[發明專利]一種果品采摘機器人末端執行器及采收方法

在審

• 申請號: 202010081851.9
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111247962A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 苑進;鄒亮亮;李揚;張萍;劉雪美
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;A01D46/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種果品采摘機器人末端執行器及采收方法，包括機架、柔性帶、支撐輪、導向機構、夾持調節機構、浮動調節機構、驅動機構、下傳輸帶，采用對稱夾持輸送的作用形式。柔性帶表面貼有柔性材料，用于夾持采摘果品，并輸送果品；支撐輪用于支撐柔性帶，保持其張緊狀態；導向機構用于引導果品的喂入，并完成對果柄的切割；浮動調節機構可以根據果品大小調節轉動角度，改變末端執行器開口大小；夾持調節機構用于改變夾持力的大小，完成對果品的夾持采摘；下傳輸帶用于喂入時改變果品采摘受力方向，同時起到支撐果品的作用。本發明實現了對果品采摘和輸送一體化，具有結構簡單，減少采收流程，采收效率高的特點。

技術領域

本發明屬于農業機器人領域，涉及一種果品采摘機器人末端執行器及采收方法，實現對蘋果、番茄等果品的采摘與輸送。

技術背景

目前蘋果、番茄等果品采收基本靠人工來完成，機械化水平較低，費時費力，導致生產效益下降，因此需要大力提高機械化收獲水平。

現有采摘機器人的末端執行器多采用機械手方案，需要完成對象定位、機械手協調控制，控制復雜；一只機器手只能按順序完成采收末端執行器伸出、采摘、集框等過程，效率低；

針對現有末端執行器效率低、控制復雜等問題，急需發明一種果品采摘機器人末端執行器及采收方法，實現果品的采摘、輸送，使作業步驟更為簡單、快捷，提高采收效率。

發明內容

本發明針對現有果品采摘機器人末端執行器存在的不足，提供了一種果品采摘機器人末端執行器及采收方法，實現對果品采摘和輸送一體化，具有結構簡單，減少采收流程，采收效率高的特點。

本發明一種果品采摘機器人末端執行器采用如下技術方案：包括機架、柔性帶、支撐輪、導向機構、夾持調節機構、浮動調節機構、驅動機構、下傳輸帶，采用對稱夾持輸送的作用形式。所述的機架是整個末端執行器的骨架，用于固定安裝各個附屬機構；所述柔性帶用于夾持采摘果品，并輸送果品；所述的支撐輪用于支撐柔性帶，保持其張緊狀態；所述的導向機構用于引導果品的喂入，并完成對果柄的切割；所述的浮動調節機構可以根據果品大小調節轉動角度，改變末端執行器開口大小；所述的夾持調節機構用于改變夾持力的大小，完成對果品的夾持采摘；所述的驅動機構用于驅動柔性帶轉動；所示下傳輸帶用于喂入時改變果品采摘受力方向，同時起到支撐果品的作用。

所述的支撐輪軸心固定在機架上，可以繞軸心自由轉動；

所述的導向機構固定在機架上，主要由導向叉和刀片組成；導向叉采用柔性材料，避免對果品碰撞而產生損傷；刀片安裝在導向叉內側，共兩片呈V型布置，用于切斷果梗；

所述的浮動調節機構主要由浮動裝置和調節裝置組成；浮動裝置主要由浮動輪、浮動板和扭簧組成；調節裝置主要由張緊繩、導向板、電機組成；浮動板一端安裝浮動輪，另一端通過扭簧安裝在機架上；張緊繩一端與浮動輪軸線相連，經過導向板改變連接方向，另一端與電機轉軸相連；通過電機的轉動拉動張緊繩，使浮動板繞轉軸轉動，進而改變浮動裝置開口大小，夾持過程浮動板受到的張緊力產生的力矩與扭簧產生的力矩平衡；

所述的夾持調節機構主要由夾持輪和夾持浮動板組成；夾持浮動板一端與夾持輪連接，另一端與機架連接，通過扭簧等作用部件保持其一定的夾持力；

所述的驅動機構主要由驅動輪和驅動電機組成；驅動電機與驅動輪連接，用于給末端執行器提供動力；

所述的柔性帶采用柔性材料，既可以增大與果品的切向力，進而增加采摘力，又可以起到緩沖作用，避免對果品的擠壓損傷；柔性帶通過驅動輪的帶動，作用于支撐輪、浮動輪和夾持輪；

所述的下傳輸帶固定在機架上，通過電機驅動，使其轉動，當果品喂入過程時與果品接觸，與柔性帶配合作用，改變采摘受力方向。

本發明一種果品采摘機器人末端執行器的采收方法包括如下步驟：