一种球形水果减损采摘末端执行器的制作方法

本实用新型涉及水果采摘领域，具体是一种球形水果减损采摘末端执行器。

背景技术：

我国水果种植面积大、产量多，因此，水果的及时采摘至关重要。目前，我国大部分果农仍然是依靠人工来完成水果的采摘，人工采摘水果可以保证采摘过程中不损坏水果，但也存在劳动成本相对较高、不便于高处作业以及采摘效率低等缺点；除此之外，随着我国老龄化人口总量日趋增大，可分配在传动农业上的劳动力明显不足，这直接导致尽管我国水果总量多，但加工出口量很少甚至有些主产水果也需要依靠进口，其主要原因是水果采摘不及时。因此，我国农业的当务之急是要提高机械化作用率。当然，市面上已经有很多水果采摘机械，一些果农也在使用采摘机械对水果进行采摘，但这些采摘机械大多数不具有通用性，不能针对不同种类水果进行采摘，同时，当采摘尺寸较大水果时往往容易损伤水果。针对我国苹果、脐橙和梨等球形水果种植区多、产量大而没有通用采摘末端执行器的问题，因此，市面上急需一种球形水果减损采摘末端执行器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种球形水果减损采摘末端执行器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种球形水果减损采摘末端执行器，包括末端执行器的辅助装置、驱动装置、夹持装置以及使果柄与果实分离的切割装置；所述末端执行器的辅助装置包括底座、左端盖和右端盖、螺栓、角接触球轴承、轴承端盖和防尘盖；所述底座是一长方体块，左右两端各开有三个螺纹孔，用于连接左右端盖；所述左右端盖用来安装轴承同时开有连接防尘盖的螺纹孔；所述轴承端盖用来固定轴承；所述防尘盖通过螺栓连接在所述末端执行器的左端盖和右端盖上，用来防止灰尘、树枝和树叶掉落在滚珠丝杠螺母副上；所述末端执行器的驱动装置是由电机Ⅰ、滚珠丝杠螺母副、滑块和导轨组成；所述电机Ⅰ驱动所述滚珠丝杠螺母副作回转运动；所述导轨连接在所述末端执行器的左右端盖上，用于防止螺母在丝杠旋转时随之一起旋转；同时，所述导轨不仅起导向和支承作用，还起到减小滚珠丝杠所受径向力的作用；所述滑块的作用是将滚珠丝杠的回转运动转化为直线运动；所述末端执行器的夹持装置由球形手指、压力传感器和弹簧组成，其中，左端手指为可移动手指，右端手指为固定手指；所述左右端球形手指内侧均粘有橡胶材料，左端可移动手指通过螺栓连接在所述滑块上，随滑块的移动到达被采摘水果的位置；所述右端固定手指通过螺栓连接在所述防尘盖上；特别地，所述弹簧并不是直接与左右端两球形手指底部相连，而是将两球形手指底部去除后，再用弹簧与所去除的等体积大小底部相连作为球形手指底部的补充部分，同时，将所述压力传感器安装在所述补充部分中，这是因为尽管两球形手指内侧粘有橡胶材料，但如果所采摘的果实体积过大，同样会造成水果受到较大程度损伤，从而导致采摘过程的失败，而如果手指与其底部是由两部分组成，且底部是与弹簧相连，那么即使所采摘果实体积很大，也不会使果实受到较大程度损坏，因为当果实体积很大时，随着夹持过程的进行，与所述弹簧相连的手指底部会向两侧移动，从而增大了果实与手指的接触面积，并且当所述压力传感器采集到夹持力达到预定值时将结束夹持过程，因此避免了水果所受夹持力的不断增大，减轻了水果在采摘过程中因受力过大而遭到较大程度损坏；所述使果柄与果实分离装置主要是由连接在所述左端可移动手指上的圆锯片和电机Ⅱ组成，当两球形手指对被采摘水果的夹持动作结束后，所述圆锯片通过安装在左端可移动手指上的电机Ⅱ来驱动，从而对果柄进行切割，使果柄与果实分离。

作为本实用新型进一步的方案:所述末端执行器的夹持装置和切割果柄与果实装置所用的电机为步进电机。

作为本实用新型再进一步的方案:所述末端执行器驱动装置中的滚珠丝杠螺母副轴端采用一端固定、一端铰支的形式，以满足末端执行器进给的要求。

作为本实用新型再进一步的方案: 所述末端执行器驱动装置中的滚珠丝杠螺母副为内循环G型。

本实用新型达到的有益效果是：

1、该末端执行器的夹持和分离装置分别来自两个动力源，具有操作精度高、响应快、装置简单、成本低廉以及易于维护的优点；

2、末端执行器夹持装置的手指采用球形且内侧粘有橡胶材料，同时手指与底部是两部分组成，且手指底部与弹簧相连，保证了当所采摘水果体积过大时，手指底部会随着弹簧的收缩而增大手指的空间，同时，手指底部还安装有压力传感器，当夹持力达到预定值时，夹持动作随即停止，减小了当所采摘水果体积较大时果实损坏的程度，损坏较小的水果也利于贮藏和出售；

3、本末端执行器特殊的夹持装置，使得其通用性较好，可以用来采摘不同体积大小的球状果实，并且使得果实的损坏程度较小。

4、末端执行器的切割方式采用圆锯片连接在可移动手指端，使整体装置更加简单轻便，切割果柄的效果更好；

5、末端执行器采用滚珠丝杠螺母副将回转运动变为直线运动，传动效率高，噪声小；

6、本末端执行器操作简单，使用者不需要经过专业培训就能熟练使用，易于推广。

附图说明

图1是一种球形水果减损采摘末端执行器的整体装置示意图；

图2是一种球形水果减损采摘末端执行器的滚珠丝杠螺母副与滑块装置示意图；

图3是一种球形水果减损采摘末端执行器的夹持与切割装置示意图；

图4是一种球形水果减损采摘末端执行器的手指示意图；

图5是一种球形水果减损采摘末端执行器的控制电路示意图。

图中：1-底座、2-左端盖、3-右端盖、4-螺栓Ⅰ、5-滚珠丝杠螺母副、6-滑块、7-导轨、8-角接触球轴承、9-轴承端盖、10-防尘盖、11-可移动手指、12-固定手指、13-弹簧、14-圆锯片、15-螺栓Ⅱ、16-电机Ⅰ、17-电机Ⅱ、18-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，以下具体实施方式用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案。

如图1所示是本实用新型一种球形水果减损采摘末端执行器的整体装置示意图，包括底座1、滚珠丝杠螺母副5、防尘盖10、可移动手指11、固定手指12、弹簧13和圆锯片14；所述底座1左右两侧各分布有三个螺纹孔，通过螺栓Ⅰ4连接左端盖2和右端盖3，从而组成了整个末端执行器的支承主体。

所述滚珠丝杠螺母副5通过一对角接触球轴承8采用一端固定、一端铰支的轴端形式，通过电机Ⅰ16将滚珠丝杠的回转运动转化为滑块6的直线运动；所述左端盖2和所述右端盖3上方均分布有两个螺纹孔，通过螺栓Ⅱ15连接所述防尘盖10；所述防尘盖10用于防止末端执行器在收获水果过程中灰尘、树叶和树枝掉落在所述滚珠丝杠螺母副5上；所述可移动手指11通过螺栓Ⅱ15连接在滑块6上，从而可随滑块6一起做直线运动；所述固定手指12通过螺栓Ⅱ15连接在右端盖上，不可移动；所述弹簧13可保证末端执行器在收获较大体积的水果时不会因为水果所受夹持力过大而受到较大程度的损坏，从而达到减损采摘水果的目的，这是因为所述可移动手指11和固定手指12与底部是分离的，其底部与弹簧相连，并且该部分安装有压力传感器，从而达到了上述效果；所述可移动手指11、所述固定手指12、所述弹簧13以及所述压力传感器18共同组成了末端执行器的夹持装置；所述圆锯片14通过电机Ⅱ17驱动，随可移动手指11一起作直线运动，当夹持动作完成时，驱动圆锯片14旋转切割果柄，从而使果柄与果实的分离。

本实用新型的工作原理是：所述一种球形水果减损采摘末端执行器通过电机Ⅰ16作为动力源驱动滚珠丝杠螺母副5，从而将丝杠的回转运动转化为滑块6的直线运动，使连接在滑块6上的可移动手指11对所要收获的水果进行夹持，如果所收获的水果体积较大，则通过弹簧13的收缩使手指底部空间增大，当压力传感器18采集到夹持力达到预定值时，夹持过程完成；此时圆锯片14随着可移动手指11一起运动到了指定位置，切割圆锯片14通过动力源17驱动圆锯片旋转切割果柄，完成果柄与果实的分离动作；当末端执行器将果实运送到指定位置后，电机Ⅰ16反转使可移动手指11复位释放果实，从而完成了整个采摘过程。

上面对本实用新型的较佳实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以作出变形和改进，但这些变形和改进也应视为本实用新型的保护范围。