一种抓取式果实采摘末端执行器及果实采摘执行装置的制作方法

本发明涉及一种摘果工具，具体涉及一种抓取式果实采摘末端执行器及果实采摘执行装置。

背景技术：

近年来，随着我国农村经济体制改革的深入和市场经济的发展，水果产量逐年大幅度增加，水果产业在国民经济中占有重要地位。根据国家统计局数据：2014年我国水果总产量增长至26142.24万吨，较上年同期增长4.2%；苹果总 产量为4092.32万吨，产量同比增长3.1%，占同期国内水果总产量的15.65%；柑桔总产量为3492.66万吨，产量同比增长5.2%，占同期国内水果总产量的13.36%；梨产量为1796.44万吨，产量同比增长3.8%，占同期国内水果总产量的6.87%。从水果的种植到上市销售，其中采摘作业时最耗时，最费力的一个环节。像苹果、柑桔和梨之类的水果，都是生长在高处，从而必须借助工具来完成采摘。常见的采摘工具包括一根可以伸缩的伸缩臂，伸缩臂的顶端设置有采摘末端执行器，采摘末端执行器包括能够对树枝进行剪切的剪具，剪具将树枝剪切断后，果实就掉落至下方的果实收集装置中。但是剪具在剪切树枝的瞬间，对树枝产生很大的作用力，果实就会晃动，可能会使果实撞击到剪具或者是伸缩臂上，对果实造成伤害，降低果实的品质。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够在果实采摘的时候，对果实进行固定，避免果实碰撞后出现损伤的抓取式果实采摘末端执行器。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种抓取式果实采摘末端执行器，包括U形支架和固定连接在U形支架底部的直线气缸，直线气缸具有能够穿过U形支架且正对U形支架开口方向设置的一个具有伸缩功能的活塞杆，活塞杆的顶部固定连接有安装座，安装座远离活塞杆的一端固定连接有开口朝向远离活塞杆方向的吸盘，吸盘的底部设置有能够使吸盘内腔与吸盘外连通的吸气孔，安装座的顶部设置有吸气口，安装座内部设置有从吸气口延伸至与吸气孔相对应位置且与吸气孔连通的吸气通道，吸气口连通设置有能够进行吸气的吸气管，U形支架位于其开口处的位置安装有能够对树枝进行剪切的剪切装置，U形支架的内侧与剪切装置之间形成有能够容纳果实的果实容纳空间。

在本发明中，操作抓取式果实采摘末端执行器接近需要采摘的果实，然后打开剪切装置，控制直线气缸的活塞杆朝向果实方向伸出，同时吸气管开始吸气；活塞杆顶部的吸盘接触到果实表面，由于吸盘内腔中一直在吸气，因此吸盘贴在果实表面后，吸盘与果实之间就会产生负压，进而使吸盘能够牢固的吸住果实；之后活塞杆回缩，将果实拉入至果实容纳空间中，剪切装置对树枝进行剪切，完成果实的采摘。剪切装置在对树枝进行剪切的时候，果实在果实容纳空间中是不动的，剪切树枝的作用力不会造成果实的晃动，进而使果实不会与U形支架以及剪切装置发生碰撞，避免了果实出现损伤，提高了果实的采摘品质，其结构简单，使用方便。

作为优化，所述剪切装置包括上颚支架和下颚支架，上颚支架和下颚支架整体均呈U型结构，上颚支架的两端和下颚支架的两端分别铰接连接在U形支架的两个侧臂上，U形支架上固定连接有能够分别驱动上颚支架和下颚支架转动的驱动装置，当上颚支架与下颚支架朝向相对方向转动时，上颚支架和下颚支架之间能够相切合。驱动装置先驱动上颚支架和下颚支架朝向相互远离的方向转动，这样上颚支架和下颚支架之间就会形成一个开口，能够使果实通过这个开口进入到果实容纳空间内。然后驱动装置再驱动上颚支架和下颚支架朝向相对方向快速转动，上颚支架和下颚支架相切合的时候，就能够剪断树枝。

作为优化，所述上颚支架与所述下颚支架相切合的位置分别固定连接有刃片，刃片分别沿所述上颚支架和所述下颚支架的长度方向延伸设置，两块刃片的刃口相对设置。通过刃片对树枝进行剪切，能够更好的将树枝切断，提高果实的采摘品质，另外果树的树枝切口平整完好，减小了对果树的伤害。

作为优化，所述驱动装置包括分别位于U形支架两侧侧臂外侧且与U形支架固定连接的夹爪气缸，夹爪气缸的两个夹爪分别通过铰接连接的拉杆与所述上颚支架和所述下颚支架铰接连接，用于驱动所述上颚支架和所述下颚支架转动。夹爪气缸的两个夹爪能够从相互转动和相互分开，分别控制上颚支架和下颚支架的转动，使其相切合的力量更大，能够更好的对树枝进行剪断。

作为优化，所述吸气孔的中心线与所述吸盘的中心线同轴设置，所述吸盘的底部还固定连接有与所述吸气孔同轴设置且与所述吸气孔连通的连接气管，连接气管通过设置在其外表面的外螺纹与所述吸气通道螺纹连接以与所述吸气通道连通。吸盘在吸气的过程中，难免会吸入各种杂物导致吸气孔堵塞，到时吸盘无法牢固的抓住果实。进气孔被堵住后，可以将吸盘拆卸下来单独进行更换，减少清堵时间，提高采摘效率。

本发明还公开了一种果实采摘执行装置，包括气源、三位五通电磁阀Ⅰ、三位五通电磁阀Ⅱ、两位三通电磁阀、真空发生器和采摘装置，采摘装置为上述的所述抓取式果实采摘末端执行器，气源通过输气管分别与三位五通电磁阀Ⅰ、三位五通电磁阀Ⅱ和两位三通电磁阀的进气口连通，所述直线气缸的两个接气口分别与三位五通电磁阀Ⅰ的两个出气口连通，所述吸气管与真空发生器的真空口连通，真空发生器的进气口与两位三通电磁阀的出气口连通，所述夹爪气缸的两个接气口分别与三位五通电磁阀Ⅱ的两个出气口连通。气源输出气体，并通过不同的电磁阀进行控制进气，以达到控制直线气缸、夹爪气缸和真空发生器的目的，其结构简单，使用方便。

作为优化，所述输气管上串联有气动三联件，所述输气管通过与其并联设置的三根导气管分别与所述三位五通电磁阀Ⅰ、所述三位五通电磁阀Ⅱ和所述两位三通电磁阀的进气口连通，每根导气管上均串联有节流阀，与所述两位三通电磁阀连通的导气管上还安装有与其连通的气容。通过气动三联件和气容，控制气源输出气体的稳定和干净，并且通过节流阀，控制不同设备的输气量，以满足设备使用要求。

综上所述，本发明的有益效果在于：本发明结构简单，使用方便，通过吸盘将果实稳稳地抓紧并拉至果实容纳空间中，再对树枝进行剪切，避免了果实晃动造成碰撞伤害，提高了果实的采摘品质。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明中抓取式果实采摘末端执行器的三维结构示意图；

图2为本发明中果实采摘执行装置的气路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本具体实施方式中的一种抓取式果实采摘末端执行器，U形支架1和固定连接在U形支架1底部的直线气缸2，直线气缸2具有能够穿过U形支架1且正对U形支架1开口方向设置的一个具有伸缩功能的活塞杆，活塞杆的顶部固定连接有安装座3，安装座3远离活塞杆的一端固定连接有开口朝向远离活塞杆方向的吸盘4，吸盘4的底部设置有能够使吸盘4内腔与吸盘4外连通的吸气孔，安装座3的顶部设置有吸气口，安装座3内部设置有从吸气口延伸至与吸气孔相对应位置且与吸气孔连通的吸气通道，吸气口连通设置有能够进行吸气的吸气管5，U形支架1位于其开口处的位置安装有能够对树枝进行剪切的剪切装置，U形支架1的内侧与剪切装置之间形成有能够容纳果实的果实容纳空间。

本具体实施方式中，所述剪切装置包括上颚支架6和下颚支架7，上颚支架6和下颚支架7整体均呈U型结构，上颚支架6的两端和下颚支架7的两端分别铰接连接在U形支架1的两个侧臂上，U形支架1上固定连接有能够分别驱动上颚支架6和下颚支架7转动的驱动装置，当上颚支架6与下颚支架7朝向相对方向转动时，上颚支架6和下颚支架7之间能够相切合。

本具体实施方式中，所述上颚支架6与所述下颚支架7相切合的位置分别固定连接有刃片8，刃片8分别沿所述上颚支架6和所述下颚支架7的长度方向延伸设置，两块刃片8的刃口相对设置。

本具体实施方式中，所述驱动装置包括分别位于U形支架1两侧侧臂外侧且与U形支架1固定连接的夹爪气缸9，夹爪气缸9的两个夹爪分别通过铰接连接的拉杆10与所述上颚支架6和所述下颚支架7铰接连接，用于驱动所述上颚支架6和所述下颚支架7转动。

本具体实施方式中，所述吸气孔的中心线与所述吸盘4的中心线同轴设置，所述吸盘4的底部还固定连接有与所述吸气孔同轴设置且与所述吸气孔连通的连接气管，连接气管通过设置在其外表面的外螺纹与所述吸气通道螺纹连接以与所述吸气通道连通。

如图2所示，一种果实采摘执行装置，包括气源11、三位五通电磁阀Ⅰ12、三位五通电磁阀Ⅱ13、两位三通电磁阀14、真空发生器15和采摘装置，采摘装置为上述的所述抓取式果实采摘末端执行器，气源11通过输气管分别与三位五通电磁阀Ⅰ12、三位五通电磁阀Ⅱ13和两位三通电磁阀14的进气口连通，所述直线气缸2的两个接气口分别与三位五通电磁阀Ⅰ12的两个出气口连通，所述吸气管5与真空发生器15的真空口连通，真空发生器15的进气口与两位三通电磁阀14的出气口连通，所述夹爪气缸9的两个接气口分别与三位五通电磁阀Ⅱ13的两个出气口连通。

本具体实施方式中，所述输气管上串联有气动三联件16，所述输气管通过与其并联设置的三根导气管分别与所述三位五通电磁阀Ⅰ12、所述三位五通电磁阀Ⅱ13和所述两位三通电磁阀14的进气口连通，每根导气管上均串联有节流阀17，与所述两位三通电磁阀14连通的导气管上还安装有与其连通的气容18。

在具体实施的过程中，所述吸气口的位置设置有吸气接头，吸气接头包括一根导管，导管的中部设置有与其同轴设置的六角拧转部以方便操作导管旋转，位于六角拧转部一侧的导管外表面设置有外螺纹且通过外螺纹与吸气口螺纹连接，位于六角拧转部另一侧的导管外表面沿导管长度方向间隔设置有至少两条沿导管周向凸起的凸环，所述吸气管套在位于六角拧转部远离吸气口一侧的导管上且通过抱箍装置固定连接在导管上，抱箍装置位于任意两条相邻的凸环之间。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。