一种猕猴桃采摘末端执行器

1.本实用新型涉及果实采摘技术领域，具体涉及一种猕猴桃采摘末端执行器。


背景技术：

2.猕猴桃营养价值极为丰富，被誉为“水果之王”，在国内外均具有非常高的市场需求。人工采摘的收获方式劳动强度大，采摘效率较低。因此，研究猕猴桃采摘机器人具有重要意义。果实无损采摘是猕猴桃采摘机器人的关键技术之一，主要靠采摘机末端执行器来保证，末端执行器作为果实分离的执行工具，需要将农艺特点与机械结构相结合，同时要考虑采摘力的大小、棚架振动幅度、是否残留果柄、采摘成功率等因素。
3.现有猕猴桃采摘机器人的末端执行器，多采用旋拧或拉扯的方式进行果柄分离。在果实采摘的过程中，由于分离动作的幅度较大，会造成棚架振动、果实跌落和果实损伤，影响其商业价值，对于后期的储存和运输也会产生不良影响。因此，设计一种结构简单、实用性强、果实损伤率低、采摘效率高的猕猴桃采摘末端执行器，对于猕猴桃产业的发展具有重要的现实意义。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的问题与不足，本实用新型的目的在于提供一种猕猴桃果实采摘末端执行器，其采摘方式简单，易控制，可以提高采摘效率及降低采摘过程果实损坏率。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：
6.一种猕猴桃采摘末端执行器包括机械装置和传感系统。所述机械装置包括剪切机构、夹持机构、升降机构、传感器系统、上板、底板、侧板和后板。所述剪切机构固定在末端执行器上板与侧板内测，所述升降机构固定在末端执行器底板与上板内测，所述夹持机构固定在末端执行器后板内测。
7.所述剪切机构包括轴承，六角螺钉，剪切机构底板、剪切刀片、支撑柱、标准直齿轮、锥齿轮、剪切步进电机，所述支撑柱上端通过六角螺钉与上板固定，下端通过六角螺钉与剪切底板固定，所述的轴承两端通过六角螺钉分别安装在上板和剪切机构底板上，直齿轮和剪切刀片安装在轴承上，剪切刀片通过六角螺钉固定在直齿轮上，直齿轮相互啮合，所述的锥齿轮一个安装在右侧靠近末端执行器侧板的轴承上，另一个锥齿轮安装在剪切步进电机上，所述步进电机安装在末端执行器侧板外侧，两个锥齿轮相互啮合。
8.所述夹持机构包括滚珠丝杠ⅰ、六连接杆、夹持固定板、六角螺钉、电机座、丝杠滑块、夹持步进电机、采摘手爪。其中所述夹持步进电机固定在后板，所述夹持固定板通过六角螺钉与后板固定，所述六连接件通过六角螺钉与夹持固定板固定，所述滚珠丝杠ⅰ与六连接杆相连接，滚珠丝杠ⅰ末端通过电机座与夹持步进电机连接，六连接杆前端通过六角螺钉与采摘手爪固定连接，采摘手爪由弧形平板和支撑柱组成，结构为“合抱式”弧面形，所述丝杠滑块安装在夹持固定板上，对六连接杆进行限位。
9.所述升降机构包括滑轨、滚珠丝杠ⅱ、联轴器、固定架、升降步进电机。其中所述固定架通过六角螺钉固定在下板上平面上，联轴器安装在固定架内部，所述导轨上端与上板固定连接，下端与固定架固定连接，所述滚珠丝杠ⅱ上端与上板固定连接，下端与联轴器固定连接，所述升降步进电机固定在下板下平面上，电机轴通过联轴器与滚珠丝杠ⅱ连接。
10.所述传感器系统包括红外传感器、压力传感器和霍尔传感器。所述压力传感器安装在采摘手爪的内侧，所述红外传感器安装在夹持固定板前端采摘手爪正下方平行位置。所述霍尔传感器安装在滚珠丝杠ⅰ与电机座接触处。
11.本实用新型所达到的效果为：
12.1)针对“旋拧式”、“拉扯式”采摘末端执行器在果梗分离时容易造成果实损坏的问题，本实用新型在末端执行器内部设置了一种剪切机构，用于手爪抓取果实后对果梗进行剪切分离，降低了果梗分离时果实损伤率。
13.2)本实用新型在夹持机构中设有升降装置，可以调节采摘手爪夹持果实的位置，以适应不同大小形状果实的夹持需求，避免因夹持果实不充分造成果实脱落。
14.3)本实用新型的采摘手爪采用双手“合抱式”结构，在采摘果实时可以更好地包裹果实，避免果实在夹持过程中被手爪损坏。
15.4)本实用新型结构简单，使用方便，降低了猕猴桃在采摘过程中的棚架振动幅度和果实跌落损伤的可能性，提高了猕猴桃自动采摘效率和成功率。
附图说明
16.图1为本实用新型采摘末端执行器结构示意图；
17.图2为本实用新型剪切机构示意图；
18.图3为本实用新型夹持机构示意图；
19.图4为本实用新型升降机构立体示意图；
20.图5为本实用新型采摘作业流程示意图；
21.图中零件名称与附图编号的对应关系为：
22.1-上板；2-后板；3-底板；4-升降机构；5-侧板；6-夹持机构；7-剪切机构；8-剪切步进电机；9-轴承；10-六角螺钉；11-支撑柱；12-剪切机构底板；13-剪切刀片；14-标准直齿轮；15-锥齿轮；16-夹持步进电机；17-夹持固定板；18-丝杠滑块；19-红外传感器；20-六连接杆；21-采摘手爪；22-滚珠丝杠ⅰ；23-霍尔传感器；24-滑轨；25-固定架；26-升降步进电机；27-联轴器；28-滚珠丝杠ⅱ；
具体实施方式：
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
24.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
28的旋转可带动夹持固定板25上下移动，所述升降步进电机26固定在底板3下平面上，电机轴通过联轴器27与滚珠丝杠ⅱ28连接。
33.所述传感器系统包括红外传感器19、压力传感器和霍尔传感器23。所述压力传感器安装在采摘手爪21的内侧，所述红外传感器19安装在夹持固定板17前端采摘手爪21正下方平行位置。所述霍尔传感器23安装在滚珠丝杠ⅰ22与电机座接触处。
34.工作原理：机械臂先将采摘末端执行器送到猕猴桃果树适宜采摘的空间区域，当采摘末端执行器通过红外传感器19检测到果实位置时，机械臂停止移动，升降步进电机23通过带动滚珠丝杠ⅱ28旋转，来带动与滚珠丝杠ⅱ28相连接的夹持固定板17在滑轨24上上下移动，以此调节采摘手爪21在果实适当的位置处，以手爪21内部压力传感器预设的夹持力范围对果实进行夹持，接着剪切步进电机8通过驱动锥齿轮15啮合转动，来带动固定在轴承9上的直齿轮14啮合转动，以此带动固定在直齿轮14上的剪切刀片13进行转动来剪切果柄，完成上述动作后，机械臂远离果实，升降机构4复位，结束一个单果采摘。
35.虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。