[發明專利]柔性番茄采摘末端執行器及相應采摘機構和方法

在審

• 申請號: 201710945165.X
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107736124A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 谷新運;宋宇;孫文慶;李豫明;張繼帥
• 申請（專利權）人: 谷新運
• 主分類號: A01D45/00
• 分類號: A01D45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種柔性番茄采摘末端執行器，其特征是：是由一號氣缸、視覺傳感器、二號汽缸、氣缸安裝板、U型支架、彈簧支架、彈簧、仿形手指結構、吸盤、手指壓盤、吸盤氣缸和轉軸組成的，所述的仿形手指結構包括硅膠鋼琴按鍵、微型彈簧、手指轉軸、左仿形手指、左手指半圓壓板、右手指半圓壓板和右仿形手指，所述氣缸安裝板與機械臂連接，所述一號氣缸和二號氣缸成120°夾角設置在氣缸安裝板上，所述視覺傳感器設置在氣缸安裝板上，所述吸盤氣缸安裝在U型支架上，所述U型支架通過轉軸與一號氣缸軸和二號氣缸軸連接，所述彈簧支架設置在U型支架兩側，所述彈簧一端與彈簧支架連接，另一端與仿形手指結構連接，所述吸盤設置在吸盤氣缸軸端，所述手指壓盤安裝在吸盤氣缸軸上；所述硅膠鋼琴按鍵通過微型彈簧與左仿形手指連接，所述硅膠鋼琴按鍵通過微型彈簧與右仿形手指連接，所述左仿形手指通過手指轉軸與U型支架連接，所述右仿形手指通過手指轉軸與U型支架連接，所述左手指半圓壓板與左仿形手指連接，所述右手指半圓壓板與右仿形手指連接，所述右手指半圓壓板和左手指半圓壓板拼合成一個圓孔。

2.根據權利要求1所述的一種柔性番茄采摘末端執行器，其特征是：硅膠鋼琴按鍵是邊長5mm的方塊，左仿形手指通過微型彈簧共連接84個硅膠鋼琴按鍵，成7行12列設置，左右前后間隙均為2mm，右仿形手指通過微型彈簧共連接84個硅膠鋼琴按鍵，成7行12列設置，左右前后間隙均為2mm，硅膠鋼琴按鍵表面粘附有壓力傳感器。

3.根據權利要求1所述的一種柔性番茄采摘末端執行器，其特征是：氣缸安裝板兩側折頁與水平面夾角為120°，一號氣缸和二號氣缸成120°夾角安裝在氣缸安裝板上。

4.根據權利要求1所述的一種柔性番茄采摘末端執行器，其特征是：所述左手指半圓壓板和右手指半圓壓板拼合成圓孔直徑為8.5mm，所述吸盤氣缸軸外徑為8mm。

5.根據權利要求1所述的一種柔性番茄采摘末端執行器，其特征是：所述手指壓盤外徑為10mm，距離吸盤有15mm。

6.根據權利要求1所述的一種柔性番茄采摘末端執行器，其特征是：所述彈簧原長狀態使左仿形手指和右仿形手指開口距離為90mm。

7.一種柔性番茄采摘機構，其特征是：是由果實收納箱、控制箱、移動平臺、機械臂和機械手末端執行器組成的，所述果實收納箱安裝在移動平臺前部，所述控制箱設置在移動平臺內部，所述移動平臺上部安裝有機械臂，所述機械手末端執行器安裝在機械臂末端；所述機械手末端執行器進一步包括一號氣缸、視覺傳感器、二號汽缸、氣缸安裝板、U型支架、彈簧支架、彈簧、仿形手指結構、吸盤、手指壓盤、吸盤氣缸和轉軸，所述的仿形手指結構包括硅膠鋼琴按鍵、微型彈簧、手指轉軸、左仿形手指、左手指半圓壓板、右手指半圓壓板和右仿形手指，所述氣缸安裝板與機械臂連接，所述一號氣缸和二號氣缸成120°夾角設置在氣缸安裝板上，所述視覺傳感器設置在氣缸安裝板上，所述吸盤氣缸安裝在U型支架上，所述U型支架通過轉軸與一號氣缸軸和二號氣缸軸連接，所述彈簧支架設置在U型支架兩側，所述彈簧一端與彈簧支架連接，另一端與仿形手指結構連接，所述吸盤設置在吸盤氣缸軸端，所述手指壓盤安裝在吸盤氣缸軸上；所述硅膠鋼琴按鍵通過微型彈簧與左仿形手指連接，所述硅膠鋼琴按鍵通過微型彈簧與右仿形手指連接，所述左仿形手指通過手指轉軸與U型支架連接，所述右仿形手指通過手指轉軸與U型支架連接，所述左手指半圓壓板與左仿形手指連接，所述右手指半圓壓板與右仿形手指連接，所述右手指半圓壓板和左手指半圓壓板拼合成一個圓孔。

8.根據權利要求7所述的一種柔性番茄采摘機構的采摘方法，其特征是：包括如下步驟：

1)對準果實

視覺傳感器拍攝番茄圖像，進行圖像處理獲取番茄空間三維坐標，控制箱路徑規劃發送指令，機械臂將機械手末端執行器送至相應位置，完成對準果實過程；

2)吸附果實

吸盤氣缸工作，氣缸軸伸出，手指壓盤離開左手指半圓壓板和右手指半圓壓板，左仿形手指和右仿形手指在彈簧拉力作用下張開至90mm，吸盤觸碰到番茄時吸持住，完成吸附果實過程；

3)吸拉夾持

吸盤氣缸工作，氣缸軸縮回，手指壓盤頂著左手指半圓壓板和右手指半圓壓板運動，同時左仿形手指和右仿形手指夾角慢慢變小，慢慢將吸盤拉離果束的番茄夾持住，同時硅膠鋼琴按鍵具有自適應能力，自適應番茄外輪廓，完成吸拉夾持過程；

4)擺動折斷

一號氣缸軸伸出同時二號汽缸軸縮回，然后二號氣缸軸伸出同時一號汽缸軸縮回，仿形手指結構左右擺動，果梗受剪切力而折斷，完成擺動折斷過程，最后機械臂將采摘后的番茄放入果實收納箱中。