一种应用于丝瓜采摘的执行机构的制作方法

本实用新型涉及应用于丝瓜采摘的执行机构。

背景技术：

由于中国社会经济结构和人口结构的转变，越来越少的人从事与农业活动，从而导致果蔬的劳动成本价格提高，进而导致果蔬价格的上涨。在果蔬的种植过程当中，需要人去观察果蔬是否成熟，并时不时的需要借助工具来帮助采摘，所以果蔬采摘作业也是一项繁重且单一的劳动活动。从当前来看，果蔬采摘作业是农业生产中最耗时、最费力的一个环节,属于劳动力密集型的工作。

为了实现机械化的大棚丝瓜采摘，本实用新型一种大棚应用于丝瓜采摘的执行机构。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服上述现有技术的缺点，提供一种应用于丝瓜采摘的执行机构。

本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于包括：机械臂和末端执行器，所述机械臂包括依次连接的z轴升降机构、y轴平移机构和x轴伸缩机构，所述末端执行器固定在x轴伸缩机构的前端，末端执行器包括用于夹持丝瓜的夹具和用于切割丝瓜藤的切割装置，所述切割装置具有位于夹具上方的可转动的切割刀，通过所述切割刀切割丝瓜藤。

丝瓜采摘的执行机构通过轴承连接在移动小车上，通过加强筋和底座来支撑机械臂。整个机械臂可进行360°旋转，可实现在一个位置上进行前后方向更大范围的采摘。机械臂由z轴升降机构，y轴平移机构和x轴伸缩机构组成，z轴升降机构和y轴平移机构是一种将导轨和丝杠一体化的结构，x轴伸缩机构连杆机构，可实现xyz三个方向的移动。采摘末端执行器包括切割刀片和夹具，夹具可进行对丝瓜的抓取，然后切割刀通过旋转对丝瓜藤进行切断。

该执行机构采用圆柱型坐标的结构形式，结构简单，运动控制简便，坐标计算容易，定位精度高，采摘范围较广。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的作进一步说明。

图1是丝瓜采摘机器人主视图。

图2是丝瓜采摘机器人俯视图。

图3是丝瓜采摘机器人末端执行器示意图。

图中标号示意如下：

1-驱动电机，2-y轴平移机构，3-切割刀，4-夹具，5-x轴伸缩机构，6-加强筋，7-z轴升降机构，8-轴承，9-底座，10-移动小车，11-支撑连接件，12-活动连杆，13-铰接连杆，14-夹持臂，15-执行电机。

具体实施方式

如图1-图3所示，本实施例应用于丝瓜采摘的执行机构，包括：机械臂和末端执行器。

机械臂包括依次连接的z轴升降机构7、y轴平移机构2和x轴伸缩机构5。z轴升降机构、y轴平移机构和x轴伸缩机构的行程分别为600mm*1100mm*1100mm。z轴升降机构7具有受驱动电机1驱动的丝杆，所述丝杆上设置有与y轴平移机构2固定的滑块；所述y轴平移机构2具有导轨和与x轴伸缩机构5固定的滑块；x轴伸缩机构5为剪叉式伸缩机构。z轴升降机构7的底部通过轴承可转动的设置于底座9上，底座9则设置在移动小车10上。为了提高机械臂的稳定性，z轴升降机构7的背部设置有加强筋6。

末端执行器固定在x轴伸缩机构5的前端，由用于夹持丝瓜的夹具4和用于切割丝瓜藤的切割装置构成，具体包括支撑连接件11、活动连杆12、铰接连杆13、夹持臂14执行电机15、切割刀3和驱动该切割刀的舵机，执行电机15固定在支撑连接件11上，执行电机15的输出头依次经活动连杆12和铰接连杆13驱动所述夹持臂14。执行电机15驱动活动连杆12往前伸出，连杆13带动夹持器14做闭合状，实现末端执行器的抓取动作。反之，电机15驱动活动连杆12我往后缩回，实现夹持臂14做打开动作，实现末端执行器打开。夹持臂14套有橡胶指套，橡胶指套表面刻有仿人手手指指纹纹路。能够加大采取抓取时的摩擦力，从而能够减小手指抓取果实的加持力，更好保护丝瓜。

切割刀3和舵机构成了位于夹具4上方的切割装置，切割刀的旋转的行程为270°，通过切割刀切割丝瓜藤。当夹持器14处于抓取状时，舵机将驱动切割刀3快速旋转来切割果柄，将果蔬与果柄分离。切割刀片3采用市面上常见的不锈钢刀片，切割刀片和舵机采用直接链接的方式，便于后期刀片更换。

丝瓜采摘过程如下：

移动小车到达某一位置，通过移动z轴升降机构、y轴平移机构和x轴伸缩机构到达丝瓜位置，夹具夹取丝瓜，切割刀片进行丝瓜藤的切断，通过移动z轴升降机构、y轴平移机构和x轴伸缩机构将丝瓜放入瓜篮，采摘结束。

本实用新型的不局限于上述各实施例，凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

技术特征：

1.一种应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于包括：机械臂和末端执行器，所述机械臂包括依次连接的z轴升降机构（7）、y轴平移机构（2）和x轴伸缩机构（5），所述末端执行器固定在x轴伸缩机构（5）的前端，末端执行器包括用于夹持丝瓜的夹具（4）和用于切割丝瓜藤的切割装置，所述切割装置具有位于夹具（4）上方的可转动的切割刀（3），通过所述切割刀切割丝瓜藤。

2.根据权利要求1所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：所述z轴升降机构（7）具有受驱动电机（1）驱动的丝杆，所述丝杆上设置有与y轴平移机构（2）固定的滑块；所述y轴平移机构（2）具有导轨和与x轴伸缩机构（5）固定的滑块；x轴伸缩机构（5）为剪叉式伸缩机构。

3.根据权利要求1所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：z轴升降机构（7）的底部通过轴承可转动的设置于底座（9）上。

4.根据权利要求1所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：底座（9）设置在移动小车（10）上。

5.根据权利要求1所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：z轴升降机构（7）的背部设置有加强筋（6）。

6.根据权利要求1所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：所述末端执行器包括支撑连接件（11）、活动连杆（12）、铰接连杆（13）、夹持臂（14）、切割刀（3）和执行电机（15）组成，所述执行电机（15）固定在支撑连接件（11）上，执行电机（15）的输出头依次经活动连杆（12）和铰接连杆（13）驱动所述夹持臂（14）。

7.根据权利要求6所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：所述夹持臂（14）套有橡胶指套，橡胶指套表面刻有仿人手手指指纹纹路。

8.根据权利要求1所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：切割装置位于末端执行器上，主要由舵机和切割刀（3）组成。

9.根据权利要求1所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：切割刀的旋转的行程为270°。

10.根据权利要求8所述的应用于丝瓜采摘的执行机构，其特征在于：z轴升降机构、y轴平移机构和x轴伸缩机构的行程分别为600mm*1100mm*1100mm。

技术总结
本实用新型涉及应用于丝瓜采摘的执行机构，包括：机械臂和末端执行器，所述机械臂包括依次连接的Z轴升降机构、Y轴平移机构和X轴伸缩机构，末端执行器固定在X轴伸缩机构的前端，末端执行器包括用于夹持丝瓜的夹具和用于切割丝瓜藤的切割装置，所述切割装置具有位于夹具上方的可转动的切割刀，通过所述切割刀切割丝瓜藤。执行机构采用圆柱型坐标的结构形式，结构简单，运动控制简便，坐标计算容易，定位精度高，采摘范围较广。

技术研发人员：周海燕;季松;周朝进;杨菲;王鑫;杨洁
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2019.08.21
技术公布日：2020.05.08