用于芒果采摘机械手的末端采摘装置的制作方法

本发明公开了一种末端采摘装置，具体涉及一种用于芒果采摘机械手的末端采摘装置，属于果蔬采摘智能装备领域。

背景技术：

我国芒果主要种植于西南的山地地区。山区地势给芒果采摘带来了很大困难。由于芒果采摘质量也将影响其保鲜周期，随着西方国家纷纷应用采摘机器人收获苹果、柑橘、西红柿、西瓜和葡萄等水果，国内也相继提出应用于芒果采摘的机械手。

中国专利CN204616444公开了一种山区芒果可伸缩高空摘果装置，该装置主要包括果夹、支杆、传动绳、牵引把手、辅助杆，通过果夹夹持芒果，利用辅助杆上镰刀切断果梗。中国专利CN202918709公开了一种芒果采摘机械手，它通过手控剪切机构切断果梗。综合分析上述两个专利发现，尽管两种采摘装置都实现了对芒果的采摘，但其自动化、智能化程度还有待提高。尤其随着我国目前用工成本不断增减，对芒果采摘的智能装备的需求显得日益迫切。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的现有芒果采摘机械手自动化程度不高，以及果梗切断不够灵活等问题。

为解决上述技术问题，本发明的提出一种用于芒果采摘机械手的末端采摘装置，具体技术方案是：

一种用于芒果采摘机械手的末端采摘装置，包括用于调节采摘位置的末端调置机构、用于夹持芒果的芒果夹持机构、用于切断芒果果梗的果梗切断机构和用于检测需要采摘的芒果位置的芒果检测机构；末端调置机构一端部连接芒果采摘机械手、另一端部连接芒果夹持机构；果梗切断机构和芒果检测机构均连接芒果夹持机构。

对本发明技术方案的改进，末端调置机构包括第一级摆动缸、第二级摆动缸和第三级旋转缸；第一级摆动缸通过连接座与芒果采摘机械手连接，第一级摆动缸上设有两个同轴的动力输出端；第二级摆动缸上对应第一级摆动缸上的两个动力输出端设置动力输入端，第二级摆动缸上的两个动力输入端与第一级摆动缸上的两个动力输出端之间均通过第一连接摆杆相连且第一级摆动缸与第二级摆动缸之间相对摆动；第二级摆动缸上设有两个同轴的动力输出端；第三级旋转缸上对应第二级摆动缸上的两个动力输出端设置动力输入端，第三级旋转缸上的两个动力输入端与第二级摆动缸上的两个动力输出端之间均通过第二连接摆杆相连且第二级摆动缸与第三级旋转缸之间相对摆动；第三级旋转缸上设有一个动力输出端，第三级旋转缸的动力输出端通过连接支座连接芒果夹持机构。此末端调置机构内的的设置，实现了本发明对芒果果梗多方位的切断，提高了切断操作的灵活性。

对本发明技术方案的改进，第一级摆动缸为柱型摆动缸，第二级摆动缸为球型摆动缸，第三级旋转缸为柱型摆动缸；第一级柱型摆动缸的摆动轴线与第二级球型摆动缸的摆动轴线呈异面垂直；第三级柱型旋转缸的转动轴线与第一级柱型摆动缸的摆动轴线同面垂直相交；第三级柱型旋转缸的转动轴线与第二级球型摆动缸的摆动轴线同面垂直相交。此技术方案中的第一级摆动缸、第二级摆动缸和第三级旋转缸的具体设计位置，是为了灵活调整果梗切断机构，更好地用于切割不同位置处的芒果。

对本发明技术方案的改进，芒果夹持机构包括支架、升降缸、夹紧缸和V型夹爪；支架与第三级旋转缸上的动力输出端通过连接支座相连，支架上设有果梗位置调整槽、果梗切断机构安装槽、芒果夹持机构安装槽和芒果检测机构安装槽；升降缸安装在支架下底面上，升降缸输出轴穿过芒果夹持机构安装槽连接夹紧缸且夹紧缸位于支架内；夹紧缸设有两个活塞杆，两个活塞杆末端均装接用于夹持芒果的V型夹爪。内藏式芒果夹持机构的设计，避免了芒果采摘过程中果梗、枝干等干扰。进一步，V型夹爪的夹持中心与果梗位置调整槽圆弧槽底中心同轴，为了便于芒果夹紧机构实现夹紧操作。

对本发明技术方案的改进，第一级摆动缸、第二级摆动缸、第三级旋转缸、升降缸和夹紧缸为气缸或油缸或液压缸。

对本发明技术方案的改进，果梗切断机构包括旋转马达和果梗切断刀具；旋转马达安装于果梗切断机构安装槽内的，其输出轴穿过槽壁固接果梗切断刀具且果梗切断刀具外漏出支架。此技术方案中的内藏式果梗切断机构的设计，避免了芒果采摘过程中果梗、枝干等干扰。

对本发明技术方案的改进，芒果检测机构包括两个智能摄像头和用于固定智能摄像头的摄像头固定支架，智能摄像头通过摄像头固定支架安装于芒果检测机构安装槽上且位于支架内部。此技术方案中的内藏式芒果检测机构的设计，避免了芒果采摘过程中果梗、枝干等干扰。

对本发明技术方案的改进，两个智能摄像头安装等高，两个智能摄像头像数相等。目的是，为了便于芒果检测机构在线获取被采摘芒果的位置信息。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本用于芒果采摘机械手的末端采摘装置，自动化程度高，果梗切断灵活；末端调置机构的设置，实现了本发明对芒果果梗多方位的切断，提高了切断操作的灵活性；通过对芒果夹持机构、果梗切断机构、芒果检测机构的内藏式设计，避免了芒果采摘过程中果梗、枝干等干扰；芒果检测机构的设置，使本发明能够在线获取被剪切的芒果的位置，实现对其果梗自动剪切。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的末端调置机构示意图。

图3为本发明的芒果夹持机构、芒果切断机构与芒果检测结构组装示意图。

图4为本发明的芒果夹持机构的支架结构示意图。

图5为本发明的芒果夹持机构。

图6为本发明的系统控制器组成结构示意图。

图中：1000、末端调置机构；1001、第一级摆动缸；1002、第二级摆动缸；1003、第三级旋转缸；1004、连接座；1005、第一连接摆杆；1006、第二连接摆杆；2000、芒果夹持机构；2001、支架；2001-1、果梗位置调整槽；2001-2、果梗切断机构安装槽；2001-3、芒果夹持机构安装槽；2001-4、芒果检测机构安装槽；2002、升降缸；2003、夹紧缸；2004、V型夹爪；2005、连接支座；2006、活塞杆；3000、果梗切断机构；3001、旋转马达；3002、果梗切断刀具；4000、芒果检测机构；4001、智能摄像头；4002、摄像头固定支架；5000、系统控制器；5000-1、图形处理模块；5000-2、运动规划模块；5000-3、运动控制模块。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图6和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

实施例：

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1，用于芒果采摘机械手的末端采摘装置，包括末端调置机构1000、芒果夹持机构2000、果梗切断机构3000和芒果检测机构4000，本实施例采摘装置在使用时还包括与末端调置机构1000、芒果夹持机构2000、果梗切断机构3000、芒果检测机构4000采用电性连接的系统控制器5000；

此系统控制器5000采用的是现有技术中的常规产品，系统控制器5000如图6所示，系统控制器5000包括用以处理芒果检测机构4000所获信息的图形处理模块5000-1、用以求解末端调置机构1000的运动规划模块5000-2、用以控制末端调置机构1000、芒果夹持机构2000和果梗切断机构3000的运动控制模块5000-3。

末端调置机构1000包括第一级摆动缸1001、第二级摆动缸1002、第三级柱型旋转缸1003。

芒果夹持机构2000包括支架2001、升降缸2002、夹紧缸2003和V型夹爪2004。

果梗切断机构3000包括旋转马达3001和果梗切断刀具3002。

芒果检测机构4000包括两个智能摄像头4001和摄像头固定支架4002。

如图1和图2所示，末端调置机构1000，第一级摆动缸1001通过连接座1004与芒果采摘机械手(图中未画)连接，第一级摆动缸1001上设有两个同轴的动力输出端；第二级摆动缸1002上对应第一级摆动缸1001上的两个动力输出端设置动力输入端，第二级摆动缸1002上的两个动力输入端与第一级摆动缸1001上的两个动力输出端之间均通过第一连接摆杆1005相连且第一级摆动缸1001与第二级摆动缸1002之间相对摆动；第二级摆动缸1002上设有两个同轴的动力输出端；第三级旋转缸1003上对应第二级摆动缸1002上的两个动力输出端设置动力输入端，第三级旋转缸1003上的两个动力输入端与第二级摆动缸1002上的两个动力输出端之间均通过第二连接摆杆1006相连且第二级摆动缸1002与第三级旋转缸1003之间相对摆动；第三级旋转缸1003上设有一个动力输出端，第三级旋转缸1003的动力输出端通过连接支座2005连接芒果夹持机构2000。第一级摆动缸1001选用现有技术中的柱型摆动缸，第二级摆动缸1002选用现有技术中的球型摆动缸，第三级旋转缸1003选用现有技术中的柱型摆动缸。第一级柱型摆动缸的摆动轴线与第二级球型摆动缸的摆动轴线呈异面垂直；第三级柱型旋转缸的转动轴线与第一级柱型摆动缸的摆动轴线同面垂直相交；第三级柱型旋转缸的转动轴线与第二级球型摆动缸的摆动轴线同面垂直相交。

如图3、图4和图5所示，芒果夹持机构2000包括支架2001、升降缸2002、夹紧缸2003和V型夹爪2004；支架2001与第三级柱型旋转缸1003上的动力输出端通过连接支座2005相连。支架2001上设有果梗位置调整槽2001-1、果梗切断机构安装槽2001-2、芒果夹持机构安装槽2001-3和芒果检测机构安装槽2001-4；升降缸2002安装在支架2001下底面上，升降缸2002输出轴穿过芒果夹持机构安装槽2001-3连接夹紧缸2003且夹紧缸2003位于支架2001内，夹紧缸2003设有两个活塞杆2006，活塞杆2006末端装接V型夹爪2004。为了便于芒果夹紧机构实现夹紧操作，装接于活塞杆2006末端的两个V型夹爪2004的夹持中心与果梗位置调整槽2001-1圆弧槽底中心同轴。

如图3所示，果梗切断机构3000包括旋转马达3001和果梗切断刀具3002，旋转马达3001安装于果梗切断机构安装槽2001-2内，果梗切断刀具3002安装在旋转马达3001输出轴上且果梗切断刀具3002外漏出支架2001。

如图3所示，芒果检测机构4000包括两个智能摄像头4001和摄像头固定支架4002，安装于芒果检测机构安装槽2001-4内的智能摄像头4001，通过摄像头固定支架4002安装在支架2001上且位于支架2001内部。两个智能摄像头4001安装等高，两个智能摄像头4001像数相等。这里所述的智能摄像头为现有技术中的常规技术产品。

为了灵活调整果梗切断机构，上述第一级柱型摆动缸1001摆动轴线与第二级球形摆动缸1002摆动轴线呈异面垂直，上述第三级柱型旋转缸1003转动轴线与第一级柱型摆动缸1001摆动轴线、第二级球形摆动缸1002摆动轴线分别同面垂直相交。

本实施例采摘装置的工作步骤如下所述：

步骤1：首先在芒果采摘机械手(图中未画)带动下，通过芒果检测机构4000的两个智能摄像头4001在线获取被采摘的芒果图像，并送至系统控制器5000，由图形处理模块5000-1、运动规划模块5000-2、运动控制模块5000-3分别获得被采摘芒果的位置信息，以及末端调置机构1000、芒果夹持机构2000和果梗切断机构的运动控制指令；

步骤2：然后由系统控制器5000控制末端调置机构1000，启动第一级摆动缸1001、第二级摆动缸1002、第三级旋转缸1003，带动果梗切断机构3000和芒果夹持机构4000运行至芒果采摘的相应位置；

步骤3：接着系统控制器5000控制芒果夹持机构2000，启动升降缸2002，由升降缸2002调整V型夹爪2004的高度，启动夹紧缸2003，带动V夹爪2004夹持被采摘的芒果；

步骤4：最后，系统控制器5000控制果梗切断机构3000，旋转马达3001启动，由刀具3002切断果梗，实现芒果自动采摘。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。