[發(fā)明專利]單果類小體型果品軟體采摘手

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011176996.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112352539B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張忠強(qiáng);石留余;丁建寧;高翔;程廣貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): A01D46/00
• 分類號(hào): A01D46/00;A01D46/24;A01D45/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.單果類小體型果品軟體采摘手，其特征在于，該采摘手包括氣囊、支架、充氣模塊、感應(yīng)模塊、控制模塊、刀具模塊和電源；支架、氣囊和刀具模塊從上至下依次連接；

所述氣囊整體呈圓桶狀，內(nèi)部有兩個(gè)截面為三角形的環(huán)形空腔，這兩個(gè)環(huán)形空腔相互獨(dú)立，互不連通，每個(gè)環(huán)形空腔與外部環(huán)境都留有一個(gè)導(dǎo)氣孔，用于連通環(huán)形空腔與充氣模塊中的二位三通電磁閥；

所述充氣模塊由外置真空泵、二位三通電磁閥及相應(yīng)導(dǎo)氣管組成，其中，外置真空泵先通過(guò)導(dǎo)氣管與二位三通電磁閥連通，二位三通電磁閥再通過(guò)導(dǎo)氣管與兩組環(huán)形空腔相連通，每個(gè)環(huán)形空腔的充氣與排氣共用一根導(dǎo)氣管完成；

所述感應(yīng)模塊由兩組薄膜型壓電傳感器共同組成，每組又由兩個(gè)或兩個(gè)以上薄膜型壓電傳感器構(gòu)成，薄膜型壓電傳感器分別植入在氣囊環(huán)形空腔表面的軟體層中，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩組環(huán)形空腔單獨(dú)的壓力監(jiān)測(cè)；

所述刀具模塊由鐮刀型刀片、環(huán)形刀片、轉(zhuǎn)動(dòng)桿和刀具盒組成，由小型舵機(jī)完成致動(dòng)；鐮刀型刀片通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)桿上的兩個(gè)方形卡槽固定在轉(zhuǎn)動(dòng)桿上，環(huán)形刀片通過(guò)卡槽固定在刀具盒內(nèi)，環(huán)形刀片安裝高度與鐮刀型刀片相當(dāng)，保證剪切時(shí)兩刀片相貼合，環(huán)形刀片安裝在鐮刀型刀片初始位置的對(duì)側(cè)，需確保鐮刀型刀片的掃略路徑能覆蓋環(huán)形刀片，在剪切時(shí)不出現(xiàn)遺漏；轉(zhuǎn)動(dòng)桿由小型舵機(jī)致動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)桿帶動(dòng)鐮刀型刀片，使鐮刀型刀片與固定在刀具盒上的環(huán)形刀片配合共同完成枝葉的剪切；

所述控制模塊是以ARM處理器為核心的控制部件，負(fù)責(zé)命令發(fā)布與數(shù)據(jù)處理；

所述電源通過(guò)導(dǎo)線先與控制模塊接通，再經(jīng)由控制模塊的多個(gè)輸出端口分別接入充氣模塊的外置真空泵、二位三通電磁閥，刀具模塊的舵機(jī)和感應(yīng)模塊中的薄膜型壓電傳感器；

所述感應(yīng)模塊的薄膜型壓電傳感器分兩組植入在氣囊與果實(shí)接觸一側(cè)的環(huán)形空腔表層；

充氣模塊經(jīng)由兩根導(dǎo)氣管分別接入氣囊的兩個(gè)環(huán)形空腔，與外置真空泵、二位三通電磁閥構(gòu)成整個(gè)氣動(dòng)循環(huán)；

氣囊為圓桶狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，第一環(huán)形空腔、第二環(huán)形空腔是兩個(gè)截面為三角形的環(huán)形空腔，每個(gè)環(huán)形空腔都設(shè)有一個(gè)導(dǎo)氣孔，方便導(dǎo)氣管接入環(huán)形空腔內(nèi)部；該氣囊是以Ecoflex0050型軟硅膠為材料，經(jīng)過(guò)加料、塑化、注塑、凝固、脫模和拼接過(guò)程完成，環(huán)形空腔處壁厚為3mm；導(dǎo)氣孔在接入導(dǎo)氣管后，連接處應(yīng)用密封膠進(jìn)行密封處理；氣囊外部的硅膠中間內(nèi)襯有厚度為0.6mm的限制圈，材質(zhì)為聚氨酯TPU85A，由3D打印而成，其作用是限制氣囊徑向向外膨脹；

所述的鐮刀型刀片初始時(shí)停留在刀具盒內(nèi)，不會(huì)傷害到果實(shí)，工作時(shí)舵機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿及其上的鐮刀型刀片旋轉(zhuǎn)至一固定角度，與固定在刀具盒內(nèi)的環(huán)形刀片共同完成剪切作用，剪切完成后鐮刀型刀片繼續(xù)在轉(zhuǎn)動(dòng)桿的帶動(dòng)下回歸初始位置；鐮刀型刀片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中可完全掃過(guò)刀具盒的入口表面，帶動(dòng)果實(shí)的枝葉至剪切區(qū)域，避免出現(xiàn)未剪切掉枝葉的現(xiàn)象；

采摘手接通電源后開始工作，果實(shí)穿過(guò)刀具模塊，進(jìn)入氣囊中間，控制模塊命令充氣模塊開始進(jìn)行充氣工作，此時(shí)對(duì)氣囊的第一環(huán)形空腔、第二環(huán)形空腔同時(shí)進(jìn)行充氣，此時(shí)，兩個(gè)環(huán)形空腔發(fā)生膨脹變形，從而開始貼近果實(shí)并施加壓力，其中，第一環(huán)形空腔給果實(shí)施加垂直表面向下的壓力，第二環(huán)形空腔給果實(shí)施加垂直表面向上的壓力，從而將果實(shí)通過(guò)四周的擠壓固定在氣囊中間；植入的薄膜型壓電傳感器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力大小并傳輸給控制模塊、以便在壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)控制相應(yīng)的環(huán)形空腔停止充氣，壓力不足的環(huán)形空腔則繼續(xù)進(jìn)行充氣；當(dāng)兩組環(huán)形空腔都停止充氣時(shí)，則表示氣囊已經(jīng)將果實(shí)固定在它中間位置，控制模塊接著就控制刀具模塊中的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，帶動(dòng)固定在其上的鐮刀型刀片運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)果實(shí)枝葉的剪切，此時(shí)完成果實(shí)的摘取過(guò)程；在進(jìn)行果實(shí)收集時(shí)，控制模塊控制充氣模塊進(jìn)行排氣，氣囊松開果實(shí)，果實(shí)即可從該采摘手中落下，完成整個(gè)采摘與收取過(guò)程。

2.如權(quán)利要求1所述的單果類小體型果品軟體采摘手，其特征在于，所述支架材料為ABS硬質(zhì)塑料，它由下端主體與上端端蓋兩部分組成，支架中間為圓柱形腔體，下端主體與上端端蓋通過(guò)螺紋連接方式緊固在一起；支架的下端主體部分通過(guò)自攻螺絲與氣囊頂部相固定，自攻螺絲長(zhǎng)度不超過(guò)氣囊頂部實(shí)體部位厚度的一半，氣囊邊緣用扎帶與支架固定，在氣囊底部用自攻螺絲將刀具模塊固定。

3.如權(quán)利要求1所述的單果類小體型果品軟體采摘手，其特征在于，電源、控制模塊和充氣模塊中的二位三通電磁閥集成在支架的圓柱形腔體中；支架的圓柱腔體與外部環(huán)境間留有通道，以便充氣模塊中導(dǎo)氣管的通過(guò)和散熱。