[發明專利]一種蜜桔果實的機器人采摘回收系統及作業方法

有效

• 申請號: 202011280149.1
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112470708B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 劉繼展;席寧;彭赟;單海勇;候廣宇
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B25J11/00;B25J15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種蜜桔果實的機器人采摘回收系統及作業方法，屬于農業機器人領域。機器人采摘回收系統由末端執行器和果實輸送裝置組成，末端執行器為指尖設有短刀片的兩半球面指結構，通過控制半球面指夾彈動作，配合果實輸送裝置的刮板輸送器和輸送軟管，實現機器人對密閉蜜桔樹冠各方位的短留梗采摘和回收。本發明解決了機器人向下采果的回收問題，結構簡單可靠。

技術領域

本發明涉及農業機器人領域，特別涉及一種蜜桔果實的機器人采摘回收系統及作業方法。

背景技術

隨著農業勞動力的銳減，鮮食林果的機器人化采摘已成為國內外的重點課題，針對不同林果的各類采摘機器人方案不斷涌現。蜜桔是我國傳統的名優水果，每棵掛果達百公斤，目前其采收完全依賴人工，僅采摘的人工成本已經達到0.7～1.2元/公斤，實現機器人采摘的需求迫切。

蜜桔采摘要求留梗短，以避免裝箱運輸中損傷果皮。同時蜜桔樹冠密閉嚴重，果梗硬且短，蜜桔小而掛果密，且因為越靠樹冠上部光線和通風條件好而結果越密，往往需要機器人的機械臂斜向下完成采摘。由于樹冠上部采摘位置和采后放果位置距離遠，依賴機械臂避開與樹冠的碰撞而往返放果的運算復雜、能耗過大、效率極低，遠遠難以滿足生產的需要。目前機器人采后送入軟管回收入筐的方式開始受到歡迎，但該方式僅適用于果實從采摘位置依靠重力沿軟管輸送，而難以滿足機械臂斜向下完成采摘和回收的需要。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種蜜桔果實的機器人采摘回收系統及作業方法，實現機器人對密閉蜜桔樹冠各方位的短留梗采摘和回收。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種蜜桔果實的機器人采摘回收系統，包括末端執行器和果實輸送裝置，所述末端執行器包括半球面指、擺桿、半球面指轉軸、連桿、直動件和機架，末端執行器相對直動件動作方向線對稱；所述直動件設置在機架上，直動件與連桿一端鉸接，連桿另一端鉸接在擺桿中后部，擺桿靠近連桿的一端與機架鉸接，擺桿另一端與半球面指尾端固定，半球面指靠近尾端處設有半球面指轉軸，半球面指前端設有短刀片。

上述技術方案中，所述果實輸送裝置包括刮板輸送器和輸送軟管，刮板輸送器遠離末端執行器的一端對準輸送軟管上口部。

上述技術方案中，所述果實輸送裝置還包括外側板，外側板與刮板輸送器平行且位于刮板輸送器的上側，外側板遠離末端執行器的一端與輸送軟管上口部連接。

上述技術方案中，所述短刀片與半球面指的內壁之間設有內過渡曲線。

上述技術方案中，所述擺桿靠近連桿的一端通過擺桿轉軸與機架鉸接。

上述技術方案中，所述半球面指的內外壁均為球面，內半球面的半徑R滿足：k₁R_max≤R≤k₂R_max，其中，k₁為置信度，k₂為控制系數，R_max為果實的最大半徑。

一種機器人采摘回收系統的作業方法，包括步驟：

步驟一，機器人采摘回收系統移動至樹冠上方，并斜向下對準樹冠，半球面指處于半球面指張開位；

步驟二，獲取果實生長位，控制機器人采摘回收系統對準果實；

步驟三，機器人采摘回收系統靠近果實，使果實進入末端執行器的上下兩個半球面指(13)之間；

步驟四，直動件通過連桿帶動擺桿向外擺動，擺桿進而帶動半球面指繞半球面指轉軸向內轉動合攏；

步驟五，當上下兩個半球面指的內壁接觸果實后，半球面指處于半球面指摟果位，兩半球面指合攏的同時推動果實沿末端執行器的中心線斜向上快速移動；