[發(fā)明專利]一種圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器及其實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810999628.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN108848936A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒湘軍;林桂潮;熊俊濤;陳培鐘;黃德意
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A01D46/30
• 分類號(hào): A01D46/30;A01D46/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發(fā)明公開了一種圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器及其實(shí)現(xiàn)方法。圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器包括圓狀果蔬限位殼體、電機(jī)?限位殼體連接架、直流電機(jī)、擋板、圓鋸片、電機(jī)?接桿連接桿、接桿。圓狀果蔬限位殼體能對(duì)果蔬的位置進(jìn)行限制并將果梗引導(dǎo)到由直流電機(jī)、電機(jī)?接桿連接桿以及接桿形成的切割系統(tǒng)的切割范圍內(nèi)，進(jìn)行采摘作業(yè)。本發(fā)明具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，適用范圍廣，容錯(cuò)率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年果蔬產(chǎn)量巨大。果蔬的采摘期普遍較短，而我國(guó)果蔬采摘的自動(dòng)化程度很低，大部分采摘工作都由人工完成。人工采摘的成本高、作業(yè)效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度高，特別是對(duì)于種植面積大且掛果率高的果蔬采摘，例如番茄、圓椒、柑橘等等，需要投入更多的勞動(dòng)力來完成采摘工作。但目前我國(guó)越來越多的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力逐漸轉(zhuǎn)移到其他產(chǎn)業(yè)，勞動(dòng)力資源不足的問題日益嚴(yán)峻，若果蔬成熟后不能及時(shí)采摘，勢(shì)必會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。在農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力不斷減少的情況下，果蔬采摘機(jī)器的發(fā)展，可以提高勞動(dòng)效率、降低生產(chǎn)力，是今后我國(guó)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的必然選擇。

在果蔬采摘方面，很大一部分果蔬可以采用同樣的機(jī)器，只需要更換不同的末端執(zhí)行器即可，故末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)的好壞，很大程度上決定了采摘機(jī)器的采摘水平。發(fā)明專利“球形果蔬采摘末端執(zhí)行器”(公開號(hào)為CN104365278B)，其由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)套機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)組成；工作原理是通過電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)安裝在傳動(dòng)軸上的絞盤正轉(zhuǎn)，拉動(dòng)繩克服彈簧作用力向左運(yùn)動(dòng)，抓取機(jī)構(gòu)和切斷機(jī)構(gòu)同時(shí)執(zhí)行抓取和切斷動(dòng)作；它具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)便，夾持和剪斷同時(shí)進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)；但是，由于剪斷機(jī)構(gòu)張開幅度太小，不能很好地保證果梗能夠準(zhǔn)確地位于剪斷機(jī)構(gòu)中，使得采摘失敗的比率會(huì)大幅增大，可是，若通過高精度的識(shí)別和控制來彌補(bǔ)這一缺陷，又勢(shì)必會(huì)使機(jī)器制造成本大幅增加，適用性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器，降低果蔬采摘的難度，提高果蔬采摘的效率。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的實(shí)現(xiàn)方法。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器，包括圓狀果蔬限位殼體1、電機(jī)-限位殼體連接架2、直流電機(jī)3、擋板4、圓鋸片5、電機(jī)-接桿連接桿6、接桿7；圓狀果蔬限位殼體1為末端執(zhí)行器主體，起到采摘并限制果蔬移動(dòng)范圍的作用，其余零件的連接都基于此圓狀果蔬限位殼體1；電機(jī)-限位殼體連接架2通過螺栓連接固定直流電機(jī)3，并通過螺栓連接圓狀果蔬限位殼體1；擋板4位于電機(jī)-接桿連接桿6和接桿7的上方，通過螺釘固定于圓狀果蔬限位殼體1上，其作用是防止電機(jī)-接桿連接桿6和接桿7直接與所采摘果蔬發(fā)生碰撞；圓鋸片5通過螺紋連接與接桿7相連，其作用是切斷所采摘果蔬的果梗；電機(jī)-接桿連接桿6的首端與接桿7連接，電機(jī)-接桿連接桿6的尾端與直流電機(jī)3相連；接桿7的首端與圓鋸片5連接，接桿7的尾端與電機(jī)-接桿連接桿6連接。

圓狀果蔬限位殼體1的上端設(shè)置有用于導(dǎo)引果梗的V形槽，是大范圍光滑過渡的V字形結(jié)構(gòu)；圓狀果蔬限位殼體1的底部設(shè)置有1個(gè)以上圓狀通孔，用于與導(dǎo)果管9通過扎帶8進(jìn)行連接。

一種圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的實(shí)現(xiàn)方法，是采用上述圓狀采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括下述步驟：

(1)采摘機(jī)器人在識(shí)別定位到目標(biāo)果實(shí)的所在位置后，控制圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器到達(dá)目標(biāo)果實(shí)的下方，機(jī)械手緩緩上抬，使圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器從下方靠近目標(biāo)果實(shí)；

(2)圓狀果蔬限位殼體套住目標(biāo)果實(shí)，使目標(biāo)果實(shí)被限制在圓狀果蔬限位殼體內(nèi)，由于圓狀果蔬限位殼體采用大范圍光滑過渡的V字形結(jié)構(gòu)，因此在圓狀果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的上抬過程中，目標(biāo)果實(shí)的果梗在其果實(shí)自身重力的作用下自動(dòng)滑入V字形結(jié)構(gòu)中并被導(dǎo)引到圓鋸片的上方，進(jìn)入圓鋸片的切割范圍內(nèi)；