[發明專利]采摘手爪

有效

• 申請號: 201410028409.4
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103782725A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 馮青春;王秀;馬偉;鄒偉;范鵬飛
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及農業智能裝備技術領域，尤其涉及一種用于自動采摘水果的采摘手爪。

背景技術

為了降低果蔬采摘勞動強度，提高生產效率，人們開始研究開發采摘機器人。采摘手爪作為采摘機器人的關鍵部件之一，功能在于將目標果實夾持后將其從果上與作物分離開來。然而由于采摘手爪操作對象為生長于作物莖桿的成熟果實，普遍具有姿態形狀各異、表皮柔嫩易損以及果實簇狀聚集等特點，要求采摘手爪需具備柔性夾持和可適應對不同大小和姿態果實操作的特征，在技術開發角度需要對采摘手爪構型設計、自動控制以及材料應用等方面進行綜合研究。

目前采摘機器人采用的采摘手爪從夾持方式區分主要有兩類：果實夾持和果柄夾持。果實夾持和主要通過一對可張合的手指對球形果實進行夾持，

手指內側裝有橡膠墊以防止果實被夾傷。果柄夾持主要針對果實表皮柔嫩易損的果實（如草莓）采用夾持其果柄的方式，對果實進行操作，防止對果實的剛性損傷。還有采用橡膠手指在高壓氣源作用下彎曲的方式，實現對果實（如黃瓜）的果體夾持。果實分離方式多采用切割果柄，利用激光、電熱絲以及刀片等手段將果實與作物連接處的果柄切斷，實現將果實分離出來。

上述的采摘手爪只能采摘某一類果實，對于某些生長特性特殊的果實，便無法很好地使用上述采摘手爪，如番茄。

番茄果實具有簇生短柄的特征，主要表現為其多為2-5個大小不一的果實相互接觸、聚集成串，姿態各異，且其果柄較短容易被果實遮擋，無法對果柄精確定位。果實之間相互接觸，上述中手指型夾持方式，由于目標果實周圍沒有足夠空間容納手指，因此不適用于對番茄采摘。此外番茄果柄無法準確定位，果柄切割的分離方式也不適用于番茄采摘。然而成熟番茄果柄與果實結合處形成的離層組織，有利于通過旋擰的方式對其進行采摘。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于自動采收番茄等果實的采摘手爪，以實現對簇狀生長果實的旋擰式采摘操作。

為了實現上述目的，本發明的采摘手爪包括：

果實吸附器，用于吸附目標果實；

果實夾持器，與所述果實吸附器連接并與所述果實吸附器配合，用于夾持所述目標果實；

果實旋擰器，與所述果實夾持器連接，并與所述果實吸附器、果實夾持器配合，用于旋擰所述目標果實，使得所述目標果實與作物分離。

優選地，所述果實夾持器包括：伸縮氣缸，所述伸縮氣缸的活塞桿自由端與一用于包覆所述目標果實的套筒連接。

優選地，所述筒底部對稱安裝有一對軸承座，軸承座內嵌入直線軸承。

優選地，所述果實夾持器還包括導向桿，所述導向桿一端穿過所述套筒底部與一用于固定所述果實吸附器的支撐件連接，另一端與一大齒輪連接，所述導向桿與所述直線軸承配合，用于引導所述套筒在所述導向桿上滑動。

優選地，所述套筒內設置有多組氣囊結構，所述氣囊結構均勻分布在所述套筒的內壁上。

優選地，所述果實旋擰器包括旋擰電機，所述旋擰電機的輸出軸端部設有一小齒輪，所述小齒輪與所述大齒輪嚙合，所述大齒輪設置在所述伸縮氣缸上。

優選地，所述大齒輪與所述伸縮氣缸之間設置有一軸承。

優選地，所述軸承上靠近所述伸縮氣缸的一面設置有軸承端蓋，背離所述伸縮氣缸的一面設置有壓蓋，所述軸承端蓋與所述壓蓋通過螺釘連接，實現對所述大齒輪和所述軸承的軸向定位，所述伸縮氣缸通過其自身前段安裝螺紋與所述軸承端蓋固定。

優選地，還包括一安裝法蘭結構，所述安裝法蘭結構用于固定該采摘手爪。

本發明的采摘手爪采用旋擰式果實分離方法，有效解決了以番茄為代表的簇生短柄類果實果柄姿態各異無法準確定位，不能準確切割分離的問題。通過氣囊包覆方式實現對果實表面的柔性夾持，既可以防止剛性夾持對果實表皮的損傷，同時氣囊可以對不同外形的果實充分施加相同的擠壓力，提高了采摘手爪的通用性和安全性。本發明的采摘手爪結構簡潔、制造成本低、控制簡單。

附圖說明

圖1為本發明實施例的采摘手爪的套筒伸出狀態圖；

圖2為本發明實施例的采摘手爪軸向剖視圖；

圖3為本發明實施例的采摘手爪的套筒收縮狀態圖。

具體實施方式

為使發明型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合發明型實施例中的附圖，對發明型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。