一種自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，具體說涉及農業(yè)果蔬采摘機器人末端執(zhí)行器的開發(fā)領域，特別是球形水果采摘機器人末端執(zhí)行器的技術領域。
【背景技術】
[0002]農業(yè)信息化是我國進入21世紀后建設現代農業(yè)的重大戰(zhàn)略選擇，是實現農業(yè)現代化的重要內容。數字農業(yè)作為農業(yè)信息化的組成部分，其科技創(chuàng)新與應用實踐，將引領我國現代農業(yè)的快速發(fā)展。農業(yè)智能控制技術則是實現數字農業(yè)的標志。然而，在水果生產中，采摘作業(yè)是其中最耗時、最費力的一個環(huán)節(jié)，其費用約占成本的50%?70%。水果采摘機器人是農業(yè)機器人的重要類型，它能夠降低工人勞動強度和生產費用，具有很大發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003]目前，大部分的采摘執(zhí)行器分離果樹與果實的方式大體分為兩類，第一類，強行拉斷果梗，來實現果實與果樹的分離；第二類，先用夾具加緊果實，再通過剪刀、鋸條、高壓水槍、激光等工具，切斷果梗，從而將水果從果樹上采摘下來。對于第一類采摘末端，容易拉斷其他枝條，對果樹的傷害較大。而第二類采摘執(zhí)行末端也存在比較致命的缺點:其一，執(zhí)行器在切斷果梗之前，要先用夾具夾住果實，夾具的力很難控制，過小會導致果實的脫落，過大則會損壞水果；其二要牢牢抓住果實，那么對圖像處理以及采摘點的控制要求較高，微小的誤差都會導致采摘的失敗。而過多的傳感器會使得控制變得復雜、繁瑣。
【實用新型內容】
[0004]為了克服現有采摘執(zhí)行器在容易拉斷夾具和容易破壞水果方面的不足，本實用新型提供一種自適應式柔性水果采摘末端執(zhí)行器，該執(zhí)行器不僅可以有效地保護植株，而且對精度、控制要求低，有效的保證了采摘效率。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]一種自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，包括執(zhí)行器主體、刀片、固定法蘭、果實容器、曲柄搖桿機構和驅動曲柄搖桿機構擺動的驅動器；
[0007]所述執(zhí)行器主體通過不少于一個的光桿與固定法蘭滑動式相連；
[0008]所述刀片固定設置在執(zhí)行器主體上；
[0009]所述果實容器與執(zhí)行器主體相連，所述果實容器與執(zhí)行器主體上的果實落口相連通；所述果實容器位于刀片的正下方；
[0010]所述驅動器固定設置在執(zhí)行器主體上；所述驅動器的輸出軸連接曲柄搖桿機構。[0011 ] 進一步改進，本實用新型中的曲柄搖桿機構采用現有技術的曲柄搖桿機構也能實現本實用新型的發(fā)明目的，本實用新型優(yōu)先采取下述結構的曲柄搖桿機構。
[0012]本實用新型中的曲柄搖桿機構包括第一連桿、第二連桿和擺桿；所述第一連桿的一端連接驅動器的輸出軸。另一端轉動連接第二連桿的一端；第二連桿的另一端轉動連接擺桿。本實用新型曲柄搖桿機構中在工作時，當外部機械臂帶動執(zhí)行器接近水果后，擺桿以較慢的角速度旋轉，如果碰到果梗，則會拉近執(zhí)行器，當果?？拷镀瑫r擺桿又會以較快的角速度旋轉，進而剪斷果梗，此時果實正好落入果實容器中。
[0013]進一步改進，擺桿的前端呈圓弧狀。本實用新型中擺桿的前端設置成圓弧狀作用是，為了更好的適應水果的形狀，以及防止在拉近執(zhí)行器過程中，果實脫落。
[0014]進一步改進，執(zhí)行器還包括壓簧；壓簧套在光桿上；壓簧的一端與光桿上的臺階面接觸，另一端與執(zhí)行器主體接觸。本實用新型中的壓簧可以保證采摘完水果后，執(zhí)行器主體回到初始位置。
[0015]進一步改進，所述光桿的數量為三；所述光桿呈直線型設置；所述壓簧套裝在位于中間的光桿上。本實用新型中優(yōu)先選用這樣的設計可以讓執(zhí)行器主體更加穩(wěn)定。
[0016]進一步改進，所述驅動器為電機。
[0017]本實用新型與現有技術相比，其有益效果是:
[0018]1、能較好地吸收機器人視覺與機械臂的控制誤差，采摘成功率高。2、驅動與控制方式簡單，采摘作業(yè)速度較高。3、通用性好，可以滿足不同類型球形水果的采摘的要求。4、用于切除果梗的刀片固定在位于果實容器上方的執(zhí)行器本體框架上，這樣可以避免果實在果實容器上方以外的地方落下來而造成的采摘失敗；這種設計也解決了夾具容易劃傷水果表皮的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的裝配立體圖。
[0020]圖2是本實用新型剖視圖。
[0021]圖3是實施例的立體圖。
[0022]圖中，1.固定法蘭；2.驅動器；3.第一連桿；4.第二連桿；5.擺桿；6.果實容器；7.執(zhí)行器主體；8.光桿；9.刀片；10.壓簧；11.水果。
【具體實施方式】
[0023]下面對本實用新型技術方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。
[0024]為使本實用新型的內容更加明顯易懂，以下結合附圖1-圖3和【具體實施方式】做進一步的描述。
[0025]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]實施例:
[0027]如圖1、2為本實用新型的裝配立體圖；包括執(zhí)行器主體7、刀片9、固定法蘭1、果實容器6、曲柄搖桿機構和驅動器2 ;
[0028]曲柄搖桿機構包括第一連桿3、第二連桿4和擺桿5。
[0029]在圖1，2中，固定法蘭I的一面由螺釘連接到機械臂的末端，另一面通過三根光桿8與執(zhí)行器主體7相連接，執(zhí)行器主體7可以沿著光桿8的方向滑動。在中間一根光桿8上裝有一個彈性系數很小的壓簧10，它可以保證在刀片9剪斷果梗后及時帶動執(zhí)行器主體7回到初始位置。在執(zhí)行器主體7的上方裝有一個電機，它的等速旋轉運動經第一連桿3、第二連桿4后，轉化為擺桿5的變速擺動。其中，電機軸與第一連桿3固結在一起，第一連桿3隨電機軸一起轉動。第一連桿3和第二連桿4通過鉸鏈連接，他們之間可以相對轉動。擺桿5與第二連桿4之間同樣通過鉸鏈連接，而擺桿5同時又通過銷和執(zhí)行器主體7連接，這樣擺桿5便可以繞銷的中心回轉。刀片9固定在執(zhí)行器主體7上，在刀片9的正下方放有一個果實容器6。
[0030]由于采用了曲柄搖桿機構，就可以在電機勻速轉動下實現擺桿的不同速度。
[0031]下面結合實施例對本實用新型做進一步詳細描述:
[0032]如圖3所示，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0033]利用該執(zhí)行器進行采摘時，具體分為四步:
[0034]第一步、機械臂帶著執(zhí)行器一起運動到離目標果實適當位置處。
[0035]第二步、電機轉動，帶動擺桿5緩慢旋轉，并拉著執(zhí)行器主體7向目標果實靠攏。
[0036]第三步、當果實靠近刀片9時，擺桿5快速旋轉，剪短果梗。
[0037]第四步、剪短果梗后，執(zhí)行器主體7橫向只受壓簧推力，在該力作用下，執(zhí)行器主體回到初始位置。
[0038]在圖3中，在機械臂的驅動下，執(zhí)行器被帶到離果實一定距離的地方，這時電機旋轉，帶動第一連桿3，第二連桿4，擺桿5運動(見圖3)。擺桿5有一定的弧度，不至于讓果實滑落。擺桿5起初緩慢轉動，當旋轉一定角度后，就會接觸到果梗，如果再繼續(xù)旋轉，執(zhí)行器主體7便會沿光桿8向靠近果實的方向滑動。當擺桿5靠近刀片9時，擺桿5以較快速度剪斷果梗，水果落入果實容器6中，這時擺桿5不受果梗給它的作用力。在壓簧10的作用下，執(zhí)行器主體7被拉回到初始位置。到此為止，執(zhí)行器完成它的一次采摘任務。
[0039]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。
【主權項】
1.一種自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，其特征在于，包括執(zhí)行器主體(7)、刀片(9)、固定法蘭(I)、果實容器￠)、曲柄搖桿機構和驅動曲柄搖桿機構擺動的驅動器(2); 所述執(zhí)行器主體(7)通過不少于一個的光桿(8)與固定法蘭(I)滑動式相連； 所述刀片(9)固定設置在執(zhí)行器主體(7)上； 所述果實容器(6)與執(zhí)行器主體(7)相連，所述果實容器(6)與執(zhí)行器主體(7)上的果實落口相連通；所述果實容器(6)位于刀片(9)的正下方； 所述驅動器(2)固定設置在執(zhí)行器主體(7)上；所述驅動器(2)的輸出軸連接曲柄搖桿機構。
2.如權利要求1所述的自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，其特征在于，所述曲柄搖桿機構包括第一連桿(3)、第二連桿(4)和擺桿(5);所述第一連桿(3)的一端連接驅動器(2)的輸出軸；另一端轉動連接第二連桿(4)的一端；第二連桿(4)的另一端轉動連接擺桿(5)。
3.如權利要求2所述的自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，其特征在于，所述擺桿(5)的前端呈圓弧狀。
4.如權利要求1所述的自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，其特征在于，所述執(zhí)行器還包括壓簧(10);所述壓簧(10)套在光桿⑶上；壓簧(10)的一端與光桿⑶上的臺階面接觸，另一端與執(zhí)行器主體(X)接觸。
5.如權利要求4所述的自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，其特征在于，所述光桿(8)的數量為三；所述光桿(8)呈直線型設置；所述壓簧(10)套裝在位于中間的光桿(8)上。
6.如權利要求1所述的自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，其特征在于，所述驅動器(2)為電機。
【專利摘要】本實用新型公開一種自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器；所要解決的技術問題是：現有采摘執(zhí)行器在容易拉斷夾具和容易破壞水果方面的不足。采用的技術方案是：一種自適應式柔性水果采摘執(zhí)行器，包括執(zhí)行器主體、刀片、固定法蘭、果實容器、曲柄搖桿機構和驅動曲柄搖桿機構擺動的驅動器；執(zhí)行器主體通過不少于一個的光桿與固定法蘭滑動式相連；刀片固定設置在執(zhí)行器主體上；果實容器與執(zhí)行器主體相連，果實容器與執(zhí)行器主體上的果實落口相連通；果實容器位于刀片的正下方；驅動器固定設置在執(zhí)行器主體上；驅動器的輸出軸連接曲柄搖桿機構。優(yōu)點：能較好地吸收機器人視覺與機械臂的控制誤差，采摘成功率高。驅動與控制方式簡單，采摘作業(yè)速度較高。
【IPC分類】A01D46-30
【公開號】CN204272703
【申請?zhí)枴緾N201420696313
【發(fā)明人】時光, 李國利, 徐劍鋒, 張愷鈺, 劉登, 楊世亮
【申請人】金陵科技學院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月19日