[發(fā)明專利]果蔬采收機(jī)器人機(jī)械手及力控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110706740.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN113635329B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀赟暉;劉承光;顏愛忠;宋成法
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中蘇科技股份有限公司;江蘇中蘇智能制造有限公司
• 主分類號(hào): B25J15/00
• 分類號(hào): B25J15/00;B25J9/16
• 代理公司: 南京行高知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松;張康

本發(fā)明涉及果蔬自動(dòng)化采摘技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及果蔬采收機(jī)器人機(jī)械手，包括：兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的夾持部，被設(shè)置成與果蔬仿形的形狀；兩個(gè)彈性力傳遞構(gòu)件，第一端分別被連接到所述夾持部；驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件連接到所述彈性力傳遞構(gòu)件的第二端。本發(fā)明在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與夾持部之間設(shè)有彈性力傳遞構(gòu)件，通過彈性力傳遞構(gòu)件在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與夾持部之間實(shí)現(xiàn)力的解耦設(shè)計(jì)，可以提供柔性保護(hù)，利用驅(qū)動(dòng)力的遲滯和緩沖，提高夾持的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及果蔬自動(dòng)化采摘技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及果蔬采收機(jī)器人機(jī)械手及力控制方法。

背景技術(shù)

在果蔬的規(guī)模化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，采摘收獲工作量巨大。為了提高采摘收獲的效率、保證果蔬的采摘質(zhì)量，以及在收獲期內(nèi)及時(shí)的采摘，現(xiàn)有技術(shù)通常使用采摘機(jī)器人或者機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的采摘，例如對(duì)于蘋果、橙、番茄等蔬果的采摘，通過計(jì)算機(jī)視覺定位果實(shí)位置，然后通過機(jī)械手剪斷或者切斷梗部，并將采摘的果實(shí)放入到接納筐，實(shí)現(xiàn)對(duì)具有一致形貌特征的果蔬的快速采摘與歸類擺放。

采摘過程中保證果蔬質(zhì)量并且不破壞果蔬表面是規(guī)模農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，一方面可提升果蔬整體的觀感賣相、一致性和質(zhì)量，另一方面，果蔬采摘質(zhì)量的好壞，還將直接影響到水果的保鮮儲(chǔ)藏、運(yùn)輸配送等后續(xù)工作。

采集機(jī)器人或者機(jī)械手的末端執(zhí)行器，設(shè)計(jì)成與被采的果蔬仿形的方式，在通過視覺定位感知到果蔬的位置后，通過仿形的“夾持手”夾住或者抱住果蔬，然后進(jìn)行剪斷。在此過程中，對(duì)于夾持力的控制是個(gè)難題，夾持力過大容易造成果蔬破裂，破壞果蔬，夾持力過小存在不易將果蔬摘下的問題。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中通常通過柔性?shī)A爪等方式并通過對(duì)夾爪的夾緊驅(qū)動(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)夾緊和采摘。例如，專利文獻(xiàn)1所提出的方案，采用柔性?shī)A爪采摘果蔬，對(duì)果蔬有一定的保護(hù)效果，但是無法準(zhǔn)確的控制力的大小。又如專利文獻(xiàn)2所提出的方案，在夾持端設(shè)置傳感器，控制夾持端的進(jìn)給位移，而單一的傳感器測(cè)量存在誤差，導(dǎo)致可靠性低，因此，如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的夾持是需要解決的難題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：

專利文獻(xiàn)1：CN101238775A 果蔬收獲機(jī)器人柔順采摘末端執(zhí)行器

專利文獻(xiàn)2：CN206743906U 一種獼猴桃果實(shí)采摘末端執(zhí)行器

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供果蔬采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器及力矩控制方法，旨在實(shí)現(xiàn)能提高傳感器對(duì)于驅(qū)動(dòng)構(gòu)件夾持驅(qū)動(dòng)反饋的可靠性，并提供柔性保護(hù)，以保持對(duì)果蔬夾持力控制的穩(wěn)定。

本發(fā)明的第一方面提出一種果蔬采收機(jī)器人機(jī)械手，包括：

兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的夾持部，所述夾持部可被驅(qū)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)以形成與果蔬仿形的夾持空間；所述夾持部相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向被定義成第一方向；

彈性力傳遞構(gòu)件，與夾持部一一對(duì)應(yīng)的設(shè)置，所述彈性力傳遞構(gòu)件的第一端被連接到夾持部；

驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，連接到所述彈性力傳遞構(gòu)件的相對(duì)的第二端，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件被設(shè)置成沿著第二方向驅(qū)動(dòng)所述彈性力傳遞構(gòu)件發(fā)生彈性變形；所述第一方向與第二方向相同；

其中，所述彈性力傳遞構(gòu)件在被所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)時(shí)，發(fā)生彈性變形并且向所述夾持部施力，以將驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)力傳遞至夾持部，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)夾持部相互靠近運(yùn)動(dòng)，以對(duì)果蔬進(jìn)行夾持。

優(yōu)選地，所述彈性力傳遞構(gòu)件包括彈性變形與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件施加的驅(qū)動(dòng)力成線性變化的線性彈性部件，并且在發(fā)生彈性形變時(shí)，產(chǎn)生沿第二方向并呈線性變化的彈力。

優(yōu)選地，所述夾持部設(shè)有第一壓力傳感器，用于獲取夾持部受到的壓力，記為第一壓力；所述彈性力傳遞構(gòu)件的其中一端設(shè)有第二壓力傳感器，用于獲取彈性力傳遞構(gòu)件受到的壓力，記為第二壓力；所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件被設(shè)置成根據(jù)所述第一壓力和第二壓力控制夾持部對(duì)果蔬的夾持。