一种分离梳子式相向运动猕猴桃自动采摘末端执行器的制作方法

本发明涉及农业机器人自动化设备领域，具体地，涉及一种分离梳子式相向运动猕猴桃自动采摘末端执行器。

背景技术：

中国是世界猕猴桃栽培面积最大的国家，但是，国产猕猴桃无论在出口价格还是在出口量，都稍逊于新西兰及其他出口国，直接导致国家在农产品外销上的重大经济损失，原因就是我国猕猴桃自动采摘技术落后，主要是依靠人工进行猕猴桃的采摘作业，而猕猴桃采摘周期又很集中，劳动强度大，耗费大量的劳动力、时间，效率低下。目前国内外对于农业采摘机器人的研究的关键仍是效率问题，猕猴桃果实的采摘模式决定了采摘机器人末端执行器的结构形式和工作原理，同时也决定了作业效率。中国专利公布的CN 103448061 A“一种猕猴桃果实采摘末端执行器”采用仿形手指抓取果实，旋转采摘的模式，单果用时22s，效率太低。在实验室做过机理试验后提出一种相向运动的采摘模式，可以大大提高效率。因此急需一种分离梳子式相向运动猕猴桃自动采摘末端执行器来解决这一技术难题，但是目前市场上并没有该类装置。

技术实现要素：

本专利提供了一种分离梳子式相向运动猕猴桃自动采摘末端执行器，本发明机械结构简单，大大降低了劳动强度，省时省力，效率高，实现簇生猕猴桃的分离，并且多果一次性采摘，解决了猕猴桃单果采摘费时费力的技术难题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种分离梳子式相向运动猕猴桃自动采摘末端执行器，是由摆动凸轮机构、倾斜曲面推板机构、直线往复驱动机构、安装板、果实分离梳子组成的，其特征是：摆动凸轮机构包括成排仿形凸轮、压力传感器、调整间隙、U型支架、凸轮转轴和旋转电机，倾斜曲面推板机构包括成排斜曲面推板、微型传感器、和双轴气缸，直线往复驱动机构包括L型支架、导杆、导杆支架、导杆底座、直线电机、螺母滑块、丝杠和往复机构支架；所述摆动凸轮机构安装在直线往复驱动机构前端，所述倾斜曲面推板机构安装在直线往复驱动机构上部，所述直线往复驱动机构设置在安装板上，所述安装板上部与果实分离梳子连接，所述成排仿形凸轮通过凸轮转轴安装在U型支架上，并且与旋转电机连接，所述压力传感器安装在成排仿形凸轮内表面，所述调整间隙设置在成排仿形凸轮之间；所述成排斜曲面推板安装在双轴气缸前端，所述双轴气缸安装在直线往复驱动机构上部，所述微型传感器安装在成排斜曲面推板下部；所述L型支架与导杆连接，所述导杆通过导杆支架与导杆底座连接，所述导杆底座与螺母滑块连接，所述螺母滑块与丝杠配合，安装在往复机构支架上，所述直线电机与丝杠连接。

优选地，所述成排仿形凸轮外轮廓设计成仿猕猴桃外轮廓形状，并且表面粘附有一层3mm厚的软硅胶材料。

更优选地，所述成排斜曲面推板设计成倾斜的仿猕猴桃外轮廓曲面，与水平面夹角为75°～85°可调，并且表面粘附有一层3mm厚的软硅胶材料。

具体地，所述果实分离梳子设置有间隔20mm的成排梳齿，并且前端设置V字形。

本发明的有益效果是：

本发明的一种分离梳子式相向运动猕猴桃自动采摘末端执行器能够实现猕猴桃多果分离和一次性采摘。首先，果实分离梳子将簇生猕猴桃果实分离，成一排的姿态，直线往复驱动机构驱动摆动凸轮机构和倾斜曲面推板机构靠近猕猴桃果实，当微型传感器检测到信号时，旋转电机驱动成排仿形凸轮顺时针摆动90°，同时双轴气缸将成排斜曲面推板推出去，猕猴桃果实顺着成排仿形凸轮的外轮廓表面滑落到容纳箱中；其次，当微型传感器没有信号时，说明猕猴桃果实已经采摘成功，通过成排仿形凸轮外轮廓曲面滑落到容纳箱中，其中压力传感器设置有阈值，一旦压力超过上限，机构停止运动，防止猕猴桃的表面损伤。本发明机械结构简单，大大降低了劳动强度，省时省力，效率高，实现了猕猴桃多果分离和一次性采摘，解决了猕猴桃采摘费时费力的难题。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1为本发明的整体结构等轴测图；

图2为本发明的摆动凸轮机构的三维结构示意图；

图3为本发明的倾斜曲面推板机构的三维结构示意图；

图4为本发明的直线往复驱动机构的三维结构示意图；

图5为本发明的果实分离梳子的三维结构示意图。

图中：1摆动凸轮机构，101成排仿形凸轮，102压力传感器，103调整间隙，104U型支架，105凸轮转轴，106旋转电机，2倾斜曲面推板机构，201成排斜曲面推板，202微型传感器，203双轴气缸，3直线往复驱动机构，301L型支架，302导杆，303导杆支架，304导杆底座，305直线电机，306螺母滑块，307丝杠，308往复机构支架，4安装板，5果实分离梳子。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

参见图1至图5所示，一种分离梳子式相向运动猕猴桃自动采摘末端执行器，是由摆动凸轮机构1、倾斜曲面推板机构2、直线往复驱动机构3、安装板4、果实分离梳子5组成的，其特征是：摆动凸轮机构1包括成排仿形凸轮101、压力传感器102、调整间隙103、U型支架104、凸轮转轴105和旋转电机106，倾斜曲面推板机构2包括成排斜曲面推板201、微型传感器202、和双轴气缸203，直线往复驱动机构3包括L型支架301、导杆302、导杆支架303、导杆底座304、直线电机305、螺母滑块306、丝杠307和往复机构支架308；所述摆动凸轮机构1安装在直线往复驱动机构3前端，所述倾斜曲面推板机构2安装在直线往复驱动机构3上部，所述直线往复驱动机构3设置在安装板4上，所述安装板4上部与果实分离梳子5连接，所述成排仿形凸轮101通过凸轮转轴105安装在U型支架104上，并且与旋转电机106连接，所述压力传感器102安装在成排仿形凸轮101内表面，所述调整间隙103设置在成排仿形凸轮101之间；所述成排斜曲面推板201安装在双轴气缸203前端，所述双轴气缸203安装在直线往复驱动机构3上部，所述微型传感器202安装在成排斜曲面推板201下部；所述L型支架301与导杆302连接，所述导杆302通过导杆支架303与导杆底座304连接，所述导杆底座304与螺母滑块306连接，所述螺母滑块306与丝杠307配合，安装在往复机构支架308上，所述直线电机305与丝杠307连接。

参见图2所示，优选地，所述成排仿形凸轮101外轮廓设计成仿猕猴桃外轮廓形状，并且表面粘附有一层3mm厚的软硅胶材料。

参见图3所示，更优选地，所述成排斜曲面推板201设计成倾斜的仿猕猴桃外轮廓曲面，与水平面夹角为75°～85°可调，并且表面粘附有一层3mm厚的软硅胶材料。

参见图4所示，具体地，所述果实分离梳子4设置有间隔20mm的成排梳齿，并且前端设置V字形。

为了帮助理解本发明的上述基本实施方式，参照图1至图5进行示例性说明，例如：首先，果实分离梳子5将簇生猕猴桃果实分离，成一排的姿态，直线往复驱动机构3驱动摆动凸轮机构1和倾斜曲面推板机构2靠近猕猴桃果实，当微型传感器202检测到信号时，旋转电机106驱动成排仿形凸轮101顺时针摆动90°，同时双轴气缸203将成排斜曲面推板201推出去，猕猴桃果实顺着成排仿形凸轮101的外轮廓表面滑落到容纳箱中；其次，当微型传感器202没有信号时，说明猕猴桃果实已经采摘成功，通过成排仿形凸轮101外轮廓曲面滑落到容纳箱中，其中压力传感器102设置有阈值，一旦压力超过上限，机构停止运动，防止猕猴桃的表面损伤。

工作步骤如下：

第一步，装置上电复位，直线电机305驱动成排斜曲面推板201和成排仿形凸轮101运动到最右边，旋转电机106驱动成排仿形凸轮101逆时针转45°；

第二步，果实分离梳子5将簇生猕猴桃果实分离，成一排的姿态，直线往复驱动机构3驱动摆动凸轮机构1和倾斜曲面推板机构2靠近猕猴桃果实；

第三步，当微型传感器202检测到信号时，旋转电机106驱动成排仿形凸轮101顺时针摆动90°，同时双轴气缸203将成排斜曲面推板201推出去，猕猴桃果实顺着成排仿形凸轮101的外轮廓表面滑落到容纳箱中，其中压力传感器102设置有阈值，一旦压力超过上限，机构停止运动，防止猕猴桃的表面损伤；

第四步，当该处猕猴桃目标果实采摘完毕，机械臂移动末端执行器检测新的猕猴桃区域，进行作业，重新进行上面三步。

以上结合附图详细描述了本发明的具体实施方式，需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。