CN109328650A - 一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构 - Google Patents

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高国华
郑玉航
王皓
刘聪
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Beijing University of Technology
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • 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

本发明公开了一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构，由包裹气囊，接触前端、柔性外壳，Y形连接管，基座，气管，和驱动丝组成。包裹气囊安装在接触前端内部并与气管连接；接触前端固定在柔性外壳上，并一同固定在基座上，柔性外壳为中空波纹形式，且顶部和底部圆周有三个圆形通孔便于分别安装驱动丝；基座上部设计成90°夹角，三面开有圆孔，用以安装Y形连接管；气管通过内部通道固定在基座底部。其中双臂在基座上对称安装，且所有连接处均进行密封处理。当进行果实采摘时，通过控制三根驱动丝不同长度的变化，来控制采摘臂的姿态，当采摘臂末端接触到目标果实后，通过气管给包裹气囊充气夹紧果实，然后采摘臂整体向下运动将果实采下。

Description

一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构
技术领域
本发明涉及一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构。
背景技术
柔性连续体结构具有很好的灵活性和可适应性，能够适应复杂的工作环境和操作要求。传统的机械臂多采用刚性部件进行连接，其灵活性较差，且效率低下。此双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构在于，它不仅可以控制末端位置和主体姿态，大大提高其灵活性，而且在采摘时，果实直接从臂身的中空通道中落下，大大提高工作效率。本发明利用中空波纹柔性外壳作为支撑结构，包裹气囊作为采摘执行机构，利用驱动丝控制采摘臂的位置及姿态。
发明内容
本发明依据要解决的技术问题是提出一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构，使采摘臂具有更高的自由度，使其操作空间能够达到更广阔的区域，中通的结构形式是效率大大提高。该结构稳定性可靠，功能完善，末端位置能够达到运动空间内的任意位置，双臂同时工作，大大提高工作效率。
为实现上述目的，主要机械难点解决方案如下：本发明利用中空波纹柔性外壳作为支撑结构，其连续体结构提高主体结构的灵活性包裹气囊及制成外壳用特殊柔性材料制成，不伤果实；驱动丝7控制采摘臂的末端位置与姿态能够定位准确，具有很高的稳定性。
本发明的具体技术方案：一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构，由包裹气囊1、接触前端2、柔性外壳3、Y形连接管4、基座5、气管6和驱动丝7组成。
裹气囊1、接触前端2和柔性外壳3连接后组成采摘臂，接触前端2为采摘臂与连续体果实接触部位，包裹气囊1安装在接触前端2内部，包裹气囊1与气管6连通；接触前端2固定在柔性外壳3上，柔性外壳3固定在基座5上；柔性外壳3为中空波纹形式并能够进行伸缩，柔性外壳3的顶部和底部圆周上均设有三个圆形通孔便于分别安装驱动丝7；基座5上部的两个柔性外壳3之间为90°夹角，基座5底部也开有圆孔，用以安装Y形连接管4；气管6通过内部通道固定在基座5的底部。两个柔性外壳3在基座5上对称安装，且所有连接处均进行密封处理。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明单臂结构示意图；
图3是本发明关键部件接触前端结构示意图；
图4是本发明关键部件基座结构示意图；
图5是本发明关键部件Y形连接管结构示意图；
图中：1、包裹气囊，2、接触前端，3、柔性外壳，4、Y形连接管，5、基座，6、气管，7、驱动丝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、2所示，一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构，由包裹气囊1，接触前端2，柔性外壳3，Y形连接管4，基座5，气管6，和驱动丝7组成。
此装置为对称结构，其中包裹气囊1、接触前端2、柔性外壳3、气管6均有两个，由于每个采摘臂需要三根驱动丝7驱动，所以驱动丝7一共六个。包裹气囊1安装在接触前端2的内部，并与气管6连接，在接触果实后夹紧果实；接触前端2固定在柔性外壳3上，并一同固定在基座5上，柔性外壳3设计成中空波纹形式，且顶部和底部圆周有三个圆形通孔便于分别安装驱动丝7，通过控制三根驱动丝7的不同长度变化来控制采摘臂的末端位置和姿态；基座5上部的两个接触前端2之间设计成90°夹角，三面开有圆孔，用以安装Y形连接管4，Y形连接管4连接两侧的采摘臂；气管6通过内部通道固定在基座底部，在采摘臂末端接近目标果实后，气管6给包裹气囊1充气夹紧果实。
当进行果实采摘时，双采摘臂是同时进行的。通过控制每侧三根驱动丝7不同长度的变化，来控制采摘臂的姿态，其中双采摘臂在基座5上对称安装，且所有连接处均进行密封处理。当采摘臂末端接触到目标果实后，通过气管6给包裹气囊1充气夹紧果实，然后采摘臂整体向下运动将果实采下，Y形连接管4和柔性外壳3均为中空形式，形成果实的下落通道，且内部有柔性材料填充，采下果实后，通过下落通道落下，效率高且不伤果实。

Claims (3)

1.一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构，其特征在于：由包裹气囊(1)、接触前端(2)、柔性外壳(3)、Y形连接管(4)、基座(5)、气管(6)和驱动丝(7)组成；
裹气囊1、接触前端(2)和柔性外壳(3)连接后组成采摘臂，接触前端(2)为采摘臂与连续体果实接触部位，包裹气囊(1)安装在接触前端(2)内部，包裹气囊(1)与气管(6)连通；接触前端(2)固定在柔性外壳(3)上，柔性外壳(3)固定在基座(5)上；柔性外壳(3)为中空波纹形式能够进行伸缩，柔性外壳(3)的顶部和底部圆周上均设有三个圆形通孔便于分别安装驱动丝(7)；基座(5)上部的两个柔性外壳(3)之间为90°夹角，基座(5)底部也开有圆孔，用以安装Y形连接管(4)；气管(6)通过内部通道固定在基座(5)的底部；两个柔性外壳(3)在基座(5)上对称安装，且所有连接处均进行密封处理。
2.根据权利要求1所述的一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构，其特征在于：该采摘结构为对称结构，其中包裹气囊(1)、接触前端(2)、柔性外壳(3)、气管(6)均有两个，由于每个采摘臂需要三根驱动丝(7)驱动，驱动丝(7)一共六个；通过控制三根驱动丝(7)的不同长度变化来控制采摘臂的末端位置和姿态；基座(5)上部的两个接触前端(2)之间设计成90°夹角，三面开有圆孔，用以安装Y形连接管(4)，Y形连接管(4)连接两侧的采摘臂；气管(6)通过内部通道固定在基座底部，在采摘臂末端接近目标果实后，气管(6)给包裹气囊(1)充气夹紧果实。
3.根据权利要求1所述的一种双臂多自由度全柔性连续体果实采摘结构，其特征在于：当进行果实采摘时，双采摘臂是同时进行的；通过控制每侧三根驱动丝(7)不同长度的变化，来控制采摘臂的姿态，其中双采摘臂在基座(5)上对称安装，且所有连接处均进行密封处理；当采摘臂末端接触到目标果实后，通过气管(6)给包裹气囊(1)充气夹紧果实，然后采摘臂整体向下运动将果实采下，Y形连接管(4)和柔性外壳(3)均为中空形式，形成果实的下落通道，且内部有柔性材料填充，采下果实后，通过下落通道落下，效率高且不伤果实。
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