一种果蔬采摘机器人的末端执行器的制作方法

本实用新型涉及一种果蔬采摘机器人的末端执行器，属于机械技术领域。

背景技术：

柑橘属这类水果亩产量数量较大采摘更需要耗费巨大的人力，目前世界上没有什么方法或农业机械能够有效的解决这一问题。现有两种末端执行器，一种为利用腕关节的两个垂直方向上的转动来模拟人掰拧果柄的动作，另一种为两半球形夹盖夹取水果后，利用旋转刀片切割。两种执行器分别有无法连续采摘、易破坏果实表面不利于存储和抓取准确率低的缺点，且两种方法皆无法实现对果实连续的采摘作业，无法应付生长密度高的柑橘属这类水果的采摘。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种果蔬采摘机器人的末端执行器。

本实用新型果蔬采摘机器人的末端执行器主要由抓取系统、切割系统、传感控制系统、外壳四部分组成。

所述抓取系统包括抓取系统电动机、直齿圆柱齿轮、橡胶滚筒A、直齿圆锥齿轮轴A、直齿圆锥齿轮轴B、橡胶滚筒B、橡胶滚筒C、橡胶滚筒4D、涡轮、涡轮轴、齿形链、蜗杆、小滚筒轴A、橡胶滚筒E、滚筒连接套、小滚筒轴2B组成；安装于抓取系统电动机轴上的直齿圆柱齿轮与直齿圆锥齿轮轴A啮合，直齿圆锥齿轮轴A与直齿圆锥齿轮轴B啮合，同时直齿圆锥齿轮与蜗杆后端的直齿圆锥齿轮啮合，蜗杆与涡轮轴上涡轮啮合，涡轮轴经齿形链可驱动小滚筒轴A与小滚筒轴B，5个滚筒连接套分别安装于直齿圆锥齿轮轴A、直齿圆锥齿轮轴B、蜗杆、小滚筒轴A与小滚筒轴B上，5个橡胶滚筒分别与其滚筒连接套固连；抓取系统电动机经直齿圆柱齿轮啮合驱动直齿圆锥齿轮轴A旋转，直齿圆锥齿轮轴A分别经齿轮传动驱动直齿圆锥齿轮轴B与蜗杆进行旋转，蜗杆啮合涡轮轴驱动齿形链来带动小滚筒轴A和小滚筒轴B旋转，如此，驱动五个橡胶滚筒向中心旋转，5个橡胶滚筒利用旋转及其对果蔬表皮的高摩擦力将果实抓取至末端执行器内部。

所述切割系统包括切割系统电动机、丝杆螺母机构、固定支架、菱形机构、切割器、锯片、电磁机构；切割系统电动机转轴上装有丝杆，丝杆与螺母组成丝杆螺母机构，菱形机构一端分别由转动销连接于固定支架与螺母上，菱形机构另一端分别由转动销与滑动槽连接于切割器，切割器上装有电磁机构与能够小幅度往复运动的锯片；切割系统电动机带动丝杆，使得螺母向前移动，伸展菱形机构，使得切割器向前推进，切割器上的电磁机构驱动锯片进 行快速的往复锉动，从而将抓取系统抓取的果实的枝条剧断。

传感控制系统主要由压力传感器、微型视觉传感器组成；压力传感器分别装于大橡胶滚筒与其滚筒连接套之间，微型视觉传感器装于切割器上方；压力传感器用于检测橡胶滚筒的压力，微型视觉传感器用于检测抓取部分是否有果实存在，传感控制系统用于协调抓取系统和切割系统的工作。

本实用新型的效果是：该装置解决了前代果蔬采摘末端执行器无法连续采摘、无法实现对果实连续的采摘作业、无法应付生长密度高的水果、易破坏果实表面不利于存储和抓取准确率低的问题。这款新型机械手能够从各个角度进行对果实的抓取和采摘，且下方能够直接连接收集装置，一边采摘一边收集，大幅度提高采摘速度。该装置实用性高，便于生产加工，成本低，且具有巨大的创新意义，不同于以往的采摘机械手。这款末端执行器，适用于大部分球状果蔬的收割，具有很大的适应性和广阔的应用前景，同时也具有很好的推广价值，对未来新型农业的发展有巨大的意义。

附图说明

图1是本实用新型的等轴测图，1-外壳，2-抓取系统，3-切割系统；

图2(a)是本实用新型的抓取系统及切割系统的俯视图，图2(b)是抓取系统的传动部分的轴测图，4-抓取系统电动机，5-直齿圆柱齿轮，6-直齿圆锥齿轮轴A，7-橡胶滚筒A，8-压力传感器，9-直齿圆锥齿轮轴B，10-橡胶滚筒B，11-橡胶滚筒C，12-橡胶滚筒D，13-齿形链，14-蜗杆，15-涡轮,，16-涡轮轴，17-小滚筒轴A，18-橡胶滚筒E，19-滚筒连接套，20-小滚筒轴B，21-微型视觉传感器；

图3(a)是本实用新型的切割系统伸展的俯视图，图3(b)是本实用新型的切割系统压缩的俯视图，22-切割系统电动机，23-丝杆螺母机构，24-固定支架，25-菱形机构，26-转动销，27-切割器，28-锯片，29-电磁机构；

图4是本实用新型的采摘工作剖视图，G-果实。

具体实施方式

下面参照附图，对本实用新型的具体实施作进一步的详细说明。

如图1、图2(a)所示，末端执行器由抓取系统、切割系统、传感控制系统、外壳四部分组成。

抓取系统(2)主要由抓取系统电动机(4)、直齿圆柱齿轮(5)、直齿圆锥齿轮轴A(6)、橡胶滚筒A(7)、直齿圆锥齿轮轴B(9)、橡胶滚筒B(10)、橡胶滚筒C(11)、橡胶滚筒D (12)、齿形链(13)、蜗杆(14)、涡轮(15)、涡轮轴(16)、小滚筒轴A(17)、橡胶滚筒E(18)、滚筒连接套(19)、小滚筒轴B(20)组成；安装于抓取系统电动机(4)轴上的直齿圆柱齿轮(5)与直齿圆锥齿轮轴A(6)啮合，直齿圆锥齿轮轴A(6)与直齿圆锥齿轮轴B(9)啮合，同时直齿圆锥齿轮与蜗杆(14)后端的直齿圆锥齿轮啮合，蜗杆(14)与涡轮轴(16)上涡轮(15)啮合，涡轮轴经齿形链可驱动小滚筒轴A(17)与小滚筒轴B(20)，5个滚筒连接套(19)分别安装于直齿圆锥齿轮轴A(6)、直齿圆锥齿轮轴B(9)、蜗杆(14)、小滚筒轴A(17)与小滚筒轴B(20)上，5个橡胶滚筒(7)(10)(11)(12)(18)分别与其滚筒连接套(19)固连；抓取系统电动机(4)经直齿圆柱齿轮(5)啮合驱动直齿圆锥齿轮轴A(6)旋转，直齿圆锥齿轮轴A(6)分别经齿轮传动驱动直齿圆锥齿轮轴B(9)与蜗杆(14)进行旋转，蜗杆啮合涡轮轴(16)驱动齿形链(13)来带动小滚筒轴A(17)和小滚筒轴B(20)旋转，如图4，驱动五个橡胶滚筒向中心旋转，5个橡胶滚筒利用旋转及其对果蔬表皮的高摩擦力将果实抓取至末端执行器内部。

切割系统(3)主要由切割系统电动机(22)、丝杆螺母机构(23)、固定支架(24)、菱形机构(25)、转动销(26)、切割器(27)、锯片(28)、电磁机构(29)组成；切割系统电动机(22)转轴上装有丝杆，丝杆与螺母组成丝杆螺母机构(23)，菱形机构(25)一端分别由转动销连接于固定支架(24)与螺母上，菱形机构另一端分别由转动销(26)与滑动槽连接于切割器(27)，切割器(27)上装有电磁机构(29)与能够小幅度往复驱动的锯片(28)；切割系统电动机(22)带动丝杆，使得螺母向前移动，伸展菱形机构(25)，使得切割器(27)向前推进，切割器(27)上的电磁机构(29)驱动锯片(28)进行快速的往复锉动，从而将抓取系统抓取的果实的枝条剧断。

传感控制系统主要由压力传感器(8)、微型视觉传感器(21)组成；压力传感器(8)分别装于橡胶滚筒(7)(10)(18)与其滚筒连接套(19)之间，微型视觉传感器(21)装于切割器(27)上方；压力传感器(8)用于检测橡胶滚筒的压力，微型视觉传感器(21)用于检测抓取部分是否有果实存在于切割范围中，若无则启动切割系统进行切割，若有则控制抓取系统电动机加大扭矩进行抓取，传感控制系统用于协调抓取系统(2)和切割系统(3)的工作。

上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，且描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。