[實用新型]一種基于行星齒輪系的果實采摘頭

有效

• 申請號: 201820975179.6
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN208749927U
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 鄭嫦娥;張袁熙;趙東;蘇盛鵬
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: F16H1/28
• 分類號: F16H1/28;A01D46/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種基于行星齒輪系的果實采摘頭，屬于機械臂末端執行器，可以有效解決果梗方位檢測和采摘過程中保護果實的問題。本采摘頭基于行星齒輪系的運動模式，配合圓弧形刀具的使用，在提高采摘效率，同時，使用梳狀罩對其他水果和枝干進行保護。所述的采摘頭包括作為裝置核心的動力模塊、完成采摘動作的切割執行模塊和固定目標水果的吸附模塊。主要應用在對時效有要求的大批量水果采摘的場景，以及高空、多刺、復雜空間中采摘的場景中。具有結構簡單，運動高效，節省空間等優點。

技術領域

本實用新型屬于機械臂末端執行器，涉及一種配合機器視覺技術的果實采摘頭，可以實現利用單個動力源和簡單的控制系統完成對果實的自動采摘，具有結構簡單，運動高效，節省空間等優點，可以廣泛應用于多種果實的采摘。

背景技術

大型水果生產農場為背景，大量的人工不僅持續產生成本的積累，而且由于水果的采摘受到保鮮時效和銷售季節限制，對于一些高空、多刺、復雜空間中的水果，要使效率最大化，大規模使用人工則必然會增大的勞動傷害風險，而使用機器進行采摘，便可以順利解決這些問題，此時，一部簡單高效的果實采摘終端的意義便凸顯了出來。

著眼于具體的采摘場景，果實的果梗自然生長，果梗方向不確定。現有采摘技術一般需要先通過視覺系統檢測果梗位置，然后調整采摘刀具姿態進行采摘，這類技術方案中的缺點有：

1、果梗方位檢測方面：果梗遮擋嚴重，方位不易檢測，算法復雜度高、魯棒性差。

2、果實采摘方面：容易造成果實以及主要枝干的損傷，采摘效率低。

而本實用新型針對以上缺點提出了系統的解決方案：引入行星齒輪系所固有的運動模式，使得果梗的檢測任務僅僅依靠單純的機械運動就可以完成，擺脫了對視覺系統的依賴；引入圓弧形刀具、梳狀罩以及吸盤組成的模塊，使果實獲得理想的保護效果。

發明內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種基于行星齒輪系的果實采摘頭，該果實采摘頭的結構設計可以有效地解決果梗方位檢測和采摘過程中保護果實的問題。

為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種基于行星齒輪系的果實采摘頭，包括動力模塊、切割執行模塊、吸附模塊。

上述采摘頭的動力模塊基于行星輪系及其運動特征，其核心為一套行星齒輪系。

上述行星齒輪系結構包括：太陽輪、行星齒輪、行星架和外齒圈；其中三個行星齒輪沿圓周均布在行星架上，三個行星齒輪分別與齒圈和太陽輪進行嚙合，太陽輪位于整個輪系的中央，外齒圈位于輪系的外側。采用三個行星齒輪使機構保持平穩的運轉，核心運動模式由行星齒輪系固有的運動特征提供。

上述的行星齒輪系所固有的運動特征：該機構具有2個自由度，且只具有1個動力輸入(太陽輪)，所以，該行星輪系中的行星架和外齒圈具有2種運動可能性。具體來講，在同一時刻，只能存在一個零件轉動且二者轉動方向確定(相向轉動)，當其中任意一個零件的轉動受到阻力(實際情況為碰到果梗)而停止時，另外一個便開始運動，從而帶動刀具形成剪切。故上述行星齒輪系結合一定的控制手段和特定形狀的刀具，能夠得到一對相向的轉動，這種運動能夠進行任意位置果梗的切割，而不需要人工或者是傳感器的監督。

太陽輪，所述太陽輪通過輪齒與三個均勻分布的行星輪進行嚙合，同時在軸線方向上非嚙合區域的部分設計有內六角形的傳動連接結構(安裝聯軸器亦可)。

行星架，所述行星架通過預設齒輪軸和螺紋連接與行星齒輪進行配合，在行星架的末端軸線上，預設內六角形的連接結構(安裝緊定螺釘亦可)，以便進行動力的輸出，同時節省傳統聯軸器的安裝空間。