本發(fā)明涉及柑橘采摘領(lǐng)域，具體涉及一種柑橘無損采摘末端執(zhí)行器。

背景技術(shù)：

0、技術(shù)背景

1、柑橘是世界上產(chǎn)量最大的水果類別之一，也是全球最重要的經(jīng)濟作物之一，在中國不僅是主要的鮮食消費果品，而且是國內(nèi)種植面積最大、產(chǎn)量最高的水果之一。作為勞動和技術(shù)密集型農(nóng)產(chǎn)品，柑橘產(chǎn)業(yè)在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系中占據(jù)重要地位。研制和使用柑橘采摘機器人能夠緩解勞動力短缺問題，通過自動化技術(shù)降低勞動強度，提高采摘質(zhì)量和速度，從而推動柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并增強其市場競爭力，長遠看能推動柑橘產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、自動化奠定基礎(chǔ)，鞏固并提升其在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位。

2、采摘機器人末端執(zhí)行器是采摘機器人關(guān)鍵部件之一，因此研發(fā)高效適用的柑橘采摘末端執(zhí)行器對于柑橘采摘機器人提高采摘效率具有重要意義。目前的柑橘采摘末端執(zhí)行器大多數(shù)都是夾持果實剪切果柄的方式采摘柑橘，這種方式對機器人視覺識別精度要求高，要準確定位果實和果柄位置后完成剪切。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氣吸式柑橘無損采摘末端執(zhí)行器，可以實現(xiàn)快速吸入柑橘的同時，無需準確定位果柄，可以實現(xiàn)快速剪切果柄，采摘柑橘的同時能保護柑橘不受刀片損傷，達到無損采摘，同時提高柑橘采摘效率。

2、為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種氣吸式柑橘無損采摘末端執(zhí)行器，包括氣吸式主殼體、金屬舵盤、齒輪、舵機、舵機固定架、舵機罩殼、橡膠吸盤、固定圈、過濾網(wǎng)、刀片、末端執(zhí)行器支撐架、軟管、單向閥外殼、單向閥撥片；所述氣吸式主殼體在，所述舵機共兩個，兩個舵機對稱安裝在氣吸式主殼體上下表面，舵機輸出軸安裝有金屬舵盤和齒輪，兩組齒輪帶動兩塊刀片往復(fù)運動進行切割果柄和復(fù)位。

3、優(yōu)選的，所述金屬舵盤安裝在舵機輸出軸上，金屬舵盤和舵機輸出軸上有螺紋孔，通過螺釘將金屬舵盤固定在舵機輸出軸上。

4、優(yōu)選的，所述齒輪安裝在金屬舵盤上，齒輪和金屬舵盤上有4個分布均勻的螺紋孔，通過螺釘將齒輪固定在金屬舵盤上。

5、優(yōu)選的，所述舵機安裝在氣吸式主殼體上，氣吸式主殼體的上下表面設(shè)置有舵機安裝位置和固定舵機的螺紋孔，通過螺釘和舵機固定架將舵機分別固定在氣吸式主殼體的上下表面。

6、優(yōu)選的，所述舵機罩殼安裝在舵機外側(cè)，舵機罩殼的側(cè)耳上設(shè)置有螺紋孔，通過螺釘將上下兩個舵機罩殼固定在一起。

7、優(yōu)選的，所述氣吸式主殼體內(nèi)部設(shè)有環(huán)形凸臺，環(huán)形凸臺圓周均勻分布的螺紋孔。

8、優(yōu)選的，所述橡膠吸盤的中間開有圓孔，過中間圓孔將橡膠吸盤內(nèi)部剪裁為均勻的多片扇形，其外緣圓周未被剪裁；橡膠吸盤的的中間圓孔直徑和扇形分辨數(shù)量取決于采摘的果實大小和吸力。

9、優(yōu)選的，所述橡膠吸盤和固定圈沿圓周均勻分布的通孔，橡膠吸盤和固定圈通過螺釘固定在環(huán)形凸臺上。

10、?優(yōu)選的，所述過濾網(wǎng)直徑小于吸風(fēng)機連接管接頭內(nèi)徑1~2?mm，過濾網(wǎng)安裝在吸風(fēng)機連接管接頭內(nèi)部，一側(cè)由氣吸式主殼體內(nèi)部的過濾網(wǎng)定位凸臺進行定位，另一側(cè)通過安裝的吸風(fēng)機連接圓管將過濾網(wǎng)卡緊固定。

11、優(yōu)選的，所述刀片安裝在氣吸式主殼體刀片安裝位置內(nèi)部，氣吸式主殼體刀片安裝位置的內(nèi)部設(shè)置有刀片運動軌道，刀片安裝在運動軌道上的同時刀片上的齒條與安裝在舵機上的齒輪嚙合，以保證刀片不脫離軌道。

12、優(yōu)選的，所述末端執(zhí)行器支撐架安裝在末端執(zhí)行器支撐架安裝側(cè)耳內(nèi)部，末端執(zhí)行器支撐架安裝側(cè)耳上設(shè)置有螺紋孔，當末端執(zhí)行器支撐架安裝在末端執(zhí)行器安裝架側(cè)耳內(nèi)部時，通過螺釘將末端執(zhí)行器安裝架固定。

13、優(yōu)選的，所述軟管安裝在氣吸式主殼體的果實輸送管道上，通過手柄喉箍將軟管與氣吸式主殼體連接固定。

14、優(yōu)選的，所述單向閥外殼與軟管連接，通過手柄喉箍將單向閥外殼與軟管連接固定，同時單向閥的輸出口與收集裝置的輸入口管道使用手柄喉箍連接固定。

15、優(yōu)選的，所述單向閥撥片安裝在單向閥外殼內(nèi)部，通過螺絲釘單向閥撥片固定在單向閥撥片活動槽內(nèi)。

16、優(yōu)選的，所述過濾網(wǎng)安裝在氣吸式主殼體內(nèi)部吸風(fēng)機連接管接頭前端面上，所述刀片安裝在氣吸式主殼體刀片安裝位置內(nèi)部，所述末端執(zhí)行器支撐架安裝在末端執(zhí)行器支撐架安裝側(cè)耳內(nèi)部，所述軟管安裝在氣吸式主殼體的果實輸送管道上，所述單向閥外殼與軟管連接，所述單向閥撥片安裝在單向閥外殼內(nèi)部。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種氣吸式柑橘無損采摘末端執(zhí)行器，具備以下有益效果：本發(fā)明利用外接的吸風(fēng)機使氣吸式主殼體內(nèi)部形成低氣壓環(huán)境，在壓力差的作用下靠近末端執(zhí)行器吸入口的柑橘能夠被快速吸入氣吸式主殼體內(nèi)部；采用更換不同規(guī)格的橡膠吸盤可以調(diào)節(jié)柑橘吸入口徑的大小和吸入口徑處的壓力差，以適應(yīng)不同品種和不同尺寸柑橘采摘；采摘作業(yè)時，當氣吸式主殼體的柑橘吸入口靠近柑橘時，在壓力差的作用下柑橘會被快速的吸入氣吸式主殼體內(nèi)部，此時兩個舵機驅(qū)動兩塊刀片向中間移動實現(xiàn)快速剪切柑橘的果柄，分離的柑橘會從軟管進入收集框內(nèi)，剪切完成后刀片在舵機的驅(qū)動下快速復(fù)位。本發(fā)明采用的方法無需準確定位柑橘果實和果柄，采摘效率高，并且在剪切柑橘果柄時在壓力差的作用下刀片不會觸碰到柑橘，以此實現(xiàn)柑橘的無損采摘。

技術(shù)特征：

1.一種氣吸式柑橘采摘末端執(zhí)行器，其特征在于，包括舵機罩殼(1)、舵機固定架(2)、齒輪(3)、金屬舵盤(4)、舵機(5)、氣吸式主殼體(6)、刀片(7)、固定圈(8)、橡膠吸盤(9)、過濾網(wǎng)(10)、末端執(zhí)行器支撐架(11)、軟管(12)、單向閥外殼(13)、單向閥撥片(14)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣吸式柑橘采摘末端執(zhí)行器，其特征在于，所述刀片(7)設(shè)有圓弧形的刃口，刀片(7)上靠近舵機的一側(cè)設(shè)有直齒，刀片上的直齒與齒輪(3)的齒形一樣，可嚙合傳動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣吸式柑橘采摘末端執(zhí)行器，其特征在于，所述橡膠吸盤(9)的中間開有圓孔，過中間圓孔將橡膠吸盤內(nèi)部剪裁為均勻的多片扇形，其外緣圓周未被剪裁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣吸式柑橘采摘末端執(zhí)行器，其特征在于，所述橡膠吸盤(9)邊緣部分均勻分布著安裝孔，橡膠吸盤(9)被固定圈(8)固定在氣吸式主殼體(6)內(nèi)部的環(huán)形凸臺(17)上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種氣吸式柑橘無損采摘末端執(zhí)行器和采摘方法，包括氣吸式主殼體、金屬舵盤、齒輪、舵機、舵機固定架、舵機罩殼、橡膠吸盤、固定圈、過濾網(wǎng)、刀片、末端執(zhí)行器支撐架、軟管、單向閥外殼、單向閥撥片；所述舵機對稱安裝在氣吸式主殼體上下表面，所述橡膠吸盤安裝在氣吸式主殼體內(nèi)部環(huán)形凸臺上，所述刀片安裝在氣吸式主殼體刀片安裝位置上，所述刀片的齒形與齒輪嚙合；采摘作業(yè)時，外接的吸風(fēng)機使氣吸式主殼體內(nèi)部形成低氣壓環(huán)境，在壓力差的作用下靠近末端執(zhí)行器口部的柑橘被快速吸入氣吸式主殼體內(nèi)部，此時舵機驅(qū)動刀片快速剪切果柄，分離的柑橘沿著軟管進入收集裝置；本發(fā)明采用的方法無需準確定位柑橘果實和果柄，采摘效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：王輝,李鑫,郭城,閆一飛,劉澳,程佳慧,蔡榮飛,劉莉滋
受保護的技術(shù)使用者：重慶三峽學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2