CN102742408B - 基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种上苗末端执行器。目的是提供的末端执行器应能对穴盘里的嫁接苗进行自动调节方向的特点。技术方案是：基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，其特征在于：末端执行器包括双杆气缸、薄型气缸，及机械爪；薄型气缸的前端面固定有一第五安装板，机械爪包括两个第一连杆、第三连杆，及两个第二连杆，两个第二连杆还分别与两个第一连杆的后端铰接以驱动两个第一连杆运动，两个第一连杆沿着薄型气缸的活塞杆的轴线对称布置；各第一连杆的顶面分别固定有一滑道，滑道内安装有一夹物手指，夹物手指的前端固定有橡胶块，两个夹物手指的橡胶块相向而对，各第一连杆上分别安装有一个电机，每个电机分别驱动一个夹物手指沿滑道前后滑动。
Description
技术领域
本发明涉及一种果蔬嫁接机的执行部件，尤其是一种基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器。
背景技术
嫁接机器人技术是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与设施园艺技术于一体的高新技术。目前国际上嫁接机械化研究发展到一定阶段，逐渐由半自动化嫁接机向全自动化方向发展，其中能否实现穴盘中瓜科和葫芦科这两种嫁接苗的自动上苗，并且能对瓜类和葫芦类的子叶方向进行准确调整，是能否实现瓜科穴盘苗全自动嫁接的关键，也是国际研究的先进技术领域。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，该末端执行器应能对穴盘里的嫁接苗进行自动调节方向，将无序的子叶方向自动调整到适于嫁接的方向，并具有结构简单、执行效率高、成本较低的特点。
本发明提供的技术方案是：
基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，通过外部安装轴固定在蔬果嫁接机的机械臂上，其特征在于：所述末端执行器包括水平固定在所述外部安装轴上的双杆气缸、固定在双杆气缸的两活塞杆前端的薄型气缸，以及安装在薄型气缸的活塞杆前端的机械爪；薄型气缸的前端面固定有一水平向前伸出的第五安装板，所述机械爪包括两个铰接在所述第五安装板上的第一连杆、横向固定在所述薄型气缸的活塞杆前端的第三连杆，以及对称铰接在所述第三连杆左右两端的两个第二连杆，两个第二连杆还分别与所述两个第一连杆的后端铰接以驱动两个第一连杆运动，所述两个第一连杆沿着薄型气缸的活塞杆的轴线对称布置；各第一连杆的顶面分别固定有一沿前后方向水平伸展的滑道，所述滑道内安装有一与其匹配的夹物手指，该夹物手指水平向前侧伸出，夹物手指的前端固定有橡胶块，两个夹物手指的橡胶块相向而对，各第一连杆上分别安装有一个电机，每个电机分别驱动一个夹物手指沿滑道前后滑动。
所述夹物手指上固定有一条沿其长度方向伸展的齿条，所述电机通过齿轮与所述齿条啮合以驱动夹物手指运动。
所述滑道布置在第一连杆靠近薄型气缸的活塞杆的轴线一侧，两个第一连杆上的滑道的开口方向相反。
所述电机、薄型气缸、双杆气缸分别与蔬果嫁接机的控制主机连接。
本发明的工作原理是：蔬果嫁接机的摄像头采集穴盘中嫁接苗的影像，传输至蔬果嫁接机的控制主机，主机根据处理影像数据后发出信号至末端执行器，双杆气缸的活塞杆伸长顶推薄型气缸和机械爪，使得两个夹物手指运动至嫁接苗的两侧；同时薄型气缸的顶杆也伸长，顶推第三连杆向前运动，通过第二连杆驱动两个第一连杆合拢，再通过外部切割装置将苗进行切断，完成取苗操作；接着控制主机根据嫁接苗的子叶方向，控制电机带动至少一根夹物手指运动，从而利用摩擦力带动嫁接苗转动，达到预定角度后停止。
本发明的有益效果是：本发明通过两个气缸控制两个夹物手指夹取嫁接苗，之后通过电机控制夹取手指运动从而调整嫁接苗的子叶方向，从而使其适应嫁接要求；整个执行器的自动化程度高、动作简单、工作效率高且结果准确，结构也比较简单，制造成本较低。
附图说明
图1是本发明在机械爪张开状态的立体示意图。
图2是本发明在机械爪合拢状态的立体示意图。
图3是本发明的工作状态立体示意图之一。
图4是本发明的工作状态立体示意图之二。
图5是本发明的工作状态立体示意图之三。
图6是本发明的工作原理图。
图7是本发明中机械爪的立体结构示意图。
图8是图7中第一、第二、第三连杆的装配图。
图9是图8的局部剖视图。
图10是第一连杆的立体结构示意图。
图11是第三安装板的立体结构示意图。
图12是摄像头与嫁接苗穴盘的安装结构示意图。
图13是滑道与夹物手指的装配结构示意图。
图14是橡胶块的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，通过外部安装轴1以及第一安装板2固定在蔬果嫁接机的机械臂上。
所述末端执行器包括水平固定在所述第一安装板底部的双杆气缸3、通过第二安装板4固定在双杆气缸的两活塞杆前端的薄型气缸5，以及通过第三安装板6安装在薄型气缸的活塞杆18前端的机械爪。
所述薄型气缸的前端面的底部，固定有一水平向前伸出的第五安装板16，所述机械爪包括两个铰接在所述第五安装板上的第一连杆14、横向固定在所述薄型气缸的活塞杆前端的第三连杆17，以及对称铰接在所述第三连杆左右两端的两个第二连杆15，两个第二连杆还分别与所述两个第一连杆的后端铰接以驱动两个第一连杆运动。所述两个第一连杆沿着薄型气缸的活塞杆的轴线对称布置；各第一连杆的顶面分别固定有一沿前后方向水平伸展的滑道9，所述滑道内安装有一与其匹配的夹物手指11，该夹物手指水平向前侧伸出，夹物手指的前端通过第四安装板13固定有一橡胶块12（可在橡胶块上制作粗糙面），两个夹物手指的橡胶块相向而对，各第一连杆的底部分别安装有一个电机8，所述夹物手指上固定有一条沿其长度方向伸展的齿条10，所述电机通过齿轮7与所述齿条啮合以驱动夹物手指运动。所述滑道布置在第一连杆靠近薄型气缸的活塞杆的轴线一侧，两个第一连杆上的滑道的开口方向相反（均朝着背离活塞杆轴线的方向开口）。
所述电机、薄型气缸、双杆气缸分别与蔬果嫁接机的控制主机连接，蔬果嫁接机的摄像头19通过支架20安装在穴盘22上方（如图12所示），为主机提供提供影像数据以控制本发明运动，夹取和调整嫁接苗22。上述摄像头直接利用蔬果嫁接机已有的摄像头，而电机、薄型气缸、双杆气缸、齿轮、齿条均可外购获得。
Claims (4)
1.基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，通过外部安装轴（1）固定在蔬果嫁接机的机械臂上，其特征在于：所述末端执行器包括水平固定在所述外部安装轴上的双杆气缸（3）、固定在双杆气缸的两活塞杆前端的薄型气缸（5），以及安装在薄型气缸的活塞杆（18）前端的机械爪；薄型气缸的前端面固定有一水平向前伸出的第五安装板（16），所述机械爪包括两个铰接在所述第五安装板上的第一连杆（14）、横向固定在所述薄型气缸的活塞杆前端的第三连杆（17），以及对称铰接在所述第三连杆左右两端的两个第二连杆（15），两个第二连杆还分别与所述两个第一连杆的后端铰接以驱动两个第一连杆运动，所述两个第一连杆沿着薄型气缸的活塞杆的轴线对称布置；各第一连杆的顶面分别固定有一沿前后方向水平伸展的滑道（9），所述滑道内安装有一与其匹配的夹物手指（11），该夹物手指水平向前侧伸出，夹物手指的前端固定有橡胶块（13），两个夹物手指的橡胶块相向而对，各第一连杆上分别安装有一个电机（8），每个电机分别驱动一个夹物手指沿滑道前后滑动。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，其特征在于：所述夹物手指上固定有一条沿其长度方向伸展的齿条（10），所述电机通过齿轮（7）与所述齿条啮合以驱动夹物手指运动。
3.根据权利要求1所述的基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，其特征在于：所述滑道布置在第一连杆靠近薄型气缸的活塞杆的轴线一侧，两个第一连杆上的滑道的开口方向相反。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器，其特征在于：所述电机、薄型气缸、双杆气缸分别与蔬果嫁接机的控制主机连接。
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