专利名称:一种自适应式柔性水果采摘执行器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种自适应式柔性水果采摘执行器；所要解决的技术问题是：现有采摘执行器在容易拉断夹具和容易破坏水果方面的不足。采用的技术方案是：一种自适应式柔性水果采摘执行器，包括执行器主体、刀片、固定法兰、果实容器、曲柄摇杆机构和驱动曲柄摇杆机构摆动的驱动器；执行器主体通过不少于一个的光杆与固定法兰滑动式相连；刀片固定设置在执行器主体上；果实容器与执行器主体相连，果实容器与执行器主体上的果实落口相连通；果实容器位于刀片的正下方；驱动器固定设置在执行器主体上；驱动器的输出轴连接曲柄摇杆机构。优点：能较好地吸收机器人视觉与机械臂的控制误差，采摘成功率高。驱动与控制方式简单，采摘作业速度较高。
【专利说明】一种自适应式柔性水果采摘执行器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自适应式柔性水果采摘执行器，具体说涉及农业果蔬采摘机器人末端执行器的开发领域，特别是球形水果采摘机器人末端执行器的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]农业信息化是我国进入21世纪后建设现代农业的重大战略选择，是实现农业现代化的重要内容。数字农业作为农业信息化的组成部分，其科技创新与应用实践，将引领我国现代农业的快速发展。农业智能控制技术则是实现数字农业的标志。然而，在水果生产中，采摘作业是其中最耗时、最费力的一个环节，其费用约占成本的50%?70%。水果采摘机器人是农业机器人的重要类型，它能够降低工人劳动强度和生产费用，具有很大发展潜力。
[0003]目前，大部分的采摘执行器分离果树与果实的方式大体分为两类，第一类，强行拉断果梗，来实现果实与果树的分离；第二类，先用夹具加紧果实，再通过剪刀、锯条、高压水枪、激光等工具，切断果梗，从而将水果从果树上采摘下来。对于第一类采摘末端，容易拉断其他枝条，对果树的伤害较大。而第二类采摘执行末端也存在比较致命的缺点:其一，执行器在切断果梗之前，要先用夹具夹住果实，夹具的力很难控制，过小会导致果实的脱落，过大则会损坏水果；其二要牢牢抓住果实，那么对图像处理以及采摘点的控制要求较高，微小的误差都会导致采摘的失败。而过多的传感器会使得控制变得复杂、繁琐。
实用新型内容
[0004]为了克服现有采摘执行器在容易拉断夹具和容易破坏水果方面的不足，本实用新型提供一种自适应式柔性水果采摘末端执行器，该执行器不仅可以有效地保护植株，而且对精度、控制要求低，有效的保证了采摘效率。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]一种自适应式柔性水果采摘执行器，包括执行器主体、刀片、固定法兰、果实容器、曲柄摇杆机构和驱动曲柄摇杆机构摆动的驱动器；
[0007]所述执行器主体通过不少于一个的光杆与固定法兰滑动式相连；
[0008]所述刀片固定设置在执行器主体上；
[0009]所述果实容器与执行器主体相连，所述果实容器与执行器主体上的果实落口相连通；所述果实容器位于刀片的正下方；
[0010]所述驱动器固定设置在执行器主体上；所述驱动器的输出轴连接曲柄摇杆机构。[0011 ] 进一步改进，本实用新型中的曲柄摇杆机构采用现有技术的曲柄摇杆机构也能实现本实用新型的发明目的，本实用新型优先采取下述结构的曲柄摇杆机构。
[0012]本实用新型中的曲柄摇杆机构包括第一连杆、第二连杆和摆杆；所述第一连杆的一端连接驱动器的输出轴。另一端转动连接第二连杆的一端；第二连杆的另一端转动连接摆杆。本实用新型曲柄摇杆机构中在工作时，当外部机械臂带动执行器接近水果后，摆杆以较慢的角速度旋转，如果碰到果梗，则会拉近执行器，当果梗靠近刀片时摆杆又会以较快的角速度旋转，进而剪断果梗，此时果实正好落入果实容器中。
[0013]进一步改进，摆杆的前端呈圆弧状。本实用新型中摆杆的前端设置成圆弧状作用是，为了更好的适应水果的形状，以及防止在拉近执行器过程中，果实脱落。
[0014]进一步改进，执行器还包括压簧；压簧套在光杆上；压簧的一端与光杆上的台阶面接触，另一端与执行器主体接触。本实用新型中的压簧可以保证采摘完水果后，执行器主体回到初始位置。
[0015]进一步改进，所述光杆的数量为三；所述光杆呈直线型设置；所述压簧套装在位于中间的光杆上。本实用新型中优先选用这样的设计可以让执行器主体更加稳定。
[0016]进一步改进，所述驱动器为电机。
[0017]本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:
[0018]1、能较好地吸收机器人视觉与机械臂的控制误差，采摘成功率高。2、驱动与控制方式简单，采摘作业速度较高。3、通用性好，可以满足不同类型球形水果的采摘的要求。4、用于切除果梗的刀片固定在位于果实容器上方的执行器本体框架上，这样可以避免果实在果实容器上方以外的地方落下来而造成的采摘失败；这种设计也解决了夹具容易划伤水果表皮的问题。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的装配立体图。
[0020]图2是本实用新型剖视图。
[0021]图3是实施例的立体图。
[0022]图中，1.固定法兰；2.驱动器；3.第一连杆；4.第二连杆；5.摆杆；6.果实容器；7.执行器主体；8.光杆；9.刀片；10.压簧；11.水果。
【具体实施方式】
[0023]下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
[0024]为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图3和【具体实施方式】做进一步的描述。
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]实施例:
[0027]如图1、2为本实用新型的装配立体图；包括执行器主体7、刀片9、固定法兰1、果实容器6、曲柄摇杆机构和驱动器2 ;
[0028]曲柄摇杆机构包括第一连杆3、第二连杆4和摆杆5。
[0029]在图1，2中，固定法兰I的一面由螺钉连接到机械臂的末端，另一面通过三根光杆8与执行器主体7相连接，执行器主体7可以沿着光杆8的方向滑动。在中间一根光杆8上装有一个弹性系数很小的压簧10，它可以保证在刀片9剪断果梗后及时带动执行器主体7回到初始位置。在执行器主体7的上方装有一个电机，它的等速旋转运动经第一连杆3、第二连杆4后，转化为摆杆5的变速摆动。其中，电机轴与第一连杆3固结在一起，第一连杆3随电机轴一起转动。第一连杆3和第二连杆4通过铰链连接，他们之间可以相对转动。摆杆5与第二连杆4之间同样通过铰链连接，而摆杆5同时又通过销和执行器主体7连接，这样摆杆5便可以绕销的中心回转。刀片9固定在执行器主体7上，在刀片9的正下方放有一个果实容器6。
[0030]由于采用了曲柄摇杆机构，就可以在电机匀速转动下实现摆杆的不同速度。
[0031]下面结合实施例对本实用新型做进一步详细描述:
[0032]如图3所示，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0033]利用该执行器进行采摘时，具体分为四步:
[0034]第一步、机械臂带着执行器一起运动到离目标果实适当位置处。
[0035]第二步、电机转动，带动摆杆5缓慢旋转，并拉着执行器主体7向目标果实靠拢。
[0036]第三步、当果实靠近刀片9时，摆杆5快速旋转，剪短果梗。
[0037]第四步、剪短果梗后，执行器主体7横向只受压簧推力，在该力作用下，执行器主体回到初始位置。
[0038]在图3中，在机械臂的驱动下，执行器被带到离果实一定距离的地方，这时电机旋转，带动第一连杆3，第二连杆4，摆杆5运动(见图3)。摆杆5有一定的弧度，不至于让果实滑落。摆杆5起初缓慢转动，当旋转一定角度后，就会接触到果梗，如果再继续旋转，执行器主体7便会沿光杆8向靠近果实的方向滑动。当摆杆5靠近刀片9时，摆杆5以较快速度剪断果梗，水果落入果实容器6中，这时摆杆5不受果梗给它的作用力。在压簧10的作用下，执行器主体7被拉回到初始位置。到此为止，执行器完成它的一次采摘任务。
[0039]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【权利要求】
1.一种自适应式柔性水果采摘执行器，其特征在于，包括执行器主体(7)、刀片(9)、固定法兰(I)、果实容器￠)、曲柄摇杆机构和驱动曲柄摇杆机构摆动的驱动器(2); 所述执行器主体(7)通过不少于一个的光杆(8)与固定法兰(I)滑动式相连； 所述刀片(9)固定设置在执行器主体(7)上； 所述果实容器(6)与执行器主体(7)相连，所述果实容器(6)与执行器主体(7)上的果实落口相连通；所述果实容器(6)位于刀片(9)的正下方； 所述驱动器(2)固定设置在执行器主体(7)上；所述驱动器(2)的输出轴连接曲柄摇杆机构。2.如权利要求1所述的自适应式柔性水果采摘执行器，其特征在于，所述曲柄摇杆机构包括第一连杆(3)、第二连杆(4)和摆杆(5);所述第一连杆(3)的一端连接驱动器(2)的输出轴；另一端转动连接第二连杆(4)的一端；第二连杆(4)的另一端转动连接摆杆(5)。3.如权利要求2所述的自适应式柔性水果采摘执行器，其特征在于，所述摆杆(5)的前端呈圆弧状。4.如权利要求1所述的自适应式柔性水果采摘执行器，其特征在于，所述执行器还包括压簧(10);所述压簧(10)套在光杆⑶上；压簧(10)的一端与光杆⑶上的台阶面接触，另一端与执行器主体(X)接触。5.如权利要求4所述的自适应式柔性水果采摘执行器，其特征在于，所述光杆(8)的数量为三；所述光杆(8)呈直线型设置；所述压簧(10)套装在位于中间的光杆(8)上。6.如权利要求1所述的自适应式柔性水果采摘执行器，其特征在于，所述驱动器(2)为电机。
【文档编号】A01D46-30GK204272703SQ201420696313
【发明者】时光, 李国利, 徐剑锋, 张恺钰, 刘登, 杨世亮 [申请人]金陵科技学院