CN111213492A - 一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器 - Google Patents

Abstract

本技术涉及林业机械领域，提供一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，具有采收效率高，省时省力，操作简单的特点；包括通过梳齿振动机构沿执行器架的纵向往复移动设置在执行器架上用于分隔猕猴桃兼振动采摘猕猴桃的果实分离梳，通过斜面推板往复机构沿执行器架的横向往复移动设置在执行器架上位于果实分离梳下方且具有一排若干猕猴桃容纳空间的斜面推板，通过扇叶转动机构转动设置在执行器架上用于与斜面推板共同作用以刮落猕猴桃容纳空间内的猕猴桃的扇叶，设置在执行器架上用于检测猕猴桃在猕猴桃容纳空间内的分布状态的视觉传感器。

Description

一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器

技术领域

本技术涉及林业机械领域，提供一种猕猴桃采收机的附件，是一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，与猕猴桃采收机连接后，可以将簇生的猕猴桃予以分隔并成排分布后自动化采收，还可以自动采收漏采的猕猴桃，具有采收效率高，省时省力，操作简单的特点。

背景技术

猕猴桃在我国主要分布于中南及陕西、四川、江苏、安徽、浙江、江西、福建、贵州、云南等地，具有解热，止渴，健胃，通淋之功效，主治烦热，消渴，肺热干咳，消化不良，石淋，痔疮，是林果产业中的重要果品。

因为我国猕猴桃的自动采摘技术相对来说较为落后，主要依靠于人工采摘，劳动强度大，采摘效率低下。有的猕猴桃位于树枝末梢高处，一般人手很难摘到，所以便出现了采摘猕猴桃的采摘器。

猕猴桃在果树上虽多散在分布，但也不乏簇生分布，加之猕猴桃质地较软，磕碰、撞击皆会伤及果实，严重影响成果质量，上述种种因素，都给猕猴桃采摘带来不利影响。

目前国内对农业机器人的研究主要还是采摘效率与果品防护问题，猕猴桃的采摘模式主要取决于猕猴桃的末端执行器的采摘原理，因此需要一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，以有效提高猕猴桃的采摘效率。现有技术中，机采猕猴桃作业时，采摘下来的猕猴桃由可对果实施加有效防护的容纳箱临时收纳。

发明内容

本技术的目的是提供一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，与猕猴桃采收机连接后，可以将簇生的猕猴桃予以分隔并成排分布后自动化采收，还可以自动采收漏采的猕猴桃，具有采收效率高，省时省力，操作简单的特点。

本技术的目的是通过以下技术方案实现：

一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，包括执行器架，通过梳齿振动机构沿执行器架的纵向往复移动设置在执行器架上用于分隔猕猴桃兼振动采摘猕猴桃的果实分离梳，通过斜面推板往复机构沿执行器架的横向往复移动设置在执行器架上位于果实分离梳下方且具有一排若干猕猴桃容纳空间的斜面推板，通过扇叶转动机构转动设置在执行器架上用于刮落猕猴桃容纳空间内的猕猴桃的扇叶，设置在执行器架上用于检测猕猴桃在猕猴桃容纳空间内的分布状态的视觉传感器。

果实分离梳包括分离梳基板，均布在分离梳基板上沿执行器架的横向布设的若干梳齿，相邻两个梳齿之间的长槽为果蒂导入槽，果蒂导入槽的宽度不大于猕猴桃的果径。

斜面推板包括沿执行器架的纵向布设的推板基板，均布在推板基板下面的若干推板侧板，摆动设置在相邻两片推板侧板之间的推板挡板，推板挡板由推板基板外沿至推板侧板下沿倾斜向内，推板侧板和推板挡板之间形成的开放空间为猕猴桃容纳空间，相邻两推板侧板的间距不小于猕猴桃的果径。

扇叶转动机构包括由设置在执行器架上的第三电机驱动转动设置在固连于执行器架上的支架内的扇轴，扇叶包括沿扇轴的周向均布在扇轴上的若干排拨杆，分别固联在每根拨杆外端的拨片，每排拨杆包括沿扇轴的轴向均布在扇轴上的若干拨杆；当猕猴桃的果蒂进入果蒂导入槽，猕猴桃果实至斜面推板前方；斜面推板往复机构动作，猕猴桃进入猕猴桃容纳空间；扇叶转动机构动作，转动的扇叶从猕猴桃容纳空间穿过，刮落猕猴桃。

本技术的有益效果是：

使用上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器与猕猴桃采收机的机械臂连接后进行猕猴桃采收作业时：

1).在机械臂的带动下，上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器沿其横向移向猕猴桃果树，果实分离梳的梳齿将簇生的猕猴桃由果蒂处分隔，果蒂进入果蒂导入槽，猕猴桃果实至斜面推板前方。

2).斜面推板往复机构启动，驱动斜面推板靠近猕猴桃果实。

3).当猕猴桃果实靠近斜面推板时，斜面推板往复机构继续驱动斜面推板迎向猕猴桃果实将猕猴桃果实往前推成一排，并将猕猴桃果实容纳在猕猴桃容纳空间内，每个猕猴桃容纳空间至多容纳一个猕猴桃，此时，推板挡板下端向内摆动。

4).当视觉传感器检测到猕猴桃果实成一排时，扇叶转动机构启动，驱动扇叶转动，拨片与斜面推板共同作用以刮落猕猴桃容纳空间内的猕猴桃至容纳箱中临时收纳。

5).当视觉传感器检测到还有果蒂位于果蒂导入槽内未被采摘下的猕猴桃果实时，梳齿振动机构启动，驱动果实分离梳在执行器架上往复移动，对猕猴桃果蒂施加激振力，起到振动采收猕猴桃果实效果，将余果震落至容纳箱中。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，与猕猴桃采收机连接后，可以将簇生的猕猴桃予以分隔并成排分布后自动化采收，还可以自动采收漏采的猕猴桃，具有采收效率高，省时省力，操作简单的特点。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，梳齿振动机构包括沿执行器架的纵向设置在执行器架上的分离梳滑轨，设置在分离梳基板下面与分离梳滑轨构成导轨滑块副的分离梳滑台，由设置在执行器架上的第一电机驱动设置在执行器架和分离梳滑台之间的曲柄连杆机构，使上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器结构更加简单，同时，也适宜于振动采收作业时产生的较大冲击。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，梳齿的外端为弯曲向下的弓形，以更好满足在分隔猕猴桃果实时果蒂导入至果蒂导入槽。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，斜面推板往复机构包括由设置在执行器架上的第二电机通过伞齿轮副驱动转动设置在执行器架内沿执行器架的横向布设的丝杆轴，与丝杆轴构成丝杆螺母传动副的螺母，固联在螺母上由竖杆和固联在竖杆顶端的横杆构成的L型导杆，开设在执行器架上与横杆构成直线导轨副的导孔，横杆的外端与推板基板固联。上述的斜面推板往复机构，利用丝杆螺母传动副精准的传导作用，使斜面推板一方面可以精确地推动猕猴桃果实至设定位置，又不会对果树带来较大冲击，有益于果品防护。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，推板挡板与水平面的夹角位于25°～60°之间。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，拨片为凹进的弧面朝向猕猴桃容纳空间的拱形，推板挡板为凹进的弧面朝向拨片的拱形。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，在梳齿、推板挡板、拨片上皆包覆有厚度为1.5mm～4.5mm的软硅胶材料。采用软硅胶材料包覆梳齿、推板挡板、拨片，也尽可能减小对于果实的冲击，有益于果品防护。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，第一电机、第二电机和第三电机皆为伺服电机。

附图说明

图1是一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器的示意图；

图2是视觉传感器的示意图；

图3是梳齿振动机构与的果实分离梳的示意图；

图4是斜面推板往复机构与斜面推板的示意图视角1；

图5是斜面推板往复机构与斜面推板的示意图视角2；

图6是叶转动机构与扇叶的示意图；

图7是安装板的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本技术作进一步说明：

参见图1所示的一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，包括与猕猴桃采收机的机械臂（图中未示出）可拆卸连接的执行器架1，还包括通过梳齿振动机构2沿执行器架1的纵向往复移动设置在执行器架1上用于分隔猕猴桃兼振动采摘猕猴桃的果实分离梳3，通过斜面推板往复机构4沿执行器架1的横向往复移动设置在执行器架1上位于果实分离梳3下方且具有一排若干猕猴桃容纳空间501用于推动猕猴桃使猕猴桃分别容纳于猕猴桃容纳空间501内致每个猕猴桃容纳空间501至多容纳一个猕猴桃的斜面推板5，通过扇叶转动机构6转动设置在执行器架1上用于与斜面推板5共同作用以刮落猕猴桃容纳空间501内的猕猴桃的扇叶7，设置在执行器架1上用于检测猕猴桃在猕猴桃容纳空间501内的分布状态及经扇叶7刮落后仍剩余在果实分离梳3上的漏摘猕猴桃的视觉传感器8。

为满足安装需要，执行器架1主体上为方形的箱型结构。

又参见图2所示，视觉传感器8由安装在执行器架1上的若干视觉传感器单体（如CCD传感器等）801构成，视觉传感器单体801的数量与猕猴桃容纳空间501的数量相等，设置在执行器架1的一端。

又参见图3所示，果实分离梳3包括分离梳基板301，均布在分离梳基板301上沿执行器架1的横向布设的若干梳齿302，相邻两个梳齿302之间的长槽为果蒂导入槽303，果蒂导入槽303的宽度不大于猕猴桃果实的果径。为更好满足在分隔猕猴桃果实时果蒂导入至果蒂导入槽303的需要，梳齿302的外端为沿固定曲线弯曲向下的弓形，为便于制作，本案中固定曲线为圆弧形的劣弧。

又参见图4、图5所示，斜面推板5包括沿执行器架1的纵向布设平置的推板基板502，均布在推板基板502下面的若干推板侧板503，摆动设置在相邻两片推板侧板503之间的推板挡板504，推板挡板504由推板基板502外沿至推板侧板503下沿倾斜向内，推板侧板503和推板挡板504之间形成的开放空间为猕猴桃容纳空间501（本案中猕猴桃容纳空间501有5个），相邻两推板侧板503的间距不小于猕猴桃的果径以使猕猴桃果实顺利进出猕猴桃容纳空间501。具体实施时，在推板基板502的外沿上设置铰座，在推板挡板504的顶端固设与转动设置在铰座内的铰轴相连，在铰座和铰轴之间设置用于使推板挡板504具有向外摆动趋势的扭簧，该实施方案为现有技术，不再赘述。

为适宜不同果径的猕猴桃，推板挡板504与水平面的夹角位于25°～60°之间；为适应于猕猴桃外形，推板挡板504为凹进的弧面朝向拨片的拱形。

又参见图6所示，扇叶转动机构6包括由设置在执行器架1上的第三电机601驱动转动设置在固连于执行器架1上的支架602内的扇轴603，扇叶7包括沿扇轴603的周向均布在扇轴上的若干排拨杆701（本案中有4排），分别固联在每根拨杆701外端的拨片702，每排拨杆701包括沿扇轴603的轴向均布在扇轴603上的若干拨杆701（本案中每排有5个）；拨片702移动设置在猕猴桃容纳空间501内（转动的拨片702从猕猴桃容纳空间501穿过）。具体实施时，为满足扇叶转动机构6安装的需要，同时为扇叶7提供运转空间，在执行器架1上固设安装板604，在安装板604上开设开放的凹槽605，支架602固联在安装板604上，扇叶7转动设置在凹槽605内。

又参见图7所示，为适应于猕猴桃外形，拨片702为凹进的弧面朝向猕猴桃容纳空间501的拱形。

果蒂导入槽303、猕猴桃容纳空间501、拨片702的垂直中分面共面。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，梳齿振动机构2包括沿执行器架1的纵向设置在执行器架1上的分离梳滑轨201，设置在分离梳基板301下面与分离梳滑轨201构成导轨滑块副的分离梳滑台202，由设置在执行器架1上的第一电机203驱动设置在执行器架1和分离梳滑台之202间的曲柄连杆机构204。具体实施时，在第一电机203主轴上固设曲柄205，在分离梳基板301上固设销轴206，在销轴206上转动设置连杆207，曲柄205和连杆207通过销轴208铰接。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，斜面推板往复机构4包括由设置在执行器架1上的第二电机401通过伞齿轮副402驱动转动设置在执行器架1内沿执行器架1的横向布设的丝杆轴403，与设置在丝杆轴403上的外螺纹404构成丝杆螺母传动副的螺母405，固联在螺母405上由竖杆406和固联在竖杆406顶端的方形横杆407构成的L型导杆，开设在执行器架1上与横杆407构成直线轴承副或者直线导轨副的方形导孔408，横杆407的外端与推板基板502固联。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，在梳齿302、推板挡板504、拨片702上皆包覆有厚度为1.5mm～4.5mm的软硅胶材料（本案中选取该厚度为4mm）。

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，第一电机203、第二电机401和第三电机601皆为伺服电机。

使用上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器与猕猴桃采收机的机械臂连接后进行猕猴桃采收作业时：

1).分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器通电、复位，使果蒂导入槽、猕猴桃容纳空间、拨片的垂直中分面共面，斜面推板回缩，拨片远离猕猴桃容纳空间。

2).在机械臂的带动下，上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器沿其横向移向猕猴桃果树，果实分离梳的梳齿将簇生的猕猴桃由果蒂处分隔，果蒂进入果蒂导入槽，猕猴桃果实至斜面推板前方，此时，一个果蒂导入槽可能容纳不止一个果蒂。

2).斜面推板往复机构的第二电机启动，驱动斜面推板外伸靠近猕猴桃果实。

3).当猕猴桃果实靠近斜面推板时，斜面推板往复机构继续驱动斜面推板迎向猕猴桃果实将猕猴桃果实往前推成一排，并将猕猴桃果实容纳在猕猴桃容纳空间内，每个猕猴桃容纳空间至多容纳一个猕猴桃，此时，推板挡板下端向内摆动。

4).当视觉传感器检测到猕猴桃果实成一排时，扇叶转动机构的第三电机启动，驱动扇叶转动，拨片靠近猕猴桃容纳空间与斜面推板共同作用以刮落猕猴桃容纳空间内的猕猴桃至容纳箱中临时收纳。

5).当视觉传感器检测到还有果蒂位于果蒂导入槽内未被采摘下的猕猴桃果实时，梳齿振动机构的第一电机启动，驱动果实分离梳在执行器架上往复移动，对猕猴桃果蒂施加激振力，起到振动采收猕猴桃果实效果，将余果震落至容纳箱中，完成一个采摘周期。

本技术的有益效果是：

上述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，与猕猴桃采收机连接后，可以将簇生的猕猴桃予以分隔并成排分布后自动化采收，还可以自动采收漏采的猕猴桃，具有采收效率高，省时省力，操作简单的特点。

充分考虑到猕猴桃果树的外形与质地，在梳齿、推板挡板、拨片上皆包覆软硅胶材料，对果实起到较好的防护作用。

Claims (8)

1.一种分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，包括执行器架，其特征是，还包括通过梳齿振动机构沿执行器架的纵向往复移动设置在执行器架上用于分隔猕猴桃兼振动采摘猕猴桃的果实分离梳，通过斜面推板往复机构沿执行器架的横向往复移动设置在执行器架上位于果实分离梳下方且具有一排若干猕猴桃容纳空间的斜面推板，通过扇叶转动机构转动设置在执行器架上用于刮落猕猴桃容纳空间内的猕猴桃的扇叶，设置在执行器架上用于检测猕猴桃在猕猴桃容纳空间内的分布状态的视觉传感器；

果实分离梳包括分离梳基板，均布在分离梳基板上沿执行器架的横向布设的若干梳齿，相邻两个梳齿之间的长槽为果蒂导入槽，果蒂导入槽的宽度不大于猕猴桃的果径；

斜面推板包括沿执行器架的纵向布设的推板基板，均布在推板基板下面的若干推板侧板，摆动设置在相邻两片推板侧板之间的推板挡板，推板挡板由推板基板外沿至推板侧板下沿倾斜向内，推板侧板和推板挡板之间形成的开放空间为猕猴桃容纳空间，相邻两推板侧板的间距不小于猕猴桃的果径；

扇叶转动机构包括由设置在执行器架上的第三电机驱动转动设置在固连于执行器架上的支架内的扇轴，扇叶包括沿扇轴的周向均布在扇轴上的若干排拨杆，分别固联在每根拨杆外端的拨片，每排拨杆包括沿扇轴的轴向均布在扇轴上的若干拨杆；

当猕猴桃的果蒂进入果蒂导入槽，猕猴桃果实至斜面推板前方；斜面推板往复机构动作，猕猴桃进入猕猴桃容纳空间；扇叶转动机构动作，转动的扇叶从猕猴桃容纳空间穿过，刮落猕猴桃。

2.根据权利要求1所述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，梳齿振动机构包括沿执行器架的纵向设置在执行器架上的分离梳滑轨，设置在分离梳基板下面与分离梳滑轨构成导轨滑块副的分离梳滑台，由设置在执行器架上的第一电机驱动设置在执行器架和分离梳滑台之间的曲柄连杆机构。

3.根据权利要求1所述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，梳齿的外端为弯曲向下的弓形。

4.根据权利要求1所述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，斜面推板往复机构包括由设置在执行器架上的第二电机通过伞齿轮副驱动转动设置在执行器架内沿执行器架的横向布设的丝杆轴，与丝杆轴构成丝杆螺母传动副的螺母，固联在螺母上由竖杆和固联在竖杆顶端的横杆构成的L型导杆，开设在执行器架上与横杆构成直线导轨副的导孔，横杆的外端与推板基板固联。

5.根据权利要求1所述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，推板挡板与水平面的夹角位于25°～60°之间。

6.根据权利要求1所述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，拨片为凹进的弧面朝向猕猴桃容纳空间的拱形，推板挡板为凹进的弧面朝向拨片的拱形。

7.根据权利要求1所述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，在梳齿、推板挡板、拨片上皆包覆有厚度为1.5mm～4.5mm的软硅胶材料。

8.根据权利要求1、2、4任一所述的分离兼振动梳式猕猴桃自动采摘末端执行器，其特征是，第一电机、第二电机和第三电机皆为伺服电机。

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