[實(shí)用新型]一種夾剪一體式采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220677055.2
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN203057880U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉繼展;馬凡鐘
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B25J15/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

????本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種夾剪一體式采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器主要包括直接剪切式、果實(shí)夾持式、果梗夾持式三個大類。直接剪切式末端執(zhí)行器僅具有剪切動作，通過對果梗直接切斷，使果實(shí)直接落地或通過軟管等接果進(jìn)行收儲（Shinsuke?Kitamura，Koichi?Oka.?Recognition?and?Cutting?System?of?Sweet?Pepper?for?Picking?Robot?in?Greenhouse?Horticulture.?Proceedings?of?the?IEEE?International?Conference?on?Mechatronics?&?Automation,?2005:1807-1812.）；果實(shí)夾持式末端執(zhí)行器通過手指可靠夾持果實(shí)，再以切割等方式完成對果、梗的分離(M.?Monta,?N.?Kondo,?K.C.?Ting.?End-Effectors?for?Tomato?Harvesting?Robot.?Artificial?Intelligence?Review,?1998,?12:?11-25;??Michael?W.?Hannan,?Thomas?F.?Burks.?Current?Developments?in?Automated?Citrus?Harvesting.?ASAE/CSAE?Annual?International?Meeting,?2004:?1-10.?)；果梗夾持式末端執(zhí)行器則通過夾持并剪斷果梗實(shí)現(xiàn)采摘(D.?M.?Bulanon,?T.?Kataoka.?Fruit?Detection?System?and?an?End?Effector?for?Robotic?Harvesting?of?Fuji?Apples.?Agric?Eng?Int:?CIGR?Journal,?12(1):?203-210;?Seiichi??Arima,?Naoshi?Kondo,?Hiroshi?Nakamura.?Development?of?Robotic?System?for?Cucumber?Harvesting.?JARQ,?1996,30:233-238.?)；其中直接切斷式末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單，但果實(shí)落地的損傷嚴(yán)重，而軟管接果受到植株冠層內(nèi)有限空間的限制，并當(dāng)多數(shù)情況下末端執(zhí)行器姿態(tài)無法保證軟管口位于果實(shí)正下方時，造成接果的失敗；果實(shí)夾持式末端執(zhí)行器夾持可靠，果實(shí)姿態(tài)穩(wěn)定，利于后續(xù)果、梗分離作業(yè)和果實(shí)的回收，但保證果實(shí)損傷的柔性夾持必須基于力、滑動等感知的反饋與伺服控制，裝備成本高且可靠性差，控制難度過大；果梗夾持式末端執(zhí)行器有效避免了夾持對果實(shí)的損傷，對于果、梗連接力較佳的果實(shí)類型及成熟期而言，具有突出優(yōu)勢，但目前開發(fā)的果梗夾持式末端執(zhí)行器分別由單獨(dú)動力實(shí)現(xiàn)果梗的夾持和切割，造成末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與控制仍然較復(fù)雜，且作業(yè)效率和成功率受限。

發(fā)明內(nèi)容

????為了克服現(xiàn)有溫室果蔬機(jī)器人采摘后收集與溫室現(xiàn)場運(yùn)輸裝備的不足，本實(shí)用新型提供一種夾剪一體式采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人采摘中對果梗的夾持和剪切一體化作業(yè)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種夾剪一體式采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于：所述末端執(zhí)行器由單電機(jī)傳動系統(tǒng)和夾剪一體指端結(jié)構(gòu)組成，由單電機(jī)傳動系統(tǒng)、夾剪一體指端結(jié)構(gòu)組成：所述單電機(jī)傳動系統(tǒng)包括安裝座、殼體、前蓋、擺桿、雙向螺桿、滑套、左旋螺母、右旋螺母，電機(jī)軸端錐齒輪、螺桿軸間錐齒輪和電機(jī)；電機(jī)固定于殼體上，電機(jī)軸端錐齒輪固定于電機(jī)的輸出軸上；雙向螺桿具有對稱的左旋和右旋兩段螺紋，雙向螺桿的兩端通過滾動軸承支撐于殼體上，螺桿軸間錐齒輪固定于雙向螺桿的左旋螺紋和右旋螺紋之間并與電機(jī)軸端錐齒輪嚙合；兩擺桿的一端對稱鉸接于殼體上，兩滑套分別安裝于兩擺桿上并能相對于擺桿滑動，兩滑套分別于左旋螺母和右旋螺母鉸接，左旋螺母和右旋螺母對稱安裝于雙向螺桿的左旋螺紋和右旋螺紋上組成螺旋傳動。

所述夾剪一體指端結(jié)構(gòu)包括固定板、左刀刃、左夾持面、右夾持面、螺柱、彈簧和右刀刃；左刀刃和右刀刃分別固定于兩擺桿的前端，固定板與左刀刃固定，固定板上開有兩互相平行的通孔，左夾持面內(nèi)側(cè)開有兩互相平行的螺紋孔，兩螺柱分別穿過固定板上的兩通孔并旋緊于左夾持面內(nèi)側(cè)的螺紋孔內(nèi)，兩螺柱上位于固定板和左夾持面之間的部分分別套有彈簧。

所述前蓋固定于殼體的前端，前蓋上沿平行雙向螺桿方向開有長通槽，兩擺桿自長通槽伸出，長通槽約束兩擺桿在平行于雙向螺桿的同一平面內(nèi)運(yùn)動。