的技术使用者：自走科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26