[發明專利]番茄果實串收獲機械手末端執行器及其方法

有效

• 申請號: 201611045900.3
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106717546B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 梁喜鳳;金超杞;章艷;王永維
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: A01D46/253
• 分類號: A01D46/253
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高;傅朝棟

本發明公開了一種番茄果實串收獲機械手末端執行器，包括T形架、切割機構、夾持機構和控制系統,切割機構安裝在T形架上方，夾持機構安裝在T形架的前下方；夾持機構由步進電動驅動左、右夾持臂雙向運動，通過夾持機構的左、右夾持臂夾住果實的主果梗，夾持力通過壓電傳感器感知并利用控制器設定，保證了夾持可靠且不夾斷果梗；切割機構由上半刀、下半刀、刀軸構成剪刀，通過氣缸驅動上半刀、下半刀張開和剪切，實現果實串與番茄主莖的分離，避免了通過拉拽采摘影響整株番茄后期生長；整個采摘過程由控制系統控制完成，實現了自動化。本發明結構緊湊，工作可靠，適應不同品種番茄成串采摘要求，為番茄果實串收獲機器人提供了性能優良的末端執行器。

技術領域

本發明屬于農業機械領域，具體涉及一種番茄果實串收獲機械手末端執行器及其方法。

背景技術

目前，中國番茄的種植、加工和出口都處于持續增長狀態，經過20多年的發展，中國已經成為全球最重要的番茄制品生產國和出口國，是繼美國、歐盟之后的第三大生產地區和第一大出口國。番茄主要作業果醬加工原理的加工番茄和作業蔬菜水果的鮮食番茄。加工番茄果實相對結實不易損傷，我國加工番茄的收獲已基本實現機械化；鮮食番茄在我國是一種普及率很高的果蔬，但由于鮮食番茄果皮稚嫩，極易發生機械損傷，番茄的采摘主要是以人工采摘，勞動強度大、效率低，難以實現完成采摘任務。隨著城鎮化建設、農村勞動力逐漸向工業和服務業轉移，農業生產勞動力缺乏、人工成本高已現實，實現鮮食番茄機械化收獲是解決農業勞動力不中的有效途徑。另外，鮮食番茄成串采摘不僅保持了其新鮮度，貯運方便，同時可以提高產品的商業價質。因此，鮮食番茄生產特別需要一種能夠實現果實串整串采摘的機器人，而末端執行器是采摘機器人的果實串采收的具體執行部件。

發明內容

本發明的目的是為了克服鮮食番茄人工采收的缺點和目前缺乏采摘機械的突出生產問題，并提供一種番茄果實串收獲機械手末端執行器及其方法，實現鮮食番茄機械化成串采摘。

本發明解決技術問題所采取的技術方案是：

番茄果實串收獲機械手末端執行器，包括T形架、切割機構、夾持機構和控制系統,切割機構安裝在T形架上方，夾持機構安裝在T形架的前下方；

夾持機構包括左旋滑塊、左夾持臂、右夾持臂、右旋滑塊、步進電機、柔性墊片、右支架、左支架、雙向絲桿、導桿，右支架、左支架分別固定在T形架兩端的下部，雙向絲桿左端通過軸承安裝在左支架上，步進電機固定在右支架外側，步進電機動力輸出軸穿過右支架并通過聯軸器與雙向絲桿右端連接；雙向絲桿左、右兩半部分別為設有左旋弧行螺旋槽、右旋弧行螺旋槽，左旋滑塊安裝在雙向絲桿左半部，左旋滑塊與雙向絲桿構成左螺旋配合；右旋滑塊安裝在雙向絲桿右半部，右旋滑塊與雙向絲桿構成右螺旋配合；導桿穿過左旋滑塊、右旋滑塊下部，左旋滑塊、右旋滑塊與導桿均構成移動副；導桿左右兩端分別固定在左支架、右支架上，導桿與雙向絲桿的軸線平行；

左夾持臂固定在左旋滑塊前部，右夾持臂固定在右旋滑塊前部，柔性墊片固定在右夾持臂的內側；

切割機構包括氣缸、雙向連接件、推桿、軌道、滑塊、連桿、下半刀、刀軸、上半刀，氣缸、軌道、刀軸固定在T形架上部，滑塊安裝在軌道上，滑塊與軌道構成移動副；雙向連接件兩端設有旋向相反的內螺紋，雙向連接件一端通過螺旋配合與氣缸的活塞桿連接，雙向連接件另一端通過螺旋配合與推桿前端連接；推桿后端安裝在滑塊上；上半刀、下半刀中部安裝在刀軸，上半刀后端與一支連桿的一端鉸鏈連接，下半刀后端與另一支連桿的一端鉸鏈連接，兩支連桿的另一端鉸鏈連接于推桿后端上部；上半刀、下半刀前部均為剪刀刃部并構成剪刀；兩支連桿、上半刀、下半刀構成鉸鏈四桿機構；

控制系統包括控制器、驅動器、壓電傳感器，壓電傳感器固定在左夾持臂內側；

所述左夾持臂為傾斜“Z”字形，左夾持臂與右夾持臂為對稱結構；左旋滑塊與雙向絲桿配合的孔內設有左旋弧行螺旋紋，右旋滑塊與雙向絲桿配合的孔內設有右旋弧行螺旋紋，左旋滑塊與右旋滑塊為對稱結構；