[發明專利]一種多連桿結構的柑橘采摘末端執行器

有效

• 申請號: 202010880984.2
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN111958624B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 馬書根;岑宇暉;袁建軍;鮑晟;賈文川
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;A01D46/30
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 趙天真

一種多連桿結構的柑橘采摘末端執行器，包括殼體、傳動機構、抓取機構和剪切機構。殼體由上層、中層、下層夾板和擋板組成；連桿機構拓撲結構由第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、左連桿和右連桿組成，第一、二、三和四連桿首尾鉸接形成菱形連桿結構，菱形連桿結構的尾部鉸接點與推板的前部鉸接，菱形連桿結構的左側鉸接點與左連桿尾部鉸接，菱形連桿結構的右側鉸接點與右連桿尾部鉸接；抓取機構由弧形球體結構、左弧形球體夾片和右弧形球體夾片組成；剪切機構裝在殼體上，刀刃口位于弧形球體內殼上方，與抓取機構實現聯動。本發明結構簡單、緊湊，可靠性強，使用單一直線驅動裝置就可完成柑橘果實的抓取和剪切作業，提高了采摘效率。

技術領域

本發明涉及水果采摘領域，特別是一種多連桿結構的柑橘采摘末端執行器。

背景技術

柑橘在我國廣西地區的山林中有大面積種植，但目前柑橘采摘多以人工采摘為主，存在采摘效率低下、柑橘果實質量在采摘過程中難以保證等問題。

采摘末端執行器的設計對果實采摘有著至關重要的作用，簡單、可靠的果實采摘末端執行器是當前農機采摘裝置的首選。但目前通用的采摘末端執行器普遍存在著成本高、易損傷果實表皮等缺陷。因此，如何能夠保證在不損傷果實表皮的前提下，低成本且有效地完成果實采摘是采摘末端執行器設計的一個難點。

實際中，經常存在多個柑橘果實簇狀相連的情況，通用的采摘末端執行器無法完成在上述情況下對果實的精準抓取，抓手很容易觸碰損傷其他果實的表皮。另外，柑橘采摘通常需要兩個作業動作，一是抓取果實，二是剪斷果梗，分別對應末端執行器的抓取機構和剪切機構。低成本的要求下，采摘末端執行器通常采用單一動力源的方式來驅動剪切機構剪斷果梗，而使抓取機構被動地抓取果實，從而實現柑橘果實的采摘。

例如，公開號為CN109328642A的中國發明專利就公開了一種柑橘采摘人體輔助末端執行器，包括傳動機構、切割機構和抓取機構，傳動機構包括第一主軸、第二主軸、直齒圓錐齒輪對、第三主軸、第四主軸以及3對交錯斜齒輪對；切割機構包括圓形鋸片；抓取機構包括大抓取爪、小抓取爪以及夾板。該方案通過三根機械爪將柑橘果柄梳理至圓形鋸片，通過電機作為動力源，經過轉軸、一對直齒圓錐齒輪和三對交錯齒輪將動力傳遞到圓形鋸片，通過圓形鋸片的轉動來將柑橘的果柄割斷。

上述方案的柑橘采摘人體輔助末端執行器，基本解決了低成本要求下對柑橘完成抓取和剪切兩個動作的問題。但是，其操作方法具體為，采用固定的三根機械爪被動地將柑橘果柄梳理至圓形鋸片周圍，再由剪切機構完成剪切。如此作業存在以下技術問題：首先，抓取機構的寬度大于柑橘果實直徑，容易造成抓取機構與所需抓取的柑橘果實周圍的其他果實相干涉，進而對其他果實的表皮造成損傷；其次，切割機構完成切割之后抓取機構無法保證柑橘果實不滑落至地面造成果實損傷；最后，傳動機構采用大量的齒輪傳動的形式，機構龐大且較為復雜。因此，現有柑橘采摘末端執行器存在無法綜合實現在單一動力源低成本的條件下，精確抓取果實且不損傷其他果實以及剪切完后果實滑落摔傷的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種多連桿結構的柑橘采摘末端執行器，其能夠在單一動力源、不損傷抓取果實以及其他果實的前提下高效地完成柑橘的采摘。