本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)自動化，特別是涉及一種番茄采摘末端執(zhí)行器。

背景技術：

1、水果和蔬菜是人類必不可少的食物，同時也是非常重要的經(jīng)濟作物。我國是世界上番茄栽培面積最大、生產(chǎn)總量最多的國家之一，而番茄采摘的過程是番茄從種植到收獲過程中勞動強度最大的工作環(huán)節(jié)之一。由于環(huán)境因素影響，大棚番茄的采摘工作基本上都依靠人工，采摘勞動強度高、成本高，且人工采摘植物果實的方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段的市場需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種番茄采摘末端執(zhí)行器，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，實現(xiàn)番茄的自動采摘，提高采摘效率，節(jié)省人力。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種番茄采摘末端執(zhí)行器，包括夾持模塊、剪切模塊和連接模塊，所述夾持模塊和所述剪切模塊均安裝于所述連接模塊上，且所述剪切模塊位于所述夾持模塊上方，所述連接模塊的上端開口用于待采摘番茄伸入，所述夾持模塊用于夾持伸入所述連接模塊內(nèi)的待采摘番茄，所述剪切模塊用于切斷伸入所述連接模塊內(nèi)的待采摘番茄的果梗，所述剪切模塊的剪切端在待采摘番茄伸入所述連接模塊前縮回至處于回收狀態(tài)，所述剪切模塊的剪切端在待采摘番茄被所述夾持模塊夾持后能夠伸出至處于工作狀態(tài)。

4、在一實施方式中，所述連接模塊包括底座和支撐筒，所述支撐筒安裝于所述底座上端并圍繞所述底座的外周設置，所述支撐筒的側(cè)壁設有多個鏤空間隙，所述剪切模塊安裝于所述支撐筒上端，多個所述鏤空間隙與所述夾持模塊的多個夾持單元一一對應，且所述夾持單元的下端轉(zhuǎn)動連接于所述鏤空間隙內(nèi)，所述夾持單元的驅(qū)動端安裝于所述底座的下端，并能夠帶動多個所述夾持單元向相互靠近或遠離的方向轉(zhuǎn)動。

5、在一實施方式中，所述底座為圓形，所述支撐筒為圓柱狀。

6、在一實施方式中，所述連接模塊還包括刀片安裝座，所述刀片安裝座安裝于所述支撐筒的上端，且所述刀片安裝座的中部設有用于待采摘番茄伸入的通孔；所述剪切模塊包括剪切驅(qū)動電機、剪切傳動件和多個刀片，多個所述刀片組成所述剪切模塊的剪切端，所述剪切驅(qū)動電機安裝于所述刀片安裝座的下端，所述剪切傳動件安裝于所述刀片安裝座的上端，多個所述刀片均安裝于所述刀片安裝座的上端并分別與所述剪切傳動件傳動連接。

7、在一實施方式中，所述剪切傳動件為內(nèi)齒輪；所述刀片包括嚙合段和剪切段，所述嚙合段通過銷柱轉(zhuǎn)動連接于所述刀片安裝座上，且所述嚙合段連接所述剪切段的一端，所述剪切段的另一端向遠離所述嚙合段的方向延伸，且所述嚙合段外周的齒能夠與所述內(nèi)齒輪內(nèi)圈嚙合，所述剪切驅(qū)動電機與其中一個所述刀片的所述嚙合段連接，所述內(nèi)齒輪和所述剪切驅(qū)動電機能夠帶動各所述刀片同步轉(zhuǎn)動，且所述剪切段完全位于所述刀片安裝座上端面時，所述刀片處于所述回收狀態(tài)，所述剪切段轉(zhuǎn)動至位于所述通孔上方時，所述刀片處于所述工作狀態(tài)。

8、在一實施方式中，多個所述刀片在所述內(nèi)齒輪內(nèi)圈均勻排列，且所述內(nèi)齒輪的內(nèi)圈上沿包裹有一圈橡膠層。

9、在一實施方式中，所述夾持模塊包括夾持驅(qū)動電機、夾持傳動件和多個所述夾持單元，多個所述夾持單元圍成一夾爪，所述夾持驅(qū)動電機安裝于所述底座的下端，所述夾持傳動件的輸入端連接所述夾持驅(qū)動電機的輸出端，所述夾持傳動件的輸出端連接各所述夾持單元，所述夾持驅(qū)動電機能夠驅(qū)動所述夾持傳動件動作，并使所述夾持傳動件帶動多個所述夾持單元向靠近或遠離的方向轉(zhuǎn)動。

10、在一實施方式中，所述夾持傳動件包括螺桿、螺母、套筒和多個連桿機構(gòu)，所述螺桿的一端同軸連接所述夾持驅(qū)動電機的輸出軸，所述螺桿的另一端轉(zhuǎn)動連接于所述底座下端，所述螺母螺紋連接于所述螺桿的外周，所述套筒套設于所述螺母和所述螺桿的外周，且所述套筒通過支架安裝于所述底座下方，所述套筒內(nèi)壁與所述螺桿的非螺紋段之間設有軸承，所述連桿機構(gòu)連接于所述螺母與各所述夾持單元之間，并能夠帶動各所述夾持單元繞所述底座轉(zhuǎn)動。

11、在一實施方式中，所述底座的外周在對應各所述夾持單元的位置分別固定有一短凸臺，所述底座的下端在對應各所述夾持單元的位置分別固定有一長凸臺；所述連桿機構(gòu)包括斜連桿、長連桿、短連桿和連接塊，所述斜連桿的第一端連接于所述螺母的外周，所述斜連桿的第二端通過圓柱銷轉(zhuǎn)動連接于所述長連桿的第二端轉(zhuǎn)動連接于所述短連桿的第一端，所述短連桿的第二端轉(zhuǎn)動連接于所述連接塊的第一角部，所述長連桿的中部還轉(zhuǎn)動連接于所述長凸臺的下端，所述短凸臺轉(zhuǎn)動連接于所述連接塊的第二角部，所述夾持單元的下端連接于所述連接塊的上端。

12、在一實施方式中，所述夾持單元的縱截面為三角形，且所述夾持單元在用于接觸番茄的一側(cè)設有軟性接觸層。

13、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術取得了以下技術效果：

14、本發(fā)明提供的番茄采摘末端執(zhí)行器，夾持模塊和剪切模塊均安裝于連接模塊上，且剪切模塊位于夾持模塊上方，連接模塊的上端開口用于待采摘番茄伸入，夾持模塊用于夾持伸入連接模塊內(nèi)的待采摘番茄，剪切模塊用于切斷伸入連接模塊內(nèi)的待采摘番茄的果梗，相較于傳統(tǒng)的擰斷果梗的采摘方式，番茄采摘末端執(zhí)行器可進行任意體位采摘，減少采摘時間，減少番茄損傷，同時，可以有效地減少果蔬收割的工作量，提高生產(chǎn)率，剪切模塊的剪切端在待采摘番茄伸入連接模塊前縮回至處于回收狀態(tài)，進而避免在番茄進出連接模塊時，剪切端對番茄造成損傷，影響采摘質(zhì)量，剪切模塊的剪切端在待采摘番茄被夾持模塊夾持后能夠伸出至處于工作狀態(tài)，以實現(xiàn)對待采摘番茄的果梗剪切，在剪切完成后采摘端復位，進而使采摘端再次處于回收狀態(tài)，通過自動采摘的工作方式，大大節(jié)省了人力。

技術特征：

1.一種番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：包括夾持模塊、剪切模塊和連接模塊，所述夾持模塊和所述剪切模塊均安裝于所述連接模塊上，且所述剪切模塊位于所述夾持模塊上方，所述連接模塊的上端開口用于待采摘番茄伸入，所述夾持模塊用于夾持伸入所述連接模塊內(nèi)的待采摘番茄，所述剪切模塊用于切斷伸入所述連接模塊內(nèi)的待采摘番茄的果梗，所述剪切模塊的剪切端在待采摘番茄伸入所述連接模塊前縮回至處于回收狀態(tài)，所述剪切模塊的剪切端在待采摘番茄被所述夾持模塊夾持后能夠伸出至處于工作狀態(tài)。

2.根據(jù)權利要求1所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述連接模塊包括底座和支撐筒，所述支撐筒安裝于所述底座上端并圍繞所述底座的外周設置，所述支撐筒的側(cè)壁設有多個鏤空間隙，所述剪切模塊安裝于所述支撐筒上端，多個所述鏤空間隙與所述夾持模塊的多個夾持單元一一對應，且所述夾持單元的下端轉(zhuǎn)動連接于所述鏤空間隙內(nèi)，所述夾持單元的驅(qū)動端安裝于所述底座的下端，并能夠帶動多個所述夾持單元向相互靠近或遠離的方向轉(zhuǎn)動。

3.根據(jù)權利要求2所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述底座為圓形，所述支撐筒為圓柱狀。

4.根據(jù)權利要求2所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述連接模塊還包括刀片安裝座，所述刀片安裝座安裝于所述支撐筒的上端，且所述刀片安裝座的中部設有用于待采摘番茄伸入的通孔；所述剪切模塊包括剪切驅(qū)動電機、剪切傳動件和多個刀片，多個所述刀片組成所述剪切模塊的剪切端，所述剪切驅(qū)動電機安裝于所述刀片安裝座的下端，所述剪切傳動件安裝于所述刀片安裝座的上端，多個所述刀片均安裝于所述刀片安裝座的上端并分別與所述剪切傳動件傳動連接。

5.根據(jù)權利要求4所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述剪切傳動件為內(nèi)齒輪；所述刀片包括嚙合段和剪切段，所述嚙合段通過銷柱轉(zhuǎn)動連接于所述刀片安裝座上，且所述嚙合段連接所述剪切段的一端，所述剪切段的另一端向遠離所述嚙合段的方向延伸，且所述嚙合段外周的齒能夠與所述內(nèi)齒輪內(nèi)圈嚙合，所述剪切驅(qū)動電機與其中一個所述刀片的所述嚙合段連接，所述內(nèi)齒輪和所述剪切驅(qū)動電機能夠帶動各所述刀片同步轉(zhuǎn)動，且所述剪切段完全位于所述刀片安裝座上端面時，所述刀片處于所述回收狀態(tài)，所述剪切段轉(zhuǎn)動至位于所述通孔上方時，所述刀片處于所述工作狀態(tài)。

6.根據(jù)權利要求5所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：多個所述刀片在所述內(nèi)齒輪內(nèi)圈均勻排列，且所述內(nèi)齒輪的內(nèi)圈上沿包裹有一圈橡膠層。

7.根據(jù)權利要求2所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述夾持模塊包括夾持驅(qū)動電機、夾持傳動件和多個所述夾持單元，多個所述夾持單元圍成一夾爪，所述夾持驅(qū)動電機安裝于所述底座的下端，所述夾持傳動件的輸入端連接所述夾持驅(qū)動電機的輸出端，所述夾持傳動件的輸出端連接各所述夾持單元，所述夾持驅(qū)動電機能夠驅(qū)動所述夾持傳動件動作，并使所述夾持傳動件帶動多個所述夾持單元向靠近或遠離的方向轉(zhuǎn)動。

8.根據(jù)權利要求7所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述夾持傳動件包括螺桿、螺母、套筒和多個連桿機構(gòu)，所述螺桿的一端同軸連接所述夾持驅(qū)動電機的輸出軸，所述螺桿的另一端轉(zhuǎn)動連接于所述底座下端，所述螺母螺紋連接于所述螺桿的外周，所述套筒套設于所述螺母和所述螺桿的外周，且所述套筒通過支架安裝于所述底座下方，所述套筒內(nèi)壁與所述螺桿的非螺紋段之間設有軸承，所述連桿機構(gòu)連接于所述螺母與各所述夾持單元之間，并能夠帶動各所述夾持單元繞所述底座轉(zhuǎn)動。

9.根據(jù)權利要求8所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述底座的外周在對應各所述夾持單元的位置分別固定有一短凸臺，所述底座的下端在對應各所述夾持單元的位置分別固定有一長凸臺；所述連桿機構(gòu)包括斜連桿、長連桿、短連桿和連接塊，所述斜連桿的第一端連接于所述螺母的外周，所述斜連桿的第二端通過圓柱銷轉(zhuǎn)動連接于所述長連桿的第一端，所述長連桿的第二端轉(zhuǎn)動連接于所述短連桿的第一端，所述短連桿的第二端轉(zhuǎn)動連接于所述連接塊的第一角部，所述長連桿的中部還轉(zhuǎn)動連接于所述長凸臺的下端，所述短凸臺轉(zhuǎn)動連接于所述連接塊的第二角部，所述夾持單元的下端連接于所述連接塊的上端。

10.根據(jù)權利要求7所述的番茄采摘末端執(zhí)行器，其特征在于：所述夾持單元的縱截面為三角形，且所述夾持單元在用于接觸番茄的一側(cè)設有軟性接觸層。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種番茄采摘末端執(zhí)行器，涉及農(nóng)業(yè)自動化技術領域，包括夾持模塊、剪切模塊和連接模塊，夾持模塊和剪切模塊均安裝于連接模塊上，且剪切模塊位于夾持模塊上方，連接模塊的上端開口用于待采摘番茄伸入，夾持模塊用于夾持伸入連接模塊內(nèi)的待采摘番茄，剪切模塊用于切斷伸入連接模塊內(nèi)的待采摘番茄的果梗，剪切模塊的剪切端在待采摘番茄伸入連接模塊前縮回至處于回收狀態(tài)，剪切模塊的剪切端在待采摘番茄被夾持模塊夾持后能夠伸出至處于工作狀態(tài)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)番茄的自動采摘，提高采摘效率，節(jié)省人力。

技術研發(fā)人員：何亞銀,陳禮軍,雷遠航,任志貴,徐晉鋒,王軍利
受保護的技術使用者：陜西理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2