[實用新型]一種香梨采摘機器人末端執行器

有效

• 申請號: 201821692106.2
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN209201574U
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 李俊杰;馬蓉;張垚鑫;郭昊生
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本實用新型提供一種香梨采摘機器人末端執行器，其裝置包括與機器人機械臂對接的機械手對接盤，和機械手對接盤連接傳動機構中的電機A外殼，與傳動機構連桿和安裝支架相連的四個刀架；其方法包括相機取點，采用吸盤固定，利用弧面切割，收回手臂釋放香梨等步驟。本實用新型不僅提高了剪切效率，降低了感知系統對果實輪廓和果梗的圖像識別和分割的耗時，保證了采摘作業的精度質量，降低了采摘難度，提升了作業效率。

技術領域

本實用新型屬于農業機械領域，尤其涉及一種香梨采摘機器人末端執行器。

背景技術

庫爾勒香梨原產于新疆庫爾勒、輪臺和庫車地區，已有1300多年栽培歷史，是一個地域性極強的名優品種，也是該地區甚至全國最優異的地方梨品種之一。香梨在南疆各地均有分布，以庫爾勒地區為主產區，栽種面積最大、品質最優，為新疆特色水果的主要支柱產業之一。

香梨一般為圓卵形或紡錘形，為小果型，香梨主要特點是皮薄、果肉酥脆，果汁多而且無渣，果味香濃。當地有俗語稱“香梨掉地一灘水”，因此香梨非常嬌氣，極不耐機械損傷。截止到2017年庫爾勒香梨現在種植面積達100萬畝，年產量約為100萬噸，香梨果實的采收時機對產量、品質和貯藏性狀均有很大影響。

采收過早，果實尚未成熟，個頭小、產量低、硬度大，口感不好且不耐貯藏；采收過晚，果實水含量降低，成熟度過高，果實品質差，不適合長途運輸及長期貯藏。

但是目前，香梨采摘的主要方式仍為人工采摘，每年9月為香梨的采收期，摘梨工采摘費在每公斤0.8元至0.9元之間。由于香梨樹體高大，大部分香梨生長在高處，極大地給人工采摘造成困難，高空手摘時，人只能通過爬樹或利用梯子采摘，采摘時稍微粗心果實會掉落下來，造成采摘損失，而且人在高空采摘時也會有不安全的因素，這也是造成高空香梨采摘費增加的原因。除此之外，成熟后的香梨皮薄肉脆，不適合采用大型機械化采收，而一般的采果器在香梨果實的采摘過程中，易造成香梨果皮破損，很容易誘發腐爛菌和青霉菌滋生，隨之加速香梨腐敗并擴散傳染給周圍未損傷的香梨。

因此，人工采摘不僅采摘效率低、難度大，而且時間短、勞動強度大，造成采摘成本的增加。面對香梨采摘難的問題，迫切需要一種適合香梨采摘的末端執行器代替人工采摘來解決香梨采摘這一難題變得十分必要。

申請號201621393947.4的實用新型專利，公開了一種適用于香梨的采果裝置，如圖1所示，包括金屬拱環1001、采摘桿、內兜網 1003和外網兜1004，采摘桿包括防滑套1005、套桿1006和伸縮桿 1007；金屬拱環上1001設置有抓固果柄槽，金屬拱環1001外設置有棉質金屬拱環外套；內網兜1003和外網兜1004都和棉質金屬拱環外套連接，內網兜1003設置在外網兜1004內，內網兜1003下端設置有緩沖口；外網兜1004下端設置有棉繩孔1009，棉繩孔1009內設置有棉繩10010，棉繩10010上設置有彈簧按鈕10011。其香梨采摘方式是通過固果柄槽抓住香梨果柄后，拉動套桿來拉斷香梨果梗。這種采摘方式極易損傷果實，而且在拉動套桿過程中，對樹枝會產生很大的力，會造成其他果實的晃動，進而會與樹枝產生刮擦損傷，甚至于果實直接脫落。

申請號201120127271.5的實用新型專利，公開了一種球狀果實采摘機器人末端執行器，如圖2所示，包括旋轉電機組件a和弧形手指切割組件b。其利用旋轉電機通過聯軸組件帶動四個弧形刀片對其間任意位置的果柄進行旋轉切割。該實用新型采摘方式可靠，動作控制難度低，成本低廉，通用性好。但是弧形手指切割組件在作業時，沒有完全包住果實，若果梗在執行器最末端則可能會出現切割不了的情況，且作業時在四個弧形手指合攏時所包圍的空間的果實并沒有做固定，當果梗切割后果實會在手指空間內滾動，一些果皮脆薄的果蔬會受到機械損傷(如庫爾勒香梨、桃和番茄等)，不便于長途運輸及長期貯藏。