CN111958624B - 一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器 - Google Patents

Abstract

一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，包括壳体、传动机构、抓取机构和剪切机构。壳体由上层、中层、下层夹板和挡板组成；连杆机构拓扑结构由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、左连杆和右连杆组成，第一、二、三和四连杆首尾铰接形成菱形连杆结构，菱形连杆结构的尾部铰接点与推板的前部铰接，菱形连杆结构的左侧铰接点与左连杆尾部铰接，菱形连杆结构的右侧铰接点与右连杆尾部铰接；抓取机构由弧形球体结构、左弧形球体夹片和右弧形球体夹片组成；剪切机构装在壳体上，刀刃口位于弧形球体内壳上方，与抓取机构实现联动。本发明结构简单、紧凑，可靠性强，使用单一直线驱动装置就可完成柑橘果实的抓取和剪切作业，提高了采摘效率。

Description

一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器

技术领域

本发明涉及水果采摘领域，特别是一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器。

背景技术

柑橘在我国广西地区的山林中有大面积种植，但目前柑橘采摘多以人工采摘为主，存在采摘效率低下、柑橘果实质量在采摘过程中难以保证等问题。

采摘末端执行器的设计对果实采摘有着至关重要的作用，简单、可靠的果实采摘末端执行器是当前农机采摘装置的首选。但目前通用的采摘末端执行器普遍存在着成本高、易损伤果实表皮等缺陷。因此，如何能够保证在不损伤果实表皮的前提下，低成本且有效地完成果实采摘是采摘末端执行器设计的一个难点。

实际中，经常存在多个柑橘果实簇状相连的情况，通用的采摘末端执行器无法完成在上述情况下对果实的精准抓取，抓手很容易触碰损伤其他果实的表皮。另外，柑橘采摘通常需要两个作业动作，一是抓取果实，二是剪断果梗，分别对应末端执行器的抓取机构和剪切机构。低成本的要求下，采摘末端执行器通常采用单一动力源的方式来驱动剪切机构剪断果梗，而使抓取机构被动地抓取果实，从而实现柑橘果实的采摘。

例如，公开号为CN109328642A的中国发明专利就公开了一种柑橘采摘人体辅助末端执行器，包括传动机构、切割机构和抓取机构，传动机构包括第一主轴、第二主轴、直齿圆锥齿轮对、第三主轴、第四主轴以及3对交错斜齿轮对；切割机构包括圆形锯片；抓取机构包括大抓取爪、小抓取爪以及夹板。该方案通过三根机械爪将柑橘果柄梳理至圆形锯片，通过电机作为动力源，经过转轴、一对直齿圆锥齿轮和三对交错齿轮将动力传递到圆形锯片，通过圆形锯片的转动来将柑橘的果柄割断。

上述方案的柑橘采摘人体辅助末端执行器，基本解决了低成本要求下对柑橘完成抓取和剪切两个动作的问题。但是，其操作方法具体为，采用固定的三根机械爪被动地将柑橘果柄梳理至圆形锯片周围，再由剪切机构完成剪切。如此作业存在以下技术问题：首先，抓取机构的宽度大于柑橘果实直径，容易造成抓取机构与所需抓取的柑橘果实周围的其他果实相干涉，进而对其他果实的表皮造成损伤；其次，切割机构完成切割之后抓取机构无法保证柑橘果实不滑落至地面造成果实损伤；最后，传动机构采用大量的齿轮传动的形式，机构庞大且较为复杂。因此，现有柑橘采摘末端执行器存在无法综合实现在单一动力源低成本的条件下，精确抓取果实且不损伤其他果实以及剪切完后果实滑落摔伤的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其能够在单一动力源、不损伤抓取果实以及其他果实的前提下高效地完成柑橘的采摘。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，包括壳体、传动机构、抓取机构和剪切机构；所述壳体由上层夹板、中层夹板、下层夹板以及位于上、中、下层夹板尾端的挡板组成，所述挡板同时与上、中、下层夹板固定连接；所述传动机构由推板和连杆机构拓扑结构组成，所述推板和连杆机构拓扑结构均位于中、下层夹板之间，所述推板的尾端穿过挡板上开设的长形孔后用于与直线驱动装置连接，所述连杆机构拓扑结构由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、左连杆和右连杆组成，所述第一、第二、第三和第四连杆首尾铰接形成菱形连杆结构，菱形连杆结构的尾部铰接点同时与推板的前部铰接，菱形连杆结构的左侧铰接点同时与左连杆尾部铰接，菱形连杆结构的右侧铰接点同时与右连杆尾部铰接；所述抓取机构由弧形球体结构、左弧形球体夹片和右弧形球体夹片组成，所述弧形球体结构包括弧形球体内壳和弧形球体外壳，弧形球体内、外壳之间设有供左、右弧形球体夹片装入，并进行圆弧包裹运动从而将果实抓取的弧形腔体，所述弧形球体外壳的最大半径处设有两个相对称的左弧形通孔和右弧形通孔，所述左、右弧形球体夹片的外壁上分别设有左铰接耳和右铰接耳，所述左铰接耳穿出左弧形通孔与左连杆的前端铰接，所述右铰接耳穿出右弧形通孔与右连杆的前端铰接，所述菱形连杆结构的前部铰接点位于左、右弧形通孔之间，且同时与弧形球体外壳的最大半径处铰接；所述上、中、下层夹板的前端同时与弧形球体外壳固定连接；所述剪切机构装在壳体上，且刀刃口位于弧形球体内壳的上方，与抓取机构实现联动，用于剪断果梗；当推板在直线驱动装置的推动下向前运动时，左、右弧形球体夹片分别从弧形腔体内伸出进行圆弧包裹运动，从而将果实抓取，随后剪切机构剪断果梗。

本发明所述的多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其中，所述剪切机构由剪刀、左连接件、右连接件、剪刀驱动块、导向杆和复位拉簧组成；所述剪刀位于上层夹板的顶部，其刀刃口后部的铰接点同时与上层夹板前部铰接，所述剪刀的两个刀柄后部沿前后方向均设有刀柄滑槽，所述上层夹板的后部设有两个滑槽Ⅰ，两个滑槽Ⅰ的后部均向外倾斜呈八字形；所述左连接件和右连接件均位于上、中层夹板之间，所述中层夹板的前部沿前后方向开设有两个纵向滑槽，中层夹板的后部对应八字形滑槽Ⅰ的位置处开设有八字形滑槽Ⅱ，所述左连接件和右连接件的后端均竖向铰接有一根销轴Ⅰ，两根销轴Ⅰ的下部分别插设在两个滑槽Ⅱ内，两根销轴Ⅰ的上部分别依次插设在两个滑槽Ⅰ和两个刀柄滑槽内，所述左连接件和右连接件的前端均铰接有一根销轴Ⅱ，两根销轴Ⅱ的下部分别穿过两个纵向滑槽后与剪刀驱动块固定连接；所述剪刀驱动块、导向杆和复位拉簧均位于中、下层夹板之间，所述导向杆前后方向设置，尾端固定安装在挡板上，前端穿过剪刀驱动块后露在外部，所述复位拉簧套设在导向杆上，前端与剪刀驱动块固定连接，后端与挡板固定连接；所述推板的前端设有上推片和下推片，所述菱形连杆结构的尾部铰接点与下推片前部铰接，所述上推片位于导向杆的下方，用于推动剪刀驱动块向前运动。

本发明所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其中，柑橘采摘末端执行器还包括剪刀调节机构，用于根据果实果梗粗细调节剪刀开口初始大小，同时对抓取动作和剪切动作进行延迟，使剪切动作滞后于抓取动作。

本发明所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其中，所述剪刀调节机构包括一根限位杆和两块弹性限位块，两块所述弹性限位块分别装在中层夹板底面的左右两侧，所述弹性限位块上沿前后方向开设有若干等间距分布的卡槽，所述限位杆的横截面呈椭圆形，且同时卡设在两个弹性限位块的卡槽内，所述限位杆位于剪刀驱动块的后方，用于阻挡剪刀驱动块继续向后运动。

本发明所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其中，所述弧形球体内壳的球腔圆心角为160度。

本发明所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其中，所述左弧形球体夹片和右弧形球体夹片均采用硬质弹性材料制成。

采用以上结构后，与现有技术相比，本发明一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器具有以下优点：

1、本发明通过合理的结构设计，采用在尾端安装单一直线驱动装置作为动力源来完成柑橘采摘过程中抓取果实和剪断果梗两种作业，不仅相较于使用两个电机分别完成抓取和剪切作业的末端执行器更具有成本优势，而且整体结构更加紧凑，适合于安装在机械臂末端，同时采摘效率也得以较大幅度提高；

2、抓取机构以节省空间和减少果实损伤为理念进行设计，由弧形球体结构、左弧形球体夹片和右弧形球体夹片组成，弧形球体内、外壳之间设有供左、右弧形球体夹片装入，并进行圆弧包裹运动从而将果实抓取的弧形腔体，弧形球体外壳的最大半径处设有两个相对称的左弧形通孔和右弧形通孔，如此巧妙的设计节省了采摘的空间，使得抓取机构在抓取果实时不在与周围果实产生干涉，从而避免了对其造成表皮损伤；左、右弧形球体夹片从弧形腔体中伸出，沿着果实表皮将其包裹住，这在保证夹紧果实的同时不会损伤预抓取果实的表皮；当剪切机构剪断果梗后，左、右弧形球体夹片依然能够包裹住果实，防止了果实的滑落及摔伤，实现了柑橘果实的无损采摘；

3、本发明传动机构采用推板和连杆机构拓扑结构将末端驱动装置输出的直线运动巧妙地转换为抓取机构抓取果实所需的圆弧运动，从而保证了抓取过程的稳定性，整体结构相对非常简单、噪音小、传动平稳。

设置的剪刀调节机构可通过调节限位杆的位置使剪刀开口初始的大小不同，因此有效地解决了同一品种柑橘不同粗细果梗、使得剪切机构无法有效地剪断果梗的技术难题；同时，该剪切调节机构还具有延时的功能，在上推片触碰到剪刀驱动块时，左、右弧形球体夹片可包裹果实的范围超过180度，以确保稳定抓住柑橘果实，从而方便剪切机构剪断果梗，满足了先抓取再剪切的现实要求；通过调节限位杆的位置还可使得剪切机构启动的时间不同，进而达到延时可调的功能。

附图说明

图1是本发明一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器的立体结构图；

图2是图1中壳体与抓取机构连接在一起时的立体结构图；

图3是图1的局部分解结构示意图；

图4是图1中剪刀调节机构的立体放大结构图；

图5是图1中左、右弧形球体夹片伸出对果实进行抓取及剪断时的立体结构图；

图6是图5隐藏剪切机构和壳体时的立体结构图；

图7是图6隐藏推板时的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器作进一步详细说明：

如图1所示，在本具体实施方式中，本发明多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，包括壳体1、传动机构2、抓取机构5和剪切机构4。

结合图2和图3，壳体1从上到下依次由上层夹板1-1、中层夹板1-2、下层夹板1-3以及位于上、中、下层夹板1-1、1-2、1-3尾端的挡板1-4组成。挡板1-4通过螺钉同时与上、中、下层夹板1-1、1-2、1-3固定连接。

如图3、图6和图7，传动机构2由推板2-1和连杆机构拓扑结构组成。推板2-1和连杆机构拓扑结构均位于中、下层夹板1-2、1-3之间，推板2-1的尾端穿过挡板1-4上开设的长形孔1-41后用于与直线驱动装置(图中未示出)连接。连杆机构拓扑结构由第一连杆2-7、第二连杆2-8、第三连杆2-9、第四连杆2-10、左连杆2-2和右连杆2-3组成；第一连杆2-7、第二连杆2-8、第三连杆2-9和第四连杆2-10的长度相等，且首尾铰接形成菱形连杆结构；左连杆2-2与右连杆2-3的长度相等。菱形连杆结构的尾部铰接点(即第二连杆2-8与第三连杆2-9之间的铰接点)同时与推板2-1的前部铰接，菱形连杆结构的左侧铰接点(即第一连杆2-7与第二连杆2-8之间的铰接点)同时与左连杆2-2尾部铰接，菱形连杆结构的右侧铰接点(即第三连杆2-9与第四连杆2-10之间的铰接点)同时与右连杆2-3尾部铰接。

抓取机构5由弧形球体结构、左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4组成。弧形球体结构包括弧形球体内壳5-1和弧形球体外壳5-2，弧形球体内壳5-1的球腔圆心角为160度。弧形球体内、外壳5-1、5-2之间设有供左、右弧形球体夹片5-3、5-4装入，并进行圆弧包裹运动从而将果实抓取的弧形腔体5-5；在不需要抓取果实时，左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4回缩隐藏在弧形腔体5-5内，从而可大大节省空间，使得整体结构更加紧凑。

弧形球体外壳5-2的外壁上最大半径处设有两个相对称的左弧形通孔5-23和右弧形通孔5-21，左弧形通孔5-23和右弧形通孔5-21位于中层夹板1-2与下层夹板1-3之间；左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4的外壁上分别设有左铰接耳5-24和右铰接耳5-22，左铰接耳5-24穿出左弧形通孔5-23与左连杆2-2的前端铰接，右铰接耳5-22穿出右弧形通孔5-21与右连杆2-3的前端铰接。菱形连杆结构的前部铰接点(即第一连杆2-7与第四连杆2-10之间的铰接点)位于左、右弧形通孔5-23、5-21之间，且同时与弧形球体外壳5-2的最大半径处铰接。在菱形连杆结构的前部铰接点处，第一连杆2-7与第四连杆2-10之间装有圆形垫片2-13，且圆形垫片2-13的厚度与下推片2-11的厚度相等，保证传动时的平稳性。

左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4均采用硬质弹性材料制成，可在满足果实夹紧要求的同时，也具备一定的果实体积不同大小的适应能力。

结合图7，上述第一连杆2-7、第二连杆2-8、第三连杆2-9和第四连杆2-10的长度，为弧形球体内壳5-1的球心0₁至左连杆2-2与左铰接耳5-24的铰接点之间的距离L₁，或者弧形球体内壳5-1的球心0₁至右连杆2-3与右铰接耳5-22的铰接点之间的距离L₂。

结合图6和图7，作业时，单一动力源直线驱动装置做直线往复运动，使连杆机构拓扑结构纵向收缩和伸长，由于左连杆2-2、第一连杆2-7、第一连杆2-7与弧形球体外壳5-2的铰接点至球心0₁以及球心0₁至左连杆2-2与左铰接耳5-24的铰接点之间形成一个平行四边形结构，相应地，第四连杆2-10、右连杆2-3、右连杆2-3与右铰接耳5-22的铰接点至球心0₁以及球心0₁至第四连杆2-10与弧形球体外壳5-2的铰接点之间也形成一个平行四边形结构，因此保证了左连杆2-2和右连杆2-3的前端分别围绕左铰接耳5-24和右铰接耳5-22的铰接处，所做的圆弧形运动与左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4在弧形腔体5-5内所做的圆弧形运动相吻合。菱形连杆结构的左右摆动带动左连杆2-2和右连杆2-3向左右两侧张开或收缩，最终带动左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4在弧形腔体5-5进行圆弧形包裹运动，进而实现对果实的抓取和松开动作。左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4包裹果实的范围超过180度，可以理解的是，左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4包裹果实的范围只需超过180度，果实就已经被夹紧固定在抓取机构5中了，不会脱落。

上、中、下层夹板1-1、1-2、1-3的前端通过螺钉同时与弧形球体外壳5-2固定连接。剪切机构4装在壳体1上，且刀刃口位于弧形球体内壳5-1的上方，与抓取机构5实现联动，用于剪断果梗；当推板2-1在直线驱动装置的推动下向前运动时，左、右弧形球体夹片5-3、5-4分别从弧形腔体5-5内伸出进行圆弧包裹运动，从而将果实抓取，随后剪切机构4剪断果梗。

结合图3和图5，剪切机构4由剪刀4-1、左连接件4-2、右连接件4-3、剪刀驱动块2-4、导向杆2-5和复位拉簧2-6组成。剪刀4-1位于上层夹板1-1的顶部，其刀刃口后部的铰接点同时与上层夹板1-1前部铰接，剪刀4-1的两个刀柄后部沿前后方向均设有刀柄滑槽4-11，上层夹板1-1的后部设有两个滑槽Ⅰ1-11，两个滑槽Ⅰ1-11的后部均向外倾斜呈八字形。

左连接件4-2和右连接件4-3均位于上、中层夹板1-1、1-2之间，中层夹板1-2的前部沿前后方向开设有两个纵向滑槽1-21，中层夹板1-2的后部对应八字形滑槽Ⅰ1-11的位置处开设有八字形滑槽Ⅱ1-22。左连接件4-2和右连接件4-3的后端均竖向铰接有一根销轴Ⅰ，两根销轴Ⅰ的下部分别插设在两个滑槽Ⅱ1-22内，两根销轴Ⅰ的上部分别依次插设在两个滑槽Ⅰ1-11和两个刀柄滑槽4-11内；左连接件4-2和右连接件4-3的前端均铰接有一根销轴Ⅱ，两根销轴Ⅱ的下部分别穿过两个纵向滑槽1-21后与剪刀驱动块2-4固定连接。

剪刀驱动块2-4、导向杆2-5和复位拉簧2-6均位于中、下层夹板1-2、1-3之间。导向杆2-5前后方向设置，尾端固定安装在挡板1-4上，前端穿过剪刀驱动块2-4后露在外部；复位拉簧2-6套设在导向杆2-5上，前端与剪刀驱动块2-4固定连接，后端与挡板1-4固定连接。

推板2-1的前端设有上推片2-12和下推片2-11，菱形连杆结构的尾部铰接点与下推片2-11前部铰接，上推片2-12位于导向杆2-5的下方，用于推动剪刀驱动块2-4向前运动。

如图1和图4所示，为了进一步提高通用性，适应剪切不同直径果梗的要求，本发明还增加了一个剪刀调节机构3，用于根据果实果梗粗细调节剪刀开口(刀刃开口)初始大小，同时对抓取动作和剪切动作进行延迟，使剪切动作滞后于抓取动作。

剪刀调节机构3包括一根限位杆3-1和两块弹性限位块3-3。两块所述弹性限位块3-3分别装在中层夹板1-2底面的左右两侧；弹性限位块3-3上沿前后方向开设有七个等间距分布的卡槽3-2；限位杆3-1的横截面呈椭圆形，且同时卡设在两个弹性限位块3-3的卡槽3-2内；限位杆3-1位于剪刀驱动块2-4的后方，用于阻挡剪刀驱动块2-4继续向后运动。通过沿限位杆3-1的自身轴线圆周转动，可使限位杆3-1卡设在不同的卡槽3-2内，从而实现对其位置的调节，以满足柑橘果实实际的果梗粗细要求。同时也用于调节上推片2-12与剪刀驱动块2-4相接触的时间差，获得抓取与剪切果梗的延迟。换句话说，限位杆3-1越靠近弹性限位块3-3的尾部，剪刀4-1的刀刃开口就越大，越能适应果梗粗大的柑橘；相反，限位杆3-1越靠近弹性限位块3-3的头部，延时效果就越明显，上推片2-12则会越晚与所述剪刀驱动块2-4相接触，从而使得剪切机构4的启动时间得以延迟。

延时功能的设计目的在于先稳定抓住果实，然后再剪断其果梗，以避免抓取机构5和剪切机构4同时运动而造成果实过早的脱落，以及抓取机构5已抓取果实而所述剪切机构4由于剪口较小无法剪断果梗的情况出现。限位杆3-1在弹性限位块3-3上位置的改变还能更好地调节剪刀4-1刀刃口的大小，以适应不同粗细的柑橘果梗。此结构仅是一个保险设计，即使无此剪刀调节机构3，本发明通过自身巧妙的连杆结构设计也能较好的实现在抓取果实后再对其进行剪切，不会出现果实过早的脱落的现象；若无此保险结构，仅通用性稍差而已。

在本具体实施方式中，各零部件均可采用轻质的材料设计制造，以减轻末端执行器的自身重量。

本发明的工作原理如下：

1、抓取果实、剪切果梗。采用单一直线动力源(直线驱动装置)对末端执行器进行驱动，推板2-1受到推力后传递给菱形连杆结构，菱形连杆结构随即向前收缩，左连杆2-2和右连杆2-3对称向外摆动，左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4分别从弧形腔体5-5内伸出进行圆弧包裹运动，从而将果实抓取；

上推片2-12在前进的过程中首先经历一段无碰撞时间，直到左、右弧形球体夹片5-3、5-4包裹果实范围在俯视角度超过180度后，上推片2-12才与剪刀驱动块2-4相接触，推动剪刀驱动块2-4向前运动，剪刀驱动块2-4带动销轴Ⅱ在纵向滑槽1-21内向前滑动，进而带动左连接件4-2和右连接件4-3运动，销轴Ⅰ在牵引力的作用下沿八字形滑槽Ⅰ1-11和八字形滑槽Ⅱ1-22向中心靠拢，使剪刀4-4的刀刃口合拢，完成对柑橘果梗的剪断作业，见图5所示状态。

2、松开果实。直线驱动装置向后运动，菱形连杆结构被向后拉伸，左连杆2-2和右连杆2-3对称向内收拢，左弧形球体夹片5-3和右弧形球体夹片5-4回缩，在弧形腔体5-5的作用下，以圆弧形轨迹逐渐松开柑橘果实；剪刀驱动块2-4在无上推片2-12的推力支持下被复位拉簧2-6拉回顶靠在限位杆3-1处，剪刀4-1的刀刃口张开，全部复位至初始状态，等待下一果实的采摘，见图1所示状态。在本发明抓取果实后，回退的过程中，可通过后端机械臂将其移动至果实收集筐的上方，等到左、右弧形球体夹片5-3、5-4回缩后，果实会自动落入收集筐内。

本发明除了能够对柑橘进行采摘外，还可以采摘柿子、橙子、桃子等水果。

本发明结构简单、紧凑，可靠性强，使用单一直线驱动装置就可完成对柑橘果实的抓取和剪切作业，不会造成果实的表皮损伤，提高了采摘效率。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其特征在于：包括壳体（1）、传动机构（2）、抓取机构（5）和剪切机构（4）；

所述壳体（1）由上层夹板（1-1）、中层夹板（1-2）、下层夹板（1-3）以及位于上、中、下层夹板（1-1、1-2、1-3）尾端的挡板（1-4）组成，所述挡板（1-4）同时与上、中、下层夹板（1-1、1-2、1-3）固定连接；

所述传动机构（2）由推板（2-1）和连杆机构拓扑结构组成，所述推板（2-1）和连杆机构拓扑结构均位于中、下层夹板（1-2、1-3）之间，所述推板（2-1）的尾端穿过挡板（1-4）上开设的长形孔（1-41）后用于与直线驱动装置连接，所述连杆机构拓扑结构由第一连杆（2-7）、第二连杆（2-8）、第三连杆（2-9）、第四连杆（2-10）、左连杆（2-2）和右连杆（2-3）组成，所述第一、第二、第三和第四连杆（2-7、2-8、2-9、2-10）首尾铰接形成菱形连杆结构，菱形连杆结构的尾部铰接点同时与推板（2-1）的前部铰接，菱形连杆结构的左侧铰接点同时与左连杆（2-2）尾部铰接，菱形连杆结构的右侧铰接点同时与右连杆（2-3）尾部铰接；

所述抓取机构（5）由弧形球体结构、左弧形球体夹片（5-3）和右弧形球体夹片（5-4）组成，所述弧形球体结构包括弧形球体内壳（5-1）和弧形球体外壳（5-2），弧形球体内、外壳（5-1、5-2）之间设有供左、右弧形球体夹片（5-3、5-4）装入，并进行圆弧包裹运动从而将果实抓取的弧形腔体（5-5），所述弧形球体外壳（5-2）的最大半径处设有两个相对称的左弧形通孔（5-23）和右弧形通孔（5-21），所述左、右弧形球体夹片（5-3、5-4）的外壁上分别设有左铰接耳（5-24）和右铰接耳（5-22），所述左铰接耳（5-24）穿出左弧形通孔（5-23）与左连杆（2-2）的前端铰接，所述右铰接耳（5-22）穿出右弧形通孔（5-21）与右连杆（2-3）的前端铰接，所述菱形连杆结构的前部铰接点位于左、右弧形通孔（5-23、5-21）之间，且同时与弧形球体外壳（5-2）的最大半径处铰接；

所述上、中、下层夹板（1-1、1-2、1-3）的前端同时与弧形球体外壳（5-2）固定连接；

所述剪切机构（4）装在壳体（1）上，且刀刃口位于弧形球体内壳（5-1）的上方，与抓取机构（5）实现联动，用于剪断果梗；当推板（2-1）在直线驱动装置的推动下向前运动时，左、右弧形球体夹片（5-3、5-4）分别从弧形腔体（5-5）内伸出进行圆弧包裹运动，从而将果实抓取，随后剪切机构（4）剪断果梗；

所述剪切机构（4）由剪刀（4-1）、左连接件（4-2）、右连接件（4-3）、剪刀驱动块（2-4）、导向杆（2-5）和复位拉簧（2-6）组成；

所述剪刀（4-1）位于上层夹板（1-1）的顶部，其刀刃口后部的铰接点同时与上层夹板（1-1）前部铰接，所述剪刀（4-1）的两个刀柄后部沿前后方向均设有刀柄滑槽（4-11），所述上层夹板（1-1）的后部设有两个滑槽Ⅰ（1-11），两个滑槽Ⅰ（1-11）的后部均向外倾斜呈八字形；

所述左连接件（4-2）和右连接件（4-3）均位于上、中层夹板（1-1、1-2）之间，所述中层夹板（1-2）的前部沿前后方向开设有两个纵向滑槽（1-21），中层夹板（1-2）的后部对应八字形滑槽Ⅰ（1-11）的位置处开设有八字形滑槽Ⅱ（1-22），所述左连接件（4-2）和右连接件（4-3）的后端均竖向铰接有一根销轴Ⅰ，两根销轴Ⅰ的下部分别插设在两个滑槽Ⅱ（1-22）内，两根销轴Ⅰ的上部分别依次插设在两个滑槽Ⅰ（1-11）和两个刀柄滑槽（4-11）内，所述左连接件（4-2）和右连接件（4-3）的前端均铰接有一根销轴Ⅱ，两根销轴Ⅱ的下部分别穿过两个纵向滑槽（1-21）后与剪刀驱动块（2-4）固定连接；

所述剪刀驱动块（2-4）、导向杆（2-5）和复位拉簧（2-6）均位于中、下层夹板（1-2、1-3）之间，所述导向杆（2-5）前后方向设置，尾端固定安装在挡板（1-4）上，前端穿过剪刀驱动块（2-4）后露在外部，所述复位拉簧（2-6）套设在导向杆（2-5）上，前端与剪刀驱动块（2-4）固定连接，后端与挡板（1-4）固定连接；

所述推板（2-1）的前端设有上推片（2-12）和下推片（2-11），所述菱形连杆结构的尾部铰接点与下推片（2-11）前部铰接，所述上推片（2-12）位于导向杆（2-5）的下方，用于推动剪刀驱动块（2-4）向前运动。

2.根据权利要求1所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其特征在于：柑橘采摘末端执行器还包括剪刀调节机构（3），用于根据果实果梗粗细调节剪刀开口初始大小，同时对抓取动作和剪切动作进行延迟，使剪切动作滞后于抓取动作。

3.根据权利要求2所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其特征在于：所述剪刀调节机构（3）包括一根限位杆（3-1）和两块弹性限位块（3-3），两块所述弹性限位块（3-3）分别装在中层夹板（1-2）底面的左右两侧，所述弹性限位块（3-3）上沿前后方向开设有若干等间距分布的卡槽（3-2），所述限位杆（3-1）的横截面呈椭圆形，且同时卡设在两个弹性限位块（3-3）的卡槽（3-2）内，所述限位杆位于剪刀驱动块（2-4）的后方，用于阻挡剪刀驱动块（2-4）继续向后运动。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其特征在于：所述弧形球体内壳（5-1）的球腔圆心角为160度。

5.根据权利要求4所述的一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其特征在于：所述左弧形球体夹片（5-3）和右弧形球体夹片（5-4）均采用硬质弹性材料制成。

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