CN104365278B - 球形果蔬采摘末端执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于球形果蔬采摘的末端执行器，属于采摘机器人技术领域。本发明由机架、驱动传动机构、导套机构、切断机构、抓取机构组成。机架由上机座、下机座、机座侧板组成。驱动传动机构由电机、联轴器、传动轴、上套筒、下套筒、绞盘、绳组成，将电机的转动转换为绳的平移运动。导套机构由导套、弹簧组成，弹簧提供预加力，导套用于弹簧在受绳的拉力时平移的导向。切断机构采用类似剪刀的结构。抓取机构由手爪安装板、手爪拉杆、手爪连接杆、弧形手指组成。本发明利用一个电机，采用绳传动的方式，能够实现球形果蔬采摘作业中的果蔬抓取和果柄切断两个任务。

Description

球形果蔬采摘末端执行器
技术领域
本发明涉及采摘机器人技术领域，特别涉及一种球形果蔬采摘末端执行器。
背景技术
果蔬采摘是果蔬生产中最费时费力的环节，因此利用采摘机器人代替传统的人力采摘有利于提高采摘效率，降低劳动强度和成本。末端执行器安装于机械手臂前端，是果蔬采摘机器人实现果蔬采摘的重要部件。目前国内外采摘机器人的末端执行器采摘果蔬时，通常有两种方式：一种是末端执行器抓住果蔬后，采用拉、拧果柄的方式，这种方式容易使果蔬受到损伤；另一种是末端执行器抓住果蔬后，用传感器检测果柄位置后用激光、刀片等辅助工具切割果柄，这种方式需要额外的激光装置或驱动刀片的动力装置。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种球形果蔬采摘末端执行器，利用一个电机，同时驱动抓取机构和切断机构，完成果蔬抓取和果柄切断两个任务。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：球形果蔬采摘末端执行器，由机架、驱动传动机构、导套机构、切断机构、抓取机构组成；机架由上机座、下机座、机座侧板组成；驱动传动机构由电机、联轴器、传动轴、上套筒、下套筒、绞盘(两个，分别对应切断机构和抓取机构)、绳(两根，分别对应切断机构和抓取机构)组成，将电机的转动转换为绳的平移运动；导套机构由导套、弹簧组成，弹簧提供预加力，导套用于弹簧在受绳的拉力时平移的导向；切断机构采用类似剪刀的结构；抓取机构由手爪安装板、手爪拉杆、手爪连接杆、弧形手指组成。
本发明还有其它一些特征：
1.所述的球形果蔬采摘末端执行器，利用一个电机，能够同时实现末端执行器的果蔬抓取和果柄的切断。
2.所述的切断机构和抓取机构，采用绳驱动的驱动方式。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的左视图；
图3为本发明的三维图；
图4、图5为本发明的切断机构示意图；
图6为本发明的抓取机构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-电机；2-电机座；3-联轴器；4-上套筒；5-绞盘；6-下套筒；7-导套座；8-导套；9-剪刀拉杆；10-剪刀安装板；11-剪刀固定轴；12-手爪拉杆；13-手爪安装板；14-弹簧；15-绳；16-传动轴；17-轴承座；18-轴承；19-下机座；20-上机座；21-机座侧板；22-手爪连接杆；23-剪刀连接杆；24-弧形手指；25-剪刀刀片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步描述。
如图1-6所示，本发明实施例由机架、驱动传动机构、导套机构、切断机构、抓取机构组成。
机架由上机座20、下机座19、机座侧板21(两个)通过螺钉连接而成。
驱动传动机构由安装在机座2上的电机1、联轴器3、传动轴16、上套筒4、下套筒6、绞盘5(两个，分别对应切断机构和抓取机构)、绳15(两根，分别对应切断机构和抓取机构)、轴承座17(由两个半轴承座构成)、轴承18组成，将电机1的转动转换为绳15的平移运动。
导套机构由安装在导套座7上的导套8、弹簧14组成，弹簧14提供预加力，导套8用于弹簧14在受绳的拉力时平移的导向。导套机构有两套，分别用于切断机构和抓取机构。
切断机构采用连杆组成的类似剪刀结构，由剪刀拉杆9、剪刀连接杆23(两个)、剪刀刀片25(两个)、剪刀固定轴11组成。剪刀拉杆9和剪刀连接杆23之间、剪刀连接杆23和剪刀刀片25之间均采用铰链连接。剪刀拉杆9和绳15相连，剪刀刀片25通过剪刀固定轴11固定在剪刀安装板10上。剪刀刀片25能够绕剪刀固定轴11转动。切断机构的示意图见图4和图5，当电机1正转时，驱动绳15克服弹簧14的作用力带动剪刀拉杆9向左运动，剪刀刀片25为闭合状态；反之，当电机1反转时，绳15被松开，在弹簧14的作用下，剪刀拉杆9向右运动，剪刀刀片25为张开状态。
抓取机构由手爪安装板13、手爪拉杆12、手爪连接杆22、弧形手指24组成。手爪连接杆22和手爪安装板13、弧形手指24之间均采用铰链连接。抓取机构的示意图见图6，当电机1正转时，驱动绳15克服弹簧14的作用力带动手爪拉杆12向左运动，弧形手指24为闭合状态；反之，当电机1反转时，绳15被松开，在弹簧14的作用下，手爪拉杆12向右运动，弧形手指24为张开状态。
本发明的工作原理如下：
1.抓取操作
电机1正转，带动安装在传动轴16上的绞盘5正转，拉动绳15克服弹簧14作用力向左运动，抓取机构和切断机构同时执行抓取和切断动作。
2.松开操作
电机1反转，带动安装在传动轴16上的绞盘5反转，绳15被放松，在弹簧14作用力拉动下向右运动，抓取机构和切断机构同时执行松开动作。
本发明所提出的用于球形果蔬采摘的末端执行器，采用一个电机和绳驱动的方式，同时驱动切断机构和抓取机构，能够同时实现末端执行器的果蔬抓取和果柄的切断。

Claims (1)

1.一种球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：包括：机架、驱动传动机构、导套机构、切断机构、抓取机构；机架由上机座(20)、下机座(19)、机座侧板(21)组成；驱动传动机构由电机(1)、联轴器(3)、传动轴(16)、上套筒(4)、下套筒(6)、两个分别与切断机构和抓取机构相对应的绞盘(5)、两根分别与切断机构和抓取机构相对应的绳(15)组成，将所述电机(1)的转动转换为绳(15)的平移运动；导套机构由导套(8)、弹簧(14)组成，所述弹簧(14)提供预加力，导套(8)用于弹簧(14)在受绳(15)的拉力时平移的导向；切断机构采用剪刀的结构，由剪刀拉杆(9)、两个剪刀连接杆(23)、两个剪刀刀片(25)、剪刀固定轴(11)组成；剪刀拉杆(9)和剪刀连接杆(23)之间、剪刀连接杆(23)和剪刀刀片(25)之间均采用铰链连接；抓取机构由手爪安装板(13)、手爪拉杆(12)、手爪连接杆(22)、弧形手指(24)组成；利用所述一个电机(1)，能够同时实现末端执行器的果蔬抓取和果柄的切断，所述的切断机构和抓取机构，采用绳驱动的驱动方式。
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