一种刺梨采摘系统的控制装置及方法与流程

本发明涉及一种刺梨采摘系统的控制装置及方法，属于刺梨采摘技术领域。

背景技术：

采摘机器人末端执行器对采摘机器人来说是非常重要的一部分，目前有很多对采摘机器人末端执行器的研究，末端执行器根据切割方式可分为机械式、激光切割两种，机械式目前应用最广，但是激光切割因其独特的优势也越来越多的应用在采摘机器人末端执行器。

刺梨为蔷薇科多年生落叶灌木缫丝花的果实，又名山王果、刺莓果、佛朗果、茨梨、木梨子，别名刺菠萝、送春归、刺酸梨子、九头鸟、文先果，是滋补健身的营养珍果，是一种稀有的果实。刺梨的采摘目前也常用机器人采摘，但是现有的方式多仅是将刺梨从树上采摘下来，而没有对刺梨进行粗处理，例如处理其上的刺，这样增加了后续的处理工序及成本。在采用两皮带输送机夹持刺梨解决前述问题后，如何实现其智能控制，保证刺梨的完好无损是当前遇到的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种刺梨采摘系统的控制装置，可以实现刺梨采摘系统的智能控制，保证刺梨的完好，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种刺梨采摘系统的控制装置，包括具有执行敞口腔的外壳，在所述执行敞口腔内设置有夹持输送机构，

所述夹持输送机构包括设置在所述执行敞口腔内不同高度的两皮带输送机，所述两皮带输送机与驱动机构连接，所述驱动机构驱动所述两皮带输送机靠拢或远离，在所述远离状态，所述两皮带输送机适于展开容纳刺梨，在所述靠拢状态，所述两皮带输送机适于夹持刺梨并将其导移到所述执行敞口腔内端；

所述驱动机构包括驱动电机，在所述驱动电机上安装有电机扭矩传感器，以测量驱动电机的输出扭矩，所述皮带输送机包括皮带电机；

所述电机扭矩传感器的信号输出端与工控机的信号输入端口电气连接，所述工控机的信号输出端口分别与所述驱动电机和所述皮带电机的控制端电气连接，所述电机扭矩传感器将扭矩值传输给所述工控机，所述驱动电机和皮带电机根据来自所述工控机的命令动作。

所述驱动机构还包括：沿所述执行敞口腔高度方向设置的双向丝杠、分别设置在两皮带输送机上的丝杠螺母，丝杠螺母分别套接在双向丝杠上不同旋向的螺纹部位，双向丝杠以跟随驱动电机转动连接在驱动电机的输出轴上，当驱动电机正反转时，双向丝杠带动两丝杠螺母移动并作相互靠近或远离动作，使两皮带输送机同步靠拢或远离

所述两皮带输送机水平布置，或者均从所述执行敞口腔外端向内端倾斜向下布置。

在所述执行敞口腔内壁沿其高度方向设置有导轨，配套的在所述两皮带输送机上设置有导块，所述导块滑动连接在所述导轨上。

所述导块设置在所述两皮带输送机的侧壁，每个皮带输送机上的导块为四个，分别间隔设置在其两侧壁上，每个导块配套设置有导轨。

所述两皮带输送机上的导轨在同一垂线上，对应的导块为四条。

在所述执行敞口腔的内端设置有刺梨落口，以接收从所述两皮带输送机导移进来的刺梨，并排出。

本发明的有益效果是：本发明通过电机扭矩传感器检测驱动电机的扭力值，作为驱动电机的控制依据，可以实现刺梨采摘系统的智能控制，避免两皮带输送机将刺梨压坏。

另外，本发明通过两皮带输送机构成夹持输送机构，可将刺梨夹持在其间，并通过皮带输送机转动的方式拉扯刺梨，实现刺梨的采摘，并且，刺梨在被两皮带输送机导移过程中，由于是夹持状态，因此其上的刺可被皮带输送机摩擦掉，实现了刺梨的初步去刺处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制结构图；

图中：1执行敞口腔，2皮带输送机，3双向丝杠，4丝杠螺母，5刺梨落口，6从动齿轮，7主动齿轮，8驱动电机，9导轨。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：

请参考图1和图2，根据本发明一种刺梨采摘系统的控制装置，包括具有执行敞口腔1的外壳，在所述执行敞口腔1内安装有夹持输送机构，夹持输送机构包括设置在执行敞口腔1内不同高度的两皮带输送机2，两皮带输送机2与驱动机构连接，驱动机构驱动两皮带输送机2相互靠拢或远离，在远离状态，两皮带输送机2适于展开容纳刺梨，即刺梨采摘的准备工作，而在靠拢状态，两皮带输送机2适于夹持刺梨并通过皮带输送机2的转动将其导移到执行敞口腔1内端，在执行敞口腔1的内端设置有刺梨落口5，以接收从两皮带输送机2导移进来的刺梨，并排出。

皮带输送机2包括皮带、皮带电机、驱动轮和从动轮，由皮带电机带动驱动轮转动，驱动轮驱动皮带循环运转。

驱动机构包括：沿执行敞口腔1高度方向设置的双向丝杠3、分别固定地设置在两皮带输送机2上的丝杠螺母4、以及驱动电机8，丝杠螺母4分别套接在双向丝杠3上不同旋向的螺纹部位，双向丝杠3以跟随驱动电机8转动连接在驱动电机8的输出轴上，当驱动电机8正反转时，双向丝杠3带动两丝杠螺母4移动并作相互靠近或远离动作，使两皮带输送机2同步靠拢或远离。例如，双向丝杠3上下两端可安装在轴承座内，而轴承座分别固定安装在执行敞口腔1顶面和底面上。例如，丝杠螺母4可固定地安装在两皮带输送机2上的两侧壁上，并且不干涉皮带的正常运转。优选地，在皮带输送机2上的两侧中部各安装一个丝杠螺母4，配套的在执行口腔的两侧各设置一根双向丝杠3，以提高皮带输送机2上下移动的平稳性及可靠性。此时，两根双向丝杠3可由同一个驱动电机8通过传动机构同步转动，也可各自由一个驱动电机8驱动，例如，在双向丝杠3的中部位置设置一个从动齿轮6，该从动齿轮6与主动齿轮7啮合，而主动齿轮7与驱动电机8的输出轴连接，由驱动电机8转动带动双向丝杠3的转动。

由于驱动机构驱动两皮带输送机2同步靠拢或远离，这样可保证两皮带输送机2的中心点位置不变，便于夹取操作。

两皮带输送机2的布置结构，例如可采用水平布置，或者采取从执行敞口腔1外端向内端倾斜向下的布置，此时执行敞口腔1的敞口面向水平方向的一侧，而刺梨落口5设置在执行敞口腔1的底部，刺梨在进入到两皮带输送机2后，可通过皮带输送机2的转动将其导移到执行敞口腔1内端，并刺梨落口5排出。

在驱动电机8上安装有电机扭矩传感器，以测量驱动电机8的输出扭矩。电机扭矩传感器的信号输出端与工控机的信号输入端口电气连接，工控机的信号输出端口分别与驱动电机8和皮带电机的控制端电气连接，所电机扭矩传感器将扭矩值传输给工控机驱动电机8和皮带电机根据来自工控机的命令动作。例如，可预先测量并设定驱动电机8驱动皮带输送机2正常上移或下移时的扭矩值，该扭矩值可以是一个范围值，由于当两皮带输送机2夹持住刺梨后，刺梨会阻挡两皮带输送机2继续靠拢，此时如果皮带输送机2要继续靠拢，则需要更大的扭矩值，当电机扭矩传感器检测到扭矩值大于设定的扭矩范围值时，此时工控机控制驱动电机8停止转动，避免了刺梨被继续靠拢的两皮带输送机2夹坏，同时工控机控制皮带电机转动，带动皮带移动，从而将刺梨导移至执行敞口腔1内端，并从落口排出。例如，可通过皮带的输送速率，以及皮带输送机2的长度来控制皮带输送机2的输送时间，在该时间内，刺梨被输送到执行敞口腔1内端，输送时间完成后，工控机控制皮带电机停止运转，并可控制驱动电机8反向转动，使两皮带输送机2相互远离，便于下一次的刺梨采摘。

在执行敞口腔1内壁沿其高度方向设置有导轨9，配套的在两皮带输送机2上设置有导块，导块滑动连接在所述导轨9上。优选地，导块设置在两皮带输送机2的侧壁。例如，每个皮带输送机2上的导块为四个，分别间隔设置在其两侧壁上，每个导块配套设置有导轨9。优选地，两皮带输送机2上的导轨9在同一垂线上，对应的导块为四条，在保证皮带输送机2上移和下移平稳可靠性的前提下，有效降低了制造成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。