CN108377749A - 一种柑橘采摘机器人的末端执行器 - Google Patents

一种柑橘采摘机器人的末端执行器 Download PDF

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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
    • A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops

Abstract

本发明公开了一种柑橘采摘机器人的末端执行器，包括两块相互平行的夹板，夹板的夹持面上设有条状的拱形弹性片，弹性片的两端分别设有导向部，夹板的夹持面上设有与导向部配合的导向槽，弹性片中间拱起的部位向内弯曲形成凹陷，所述弹性片设有两个，该两个弹性片相互垂直设置；弹性片的夹持侧设有柔软的且具有弹性的接触部，接触部直接夹持在柑橘表面；所述夹板上还设置一与其垂直的驱动部，两个夹板的驱动部位于同一平面内且相互间隔，两个驱动部的相向面上均设有齿条，还包括一分别与两个驱动部上齿条相互啮合的可转动齿轮。本发明的目的是提供一种成本低、采摘效果好、不会夹伤果实的柑橘采摘机器人的末端执行器。

Description

一种柑橘采摘机器人的末端执行器
技术领域
本发明涉及农业采摘机器人的末端执行器，具体涉及一种柑橘采摘机器人的末端执行器。
背景技术
传统的柑橘采摘需要靠人工来完成，费时费力，且随着人工成本的增加，柑橘的采摘成本也在上升。近年来随着农业采摘机器人的发展，柑橘采摘机器人也取得了较快的发展，末端执行器也有多种，由于作业对象娇嫩、形状复杂且个体状况之间的差异性大，所以对末端执行器的要求较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、采摘效果好、不会夹伤果实的柑橘采摘机器人的末端执行器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：包括两块相互平行的夹板，夹板的夹持面上设有条状的拱形弹性片，弹性片向夹持方向拱起设置，弹性片的两端分别设有导向部，夹板的夹持面上设有与导向部配合的导向槽，弹性片中间拱起的部位向内弯曲形成凹陷，所述弹性片设有两个，该两个弹性片相互垂直设置，两弹性片的中部凹陷处相抵且其中一个弹性片位于另一个弹性片的内侧；弹性片的夹持侧设有柔软的且具有弹性的接触部，接触部直接夹持在柑橘表面；所述夹板上还设置一与其垂直的驱动部，两个夹板的驱动部位于同一平面内且相互间隔，两个驱动部的相向面上均设有齿条，还包括一分别与两个驱动部上齿条相互啮合的可转动齿轮，还包括与驱动部滑动配合的轨道结构。
本发明还进一步设置为，所述接触部为海绵夹持层，弹性片穿设在海绵夹持层中，海绵夹持层外包覆一层柔软的耐磨层，所述耐磨层的表面设有绒毛层，海绵夹持层连接在夹板上。
本发明还进一步设置为，所述接触部为内部充气的气囊夹持袋，弹性片位于气囊夹持袋内部，气囊夹持袋连接在夹板上，气囊夹持袋由可拉伸的弹性材料制成。
本发明还进一步设置为，所述接触部为内部充气的气囊夹持垫，气囊夹持垫的四个角分别连接在交叉的两个弹性片上，气囊夹持垫由可拉伸的弹性材料制成。
本发明还进一步设置为，所述接触部为硅胶夹持层，硅胶夹持层的四个角分别连接在交叉的两个弹性片上。
本发明还进一步设置为，所述弹性片的导向部和中间凹陷之间的部分设计成波浪状，所述弹性片为金属片。
本发明还进一步设置为，所述弹性片整体为网状结构，弹性片由塑料材料制成。
本发明的有益效果：本发明所提供的柑橘采摘机器人的末端执行器，其结构简单，设计合理，成本低，采摘果实时，与果实接触的部位均为柔软有弹性的接触部位，在夹持果实时不会对果实造成伤害。
附图说明
图1为本发明末端执行器的结构示意图；
图2为本发明夹板与弹性片的结构示意图；
图3为本发明夹板与弹性片的分解示意图；
图4为本发明装设海绵夹持层的结构示意图；
图5为本发明装设气囊夹持袋的结构示意图；
图6为本发明装设气囊夹持垫的结构示意图；
图7为本发明装设硅胶夹持层的结构示意图；
图8为本发明金属弹性片的结构示意图；
图9为本发明塑料弹性片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下参考图1至图9对本发明进行说明。
一种柑橘采摘机器人的末端执行器，包括两块相互平行的夹板100，夹板100的夹持面上设有条状的拱形弹性片200，弹性片200向夹持方向拱起设置，弹性片200的两端分别设有导向部2001，夹板100的夹持面上设有与导向部2001配合的导向槽1001，弹性片200中间拱起的部位向内弯曲形成凹陷2002，所述弹性片200设有两个，该两个弹性片200相互垂直设置，两弹性片200的中部凹陷2002处相抵且其中一个弹性片200位于另一个弹性片200的内侧；弹性片200的夹持侧设有柔软的且具有弹性的接触部300，接触部300直接夹持在柑橘表面；所述夹板100上还设置一与其垂直的驱动部400，两个夹板100的驱动部400位于同一平面内且相互间隔，两个驱动部400的相向面上均设有齿条500，还包括一分别与两个驱动部400上齿条500相互啮合的可转动齿轮600，还包括与驱动部400滑动配合的轨道结构700。
上述技术方案中，通过齿轮600来驱动与其啮合的两个驱动部400，使夹板100随齿轮600的正反转来进行抓放动作，夹板100在摘取柑橘时，其上的接触部300直接夹持在柑橘表面，柑橘不会与该末端执行器的其他任何硬结构接触，尽可能的保护了柑橘不被抓伤，而设置于夹板100和接触部300之间的弹性片200则起到提供弹性力，形成弹性夹持的的作用，既便于接触部300的形变恢复，又能避免柑橘被夹伤。弹性片200为条状的拱形，其夹持时，柑橘被夹持在其中部的凹陷2002，弹性片200沿导向槽1001方向发生弹性形变，垂直设置的两个弹性片200形成稳定的夹持，并能提供稳定的弹性力。
本发明中对接触部300提供如下几种实施方式：
实施例一，如图4所示，所述接触部300为海绵夹持层（由海绵制成），弹性片200穿设在海绵夹持层中，海绵夹持层外包覆一层柔软的耐磨层800，所述耐磨层800的表面设有绒毛层，海绵夹持层连接在夹板100上。海绵夹持层具有良好的弹性和形变恢复能力，不会夹伤柑橘，而弹性片200穿设在海绵夹持层中有利于海绵夹持层形变的恢复，并形成弹性片200与海绵夹持层相互配合夹持柑橘的状态。耐磨层800的设置是为了保护海绵，避免海绵被磨损，同时绒毛层的设置使得对柑橘的夹持面更柔软，不会对柑橘的表面造成损伤。
实施例二，如图5所示，所述接触部300为内部充气的气囊夹持袋（充气的袋体），弹性片200位于气囊夹持袋内部，气囊夹持袋连接在夹板100上，气囊夹持袋由可拉伸的弹性材料制成，使得气囊夹持袋具有良好的形变性能，能满足摘取时的形变、拉伸、磨损状况。气囊夹持袋内充有合适的气体，当夹持柑橘时，柑橘会迫使气囊夹持袋发生形变，随着气囊夹持袋的形变，柑橘与弹性片200上的凹陷2002接触，并逐渐迫使弹性片200发生形变，使柑橘被夹紧，柑橘被气囊夹持袋的气弹力和弹性片200的形变弹力夹持住，同时凹陷2002对柑橘的夹持起到定位作用。
实施例三，如图6所示，所述接触部300为内部充气的气囊夹持垫（具有一定厚度的气垫），气囊夹持垫的四个角分别连接在交叉的两个弹性片200上，气囊夹持垫由可拉伸的弹性材料制成。才用该技术方案，在摘取柑橘时，柑橘被夹持在两气囊夹持垫之间，迫使气囊夹持垫发生弹性形变，并逐渐向凹陷2002内发生形变，使柑橘被稳定的夹持在凹陷2002中，由于气垫在中间起到良好的保护作用，柑橘不会被弹性片200夹伤。
实施例四，如图7所示，所述接触部300为硅胶夹持层（由硅胶制成），硅胶夹持层的四个角分别连接在交叉的两个弹性片200上。由于硅胶具有较好的弹性和抗拉伸性能，所以在夹持柑橘时，硅胶层会随柑橘一起向凹陷2002内发生形变，能对柑橘起到良好的夹持作用，表面柑橘被夹伤。
为了提高弹性片200的弹性力，对弹性片200的结构设计也提供如下两种方案：
方案一，如图8所示，所述弹性片200的导向部2001和中间凹陷2002之间的部分设计成波浪状，所述弹性片为金属片,设计成波浪状的结构，可提高其形变产生的弹性力。
方案二，如图9所示，所述弹性片200整体为网状结构，弹性片200由塑料材料制成，网状结构的塑料弹性片和增强其形变产生的弹性力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：包括两块相互平行的夹板，夹板的夹持面上设有条状的拱形弹性片，弹性片向夹持方向拱起设置，弹性片的两端分别设有导向部，夹板的夹持面上设有与导向部配合的导向槽，弹性片中间拱起的部位向内弯曲形成凹陷，所述弹性片设有两个，该两个弹性片相互垂直设置，两弹性片的中部凹陷处相抵且其中一个弹性片位于另一个弹性片的内侧；弹性片的夹持侧设有柔软的且具有弹性的接触部，接触部直接夹持在柑橘表面；所述夹板上还设置一与其垂直的驱动部，两个夹板的驱动部位于同一平面内且相互间隔，两个驱动部的相向面上均设有齿条，还包括一分别与两个驱动部上齿条相互啮合的可转动齿轮，还包括与驱动部滑动配合的轨道结构。
2.根据权利要求1所述的一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：所述接触部为海绵夹持层，弹性片穿设在海绵夹持层中，海绵夹持层外包覆一层柔软的耐磨层，所述耐磨层的表面设有绒毛层，海绵夹持层连接在夹板上。
3.根据权利要求1所述的一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：所述接触部为内部充气的气囊夹持袋，弹性片位于气囊夹持袋内部，气囊夹持袋连接在夹板上，气囊夹持袋由可拉伸的弹性材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：所述接触部为内部充气的气囊夹持垫，气囊夹持垫的四个角分别连接在交叉的两个弹性片上，气囊夹持垫由可拉伸的弹性材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：所述接触部为硅胶夹持层，硅胶夹持层的四个角分别连接在交叉的两个弹性片上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：所述弹性片的导向部和中间凹陷之间的部分设计成波浪状，所述弹性片为金属片。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种柑橘采摘机器人的末端执行器，其特征在于：所述弹性片整体为网状结构，弹性片由塑料材料制成。
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