CN106961922A - 一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器 - Google Patents

Abstract

一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，涉及采摘机器人技术领域，包括用于安装各种装置的安装底座，在安装底座的上部安装有摆动采摘装置，所述摆动采摘装置和果实夹持装置连接，所述摆动采摘装置和果柄夹持装置连接。本发明的果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器能够实现猕猴桃自动无损采摘，果柄夹持装置夹紧果柄，果实夹持装置夹紧猕猴桃果实，然后摆动旋转装置中的偏心轮机构可以把旋转步进电机的圆周运动转化为摆动采摘装置的摆动运动，进而保证果柄与果实分离，果柄保留在原来的树枝上，它结构简单，使用方便，大大降低了劳动强度，省时省力，效率高，解决了猕猴桃自动采摘和意外去除果柄诱发红水溃疡病的难题。

Description

一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器

技术领域

本发明涉及采摘机器人技术领域，具体地说是一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器。

背景技术

目前，中国陕西猕猴桃的采摘作业主要依靠人力，猕猴桃采摘周期短劳动量大，另外猕猴桃采摘时若是摘下果柄容易诱发红水溃疡病，严重时会传染一片，更不用谈来年有什么收成，目前对于红水溃疡病没有根治方法；另外采摘下的猕猴桃若是带着果柄不利于运输，需要进行去果柄二次处理，浪费时间，因此最好的方式就是采摘猕猴桃时果柄留在树枝上。猕猴桃采摘末端执行器一般安装在机器人手臂末端，直接接触果实，为保证无所采摘，果实果柄在离层处分离，末端执行器是关键部件，中国专利CN 103448061A公布了“一种猕猴桃果实采摘末端执行器”，该专利并没有保证果柄留在原树枝这一关键问题，并且该末端执行器采用滚珠丝杠效率太低，对于实现和推广猕猴桃采摘自动化具有一定局限性。因此急需一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器来解决这一技术难题。

发明内容

本专利提供了一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，它结构简单，使用方便，大大降低了劳动强度，省时省力，效率高，解决了猕猴桃采摘效率低和避免去除果柄诱发红水溃疡病的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，包括用于安装各种装置的安装底座，在安装底座的上部安装有摆动采摘装置，所述摆动采摘装置和果实夹持装置连接，所述摆动采摘装置和果柄夹持装置连接，所述果柄夹持装置设置于果实夹持装置正上方。

所述摆动采摘装置包括底板、前立板、前摆动板、前摆动板转轴、偏心轮机构和后立板，所述底板安装在安装底座上部，所述前立板通过螺栓与底板连接，所述后立板通过螺栓与底板连接，所述前摆动板通过前摆动板转轴与前立板连接，所述偏心轮机构与后立板连接。

进一步地，所述偏心轮机构包括后摆动板、后摆动板转轴、偏心轮、偏心轮轴槽、旋转步进电机、霍尔传感器、偏心转轴和转轴套筒，所述后摆动板通过后摆动板转轴与后立板连接，在所述后立板下部设有旋转步进电机，所述偏心轮安装在旋转步进电机上，所述偏心转轴安装在偏心轮上，所述转轴套筒安装在偏心转轴上，所述偏心轮通过偏心转轴和转轴套筒与偏心轮轴槽连接。

所述果实夹持装置包括果实底板、摆动板安装座、果实直线导轨机构、仿形手机构、第二光电管和第一光电管，所述果实底板通过设置在前后侧的摆动板安装座与前摆动板和后摆动板连接，所述果实直线导轨机构安装在果实底板上部，所述仿形手机构安装在果实直线导轨机构上部，所述第二光电管安装在果实底板右侧，所述第一光电管安装在果实底板左侧。

进一步地，所述果实直线导轨机构包括果实直线导轨、果实第一滑块、果实第一同步带压板、果实第一同步轮、果实同步带、果实直线步进电机、果实第二同步带压板、果实第二同步轮、果实同步轮转轴和果实第二滑块，所述果实直线导轨安装在果实底板前部，所述果实第一滑块安装在果实直线导轨左侧，所述果实第一滑块通过果实第一同步带压板与果实同步带连接，所述果实第二滑块安装在果实直线导轨右侧，所述果实第二滑块通过果实第二同步带压板与果实同步带连接，所述果实直线步进电机安装在果实底板左侧，在果实直线步进电机上设有果实第一同步轮，所述果实第二同步轮通过果实同步轮转轴安装在果实底板上，并且通过果实同步带与果实第一同步轮连接。

进一步地，所述仿形手机构包括第一仿形手、第一压力传感器、仿形手第一安装座、第二仿形手、第二压力传感器和仿形手第二安装座，所述第一压力传感器安装在第一仿形手中部，所述第一仿形手通过仿形手第一安装座与果实第一滑块连接，所述第二压力传感器安装在第二仿形手中部，所述第二仿形手通过仿形手第二安装座与果实第二滑块连接。

所述果柄夹持装置包括果柄步进电机安装板、第一行程开关、果柄底板、果柄第一手指、果柄第二手指、电感式接近开关、果柄直线导轨机构、第二行程开关和果柄同步轮安装板，所述果柄步进电机安装板设置在果柄底板后部，所述果柄同步轮安装板设置在果柄底板后部，所述第一行程开关安装在果柄底板左侧，所述第二行程开关安装在果柄底板右侧，所述果柄直线导轨机构安装在果柄底板前部，所述电感式接近开关设置在果柄第二手指下部，所述果柄第一手指安装在果柄直线导轨机构上部。

进一步地，所述果柄直线导轨机构包括果柄直线步进电机、果柄第一同步轮、果柄第一同步带压板、果柄直线导轨、果柄第一滑块、果柄同步带、果柄第二滑块、果柄第二同步带压板、果柄第二同步轮和果柄第二同步轮转轴，所述果柄直线步进电机安装在果柄步进电机安装板上，所述果柄第一同步轮安装在果柄直线步进电机上，并通过果柄同步带与果柄第二同步轮连接，所述果柄第二同步轮通过果柄第二同步轮转轴安装在果柄同步轮安装板上，所述果柄直线导轨安装在果柄底板前部，在果柄直线导轨左侧设有果柄第一滑块，在果柄直线导轨右侧设有果柄第二滑块，所述果柄第一滑块通过果柄第一同步带压板与果柄同步带连接，所述果柄第二滑块通过果柄第二同步带压板与果柄同步带连接，所述果柄第一手指安装在果柄第一滑块上部，所述果柄第二手指安装在果柄第二滑块上部。

本发明的有益效果是：

本发明的果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器能够实现猕猴桃自动无损采摘，在果柄直线导轨机构驱动下带动果柄第一手指和果柄第二手指夹紧猕猴桃果柄下，在果实直线导轨机构驱动下带动仿形手机构夹紧猕猴桃果实下，然后摆动旋转装置中的偏心轮机构可以把旋转步进电机的圆周运动转化为摆动采摘装置的摆动运动，进而保证果柄与果实分离，果柄保留在原来的树枝上，避免了因为果柄去除所引发的的红水溃疡病，另外偏心轮上的偏心转轴外所安装的转轴套筒，是为了减小偏心转轴在偏心转轴槽中的运动阻力，它结构简单，使用方便，大大降低了劳动强度，省时省力，效率高，解决了猕猴桃自动采摘和意外去除果柄诱发红水溃疡病的难题。

附图说明

图1为本发明的整体结构三维示意图；

图2为本发明的整体结构三维主视图；

图3为本发明的摆动采摘装置的三维结构轴测图；

图4为本发明的摆动采摘装置的三维结构主视图；

图5为本发明的偏心轮的三维结构示意图；

图6为本发明的后摆动板的三维结构示意图；

图7为本发明的果实夹持装置的三维结构示意图；

图8为本发明的果实夹持装置另一方向的三维结构示意图；

图9为本发明的第二仿形手的三维结构示意图；

图10为本发明的果柄夹持装置的三维结构示意图；

图11为本发明的果柄夹持装置另一方向的三维结构示意图。

图中：1安装底座，2摆动采摘装置，201底板，202前立板，203前摆动板，204前摆动板转轴，205偏心轮机构，206后立板，2051后摆动板，2052后摆动板转轴，2053偏心轮，2054偏心转轴槽，2055旋转步进电机，2056霍尔传感器，2057偏心转轴，2058转轴套筒，3果实夹持装置，301果实底板，302摆动板安装座，303果实直线导轨机构，304仿形手机构，305第二光电管，306第一光电管，3030果实直线导轨，3031果实第一滑块，3032果实第一同步带压板，3033果实第一同步轮，3034果实同步带，3035果实直线步进电机，3036果实第二同步带压板，3037果实第二同步轮，3038果实同步轮转轴，3039果实第二滑块，3041第一仿形手，3042第一压力传感器，3043仿形手第一安装座，3044第二仿形手，3045第二压力传感器，3046仿形手第二安装座，4果柄夹持装置，401果柄步进电机安装板，402第一行程开关，403果柄底板，404果柄第一手指，405果柄第二手指，406电感式接近开关，407果柄直线导轨机构，408第二行程开关，409果柄同步轮安装板，4070果柄直线步进电机，4071果柄第一同步轮，4072果柄第一同步带压板，4073果柄直线导轨，4074果柄第一滑块，4075果柄同步带，4076果柄第二滑块，4077果柄第二同步带压板，4078果柄第二同步轮，4079果柄第二同步轮转轴。

具体实施方式

如图1和图2所示，该一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，包括用于安装各种装置的安装底座1，在安装底座1的上部安装有摆动采摘装置2，所述摆动采摘装置2和果实夹持装置3连接，所述摆动采摘装置2和果柄夹持装置4连接，所述果柄夹持装置4设置于果实夹持装置3正上方。

如图3所示为摆动采摘装置的三维结构轴测图，图4为本发明的摆动采摘装置的三维结构主视图。

所述摆动采摘装置2包括底板201、前立板202、前摆动板203、前摆动板转轴204、偏心轮机构205和后立板206，所述底板201安装在安装底座1上部，所述前立板202通过螺栓与底板201连接，所述后立板206通过螺栓与底板201连接，所述前摆动板203通过前摆动板转轴204与前立板202连接，所述偏心轮机构205与后立板206连接。

如图5为本发明的偏心轮的三维结构示意图，图6为本发明的后摆动板的三维结构示意图。

所述偏心轮机构205包括后摆动板2051、后摆动板转轴2052、偏心轮2053、偏心轮轴槽2054、旋转步进电机2055、霍尔传感器2056、偏心转轴2057和转轴套筒2058，所述后摆动板2051通过后摆动板转轴2052与后立板206连接，在所述后立板206下部设有旋转步进电机2055，所述偏心轮2053安装在旋转步进电机2055上，所述偏心转轴2057安装在偏心轮2053上，所述转轴套筒2058安装在偏心转轴2057上，所述偏心轮2053通过偏心转轴2057和转轴套筒2058与偏心轮轴槽2054连接。

如图7为本发明的果实夹持装置的三维结构示意图，图8为本发明的果实夹持装置另一方向的三维结构示意图。

所述果实夹持装置3包括果实底板301、摆动板安装座302、果实直线导轨机构303、仿形手机构304、第二光电管305和第一光电管306，所述果实底板301通过设置在前后侧的摆动板安装座302与前摆动板203和后摆动板2051连接，所述果实直线导轨机构303安装在果实底板301上部，所述仿形手机构304安装在果实直线导轨机构303上部，所述第二光电管305安装在果实底板301右侧，所述第一光电管306安装在果实底板301左侧。

如图8为本发明的果实夹持装置另一方向的三维结构示意图。

所述果实直线导轨机构303包括果实直线导轨3030、果实第一滑块3031、果实第一同步带压板3032、果实第一同步轮3033、果实同步带3034、果实直线步进电机3035、果实第二同步带压板3036、果实第二同步轮3037、果实同步轮转轴3038和果实第二滑块3039，所述果实直线导轨3030安装在果实底板301前部，所述果实第一滑块3031安装在果实直线导轨3030左侧，所述果实第一滑块3031通过果实第一同步带压板3032与果实同步带3034连接，所述果实第二滑块3039安装在果实直线导轨3030右侧，所述果实第二滑块3039通过果实第二同步带压板3036与果实同步带3034连接，所述果实直线步进电机3035安装在果实底板301左侧，在果实直线步进电机3035上设有果实第一同步轮3033，所述果实第二同步轮3037通过果实同步轮转轴3038安装在果实底板301上，并且通过果实同步带3034与果实第一同步轮3033连接。

如图7为本发明的果实夹持装置的三维结构示意图，图9为本发明的第二仿形手的三维结构示意图。

所述仿形手机构304包括第一仿形手3041、第一压力传感器3042、仿形手第一安装座3043、第二仿形手3044、第二压力传感器3045和仿形手第二安装座3046，所述第一压力传感器3042安装在第一仿形手3041中部，所述第一仿形手3041通过仿形手第一安装座3043与果实第一滑块3031连接，所述第二压力传感器3045安装在第二仿形手3044中部，所述第二仿形手3044通过仿形手第二安装座3046与果实第二滑块3039连接。

如图10为本发明的果柄夹持装置的三维结构示意图。

所述果柄夹持装置4包括果柄步进电机安装板401、第一行程开关402、果柄底板403、果柄第一手指404、果柄第二手指405、电感式接近开关406、果柄直线导轨机构407、第二行程开关408和果柄同步轮安装板409，所述果柄步进电机安装板401设置在果柄底板403后部，所述果柄同步轮安装板409设置在果柄底板403后部，所述第一行程开关402安装在果柄底板403左侧，所述第二行程开关408安装在果柄底板403右侧，所述果柄直线导轨机构407安装在果柄底板403前部，所述电感式接近开关406设置在果柄第二手指405下部，所述果柄第一手指401安装在果柄直线导轨机构407上部。

如图11为本发明的果柄夹持装置另一方向的三维结构示意图。

所述果柄直线导轨机构407包括果柄直线步进电机4070、果柄第一同步轮4071、果柄第一同步带压板4072、果柄直线导轨4073、果柄第一滑块4074、果柄同步带4075、果柄第二滑块4076、果柄第二同步带压板4077、果柄第二同步轮4078和果柄第二同步轮转轴4079，所述果柄直线步进电机4070安装在果柄步进电机安装板401上，所述果柄第一同步轮4071安装在果柄直线步进电机4070上，并通过果柄同步带4075与果柄第二同步轮4078连接，所述果柄第二同步轮4078通过果柄第二同步轮转轴4079安装在果柄同步轮安装板409上，所述果柄直线导轨4073安装在果柄底板403前部，在果柄直线导轨4073左侧设有果柄第一滑块4074，在果柄直线导轨4073右侧设有果柄第二滑块4076，所述果柄第一滑块4074通过果柄第一同步带压板4072与果柄同步带4075连接，所述果柄第二滑块4076通过果柄第二同步带压板4077与果柄同步带4075连接，所述果柄第一手指404安装在果柄第一滑块4074上部，所述果柄第二手指405安装在果柄第二滑块4076上部。

本专利结构简单，使用方便，能够实现猕猴桃无所采摘的自动化作业，并且保证果柄与果实分离，果柄保留在原来的树枝上，避免了因为果柄去除所引发的的红水溃疡病。

具体工作方式：

1、末端执行器各个装置复位，旋转步进电机2055、果实直线步进电机3035、果柄直线步进电机4070反转，霍尔传感器2056检测摆动采摘装置2的偏心轮机构205是否复位，第一光电管306和第二光电管305检测果实夹持装置3的仿形手机构304是否复位，第一行程开关402和第二行程开关408检测果柄夹持机构是否复位，复位完成后，电机停止转动，等待命令；

2、果实夹持装置3夹持果实，果实直线步进电机3035正转通过果实直线导轨机构303驱动仿形手机构304靠近，一旦第一压力传感器3042或者第二压力传感器3045任意一个达到预设值，果实直线步进电机3035停止转动；

3、果柄夹持装置4夹持果柄，果柄直线步进电机4070正转通过果柄直线导轨机构407驱动果柄第一手指404和果柄第二手指405靠近，一旦电感式接近开关406输出低电平，果柄直线步进电机4070停止转动；

4、摆动采摘装置2采摘果实，旋转步进电机2055正转通过偏心轮机构205驱动果实夹持装置3摆动，旋转一周，果实夹持装置3左右各摆动一次，实现果实和果柄的分离，完成一个猕猴桃果实的采摘；

5、完成一个果实采摘后，末端执行器释放果实，并规划毗邻猕猴桃果实的采摘路径，末端执行器各个装置复位，重复1-5步，直到计算机提供的果实全部采摘完成，末端执行器停止工作。

上述仅为本专利的一种实施方式，但本专利的设计构思并不限于此，也可以根据采摘旋转角度需要直接采用减速步进电机驱动果实夹持装置3的他实施例。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (7)

1.一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，包括用于安装各种装置的安装底座，在安装底座的上部安装有摆动采摘装置，所述摆动采摘装置和果实夹持装置连接，所述摆动采摘装置和果柄夹持装置连接，所述果柄夹持装置设置于果实夹持装置正上方；

所述摆动采摘装置包括底板、前立板、前摆动板、前摆动板转轴、偏心轮机构和后立板，所述底板安装在安装底座上部，所述前立板通过螺栓与底板连接，所述后立板通过螺栓与底板连接，所述前摆动板通过前摆动板转轴与前立板连接，所述偏心轮机构与后立板连接。

2.根据权利要求1所述的一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，所述偏心轮机构包括后摆动板、后摆动板转轴、偏心轮、偏心轮轴槽、旋转步进电机、霍尔传感器、偏心转轴和转轴套筒，所述后摆动板通过后摆动板转轴与后立板连接，在所述后立板下部设有旋转步进电机，所述偏心轮安装在旋转步进电机上，所述偏心转轴安装在偏心轮上，所述转轴套筒安装在偏心转轴上，所述偏心轮通过偏心转轴和转轴套筒与偏心轮轴槽连接。

3.根据权利要求1所述的一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，所述果实夹持装置包括果实底板、摆动板安装座、果实直线导轨机构、仿形手机构、第二光电管和第一光电管，所述果实底板通过设置在前后侧的摆动板安装座与前摆动板和后摆动板连接，所述果实直线导轨机构安装在果实底板上部，所述仿形手机构安装在果实直线导轨机构上部，所述第二光电管安装在果实底板右侧，所述第一光电管安装在果实底板左侧。

4.根据权利要求3所述的一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，所述果实直线导轨机构包括果实直线导轨、果实第一滑块、果实第一同步带压板、果实第一同步轮、果实同步带、果实直线步进电机、果实第二同步带压板、果实第二同步轮、果实同步轮转轴和果实第二滑块，所述果实直线导轨安装在果实底板前部，所述果实第一滑块安装在果实直线导轨左侧，所述果实第一滑块通过果实第一同步带压板与果实同步带连接，所述果实第二滑块安装在果实直线导轨右侧，所述果实第二滑块通过果实第二同步带压板与果实同步带连接，所述果实直线步进电机安装在果实底板左侧，在果实直线步进电机上设有果实第一同步轮，所述果实第二同步轮通过果实同步轮转轴安装在果实底板上，并且通过果实同步带与果实第一同步轮连接。

5.根据权利要求4所述的一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，所述仿形手机构包括第一仿形手、第一压力传感器、仿形手第一安装座、第二仿形手、第二压力传感器和仿形手第二安装座，所述第一压力传感器安装在第一仿形手中部，所述第一仿形手通过仿形手第一安装座与果实第一滑块连接，所述第二压力传感器安装在第二仿形手中部，所述第二仿形手通过仿形手第二安装座与果实第二滑块连接。

6.根据权利要求1所述的一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，所述果柄夹持装置包括果柄步进电机安装板、第一行程开关、果柄底板、果柄第一手指、果柄第二手指、电感式接近开关、果柄直线导轨机构、第二行程开关和果柄同步轮安装板，所述果柄步进电机安装板设置在果柄底板后部，所述果柄同步轮安装板设置在果柄底板后部，所述第一行程开关安装在果柄底板左侧，所述第二行程开关安装在果柄底板右侧，所述果柄直线导轨机构安装在果柄底板前部，所述电感式接近开关设置在果柄第二手指下部，所述果柄第一手指安装在果柄直线导轨机构上部。

7.根据权利要求6所述的一种果柄固定式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，所述果柄直线导轨机构包括果柄直线步进电机、果柄第一同步轮、果柄第一同步带压板、果柄直线导轨、果柄第一滑块、果柄同步带、果柄第二滑块、果柄第二同步带压板、果柄第二同步轮和果柄第二同步轮转轴，所述果柄直线步进电机安装在果柄步进电机安装板上，所述果柄第一同步轮安装在果柄直线步进电机上，并通过果柄同步带与果柄第二同步轮连接，所述果柄第二同步轮通过果柄第二同步轮转轴安装在果柄同步轮安装板上，所述果柄直线导轨安装在果柄底板前部，在果柄直线导轨左侧设有果柄第一滑块，在果柄直线导轨右侧设有果柄第二滑块，所述果柄第一滑块通过果柄第一同步带压板与果柄同步带连接，所述果柄第二滑块通过果柄第二同步带压板与果柄同步带连接，所述果柄第一手指安装在果柄第一滑块上部，所述果柄第二手指安装在果柄第二滑块上部。