CN113141873A - 贴合式采摘末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种贴合式采摘末端执行器，包括：外壳；夹持组件，包括夹持并采摘待采摘果实的夹持部、可在夹持部上活动的活动件和与活动件相连并推拉活动件的直动式气缸；活动件具有经直动式气缸推拉后的起点位置和终点位置，当活动件处于起点位置时，夹持部处于打开状态，当活动件处于终点位置时，夹持部处于闭合状态；旋转组件，包括带动夹持组件旋转的从动齿轮、与从动齿轮啮合并带动从动齿轮旋转的主动齿轮和带动主动齿轮旋转的旋转气缸；可以解决由于使用传统采摘机器人导致的采摘成功率低、误差冗余小以及果实易损伤的问题。
Description
技术领域
本申请涉及农业机械领域技术领域，尤其涉及一种贴合式采摘末端执行器。
背景技术
果蔬采摘机器人采用的收获方式主要有机械震摇式和气动震摇式。
然而，传统采摘机器人的末端执行器直接作用于果蔬采摘对象，容易存在以下问题：(1)由于果蔬采摘对象的生长特性，在一串采摘对象中每个果实成熟时间并不相同，串采下来的采摘对象存在不同成熟程度的问题；(2)由于采摘对象簇生长密集、果串姿态形态各异，在采摘过程中存在夹伤果实的现象；(3)在果实采摘过程中会对果实所在的原有位置造成扰动，对视觉定位造成影响。
因此，开展适用于果园自然环境的末端执行器的相关研究，对提高采摘机器人精确采摘的能力、实现果蔬采摘自动化和智能化具有非常重要的理论意义和实用价值。
发明内容
本申请提供了一种贴合式采摘末端执行器，可以解决由于使用传统采摘机器人的末端执行器而存在的采摘成功率低、误差冗余小以及果实易损伤的问题。本申请提供如下技术方案：
提供了一种贴合式采摘末端执行器，包括：
外壳；
夹持组件，所述夹持组件部分位于所述外壳内，所述夹持组件包括夹持并采摘待采摘果实的夹持部、可在所述夹持部上活动的活动件和与所述活动件相连并推拉所述活动件的直动式气缸；所述活动件具有经所述直动式气缸推拉后的起点位置和终点位置，当所述活动件处于起点位置时，所述夹持部处于打开状态，当所述活动件处于终点位置时，所述夹持部处于闭合状态；
旋转组件，所述旋转组件位于所述外壳内，所述旋转组件包括带动所述夹持组件旋转的从动齿轮、与所述从动齿轮相啮合并带动所述从动齿轮旋转的主动齿轮和带动所述主动齿轮旋转的旋转气缸。
可选地，所述夹持部包括手指底座和夹持所述待采摘果实的仿形手指，所述手指底座与所述从动齿轮连接，所述仿形手指的数量为两个且呈倒八字形状设置在所述手指底座上。
可选地，所述仿形手指包括夹持并采摘所述待采摘果实的手指端部和连接所述手指端部与所述手指底座的手指臂，所述手指臂与所述手指端部均为相对内凹的弧形。
可选地，所述活动件包括活动块和挡块，所述活动块具有活动部，所述活动部的数量为两个，两个所述活动部分别套设在两个所述手指臂外，所述活动具有缺口，所述挡块与所述活动块可拆卸连接并封闭所述缺口。
可选地，所述直动式气缸包括气缸本体和与所述气缸本体相连的推拉连杆，所述推拉连杆还与所述活动件相连并推拉所述活动件。
可选地，所述旋转气缸包括旋转气缸本体和与所述旋转气缸本体相连的旋转连杆，所述主动齿轮套设在所述旋转连杆外并跟随所述旋转连杆旋转。
可选地，所述外壳包括主壳体和盖设在所述主壳体上端的上壳体，所述上壳体挖空有供所述手指底座旋转的旋转部。
可选地，所述主壳体底部设置有容置所述直动式气缸的定位槽。
可选地，所述外壳还包括支撑所述主壳体与所述上壳体的底座。
可选地，所述手指端部的材料为弹性材料。
本申请的有益效果在于：提供了一种贴合式采摘末端执行器，设计合理，结构紧凑，包括夹持组件和旋转组件，夹持组件包括夹持部、直动式气缸和活动件，旋转组件包括从动齿轮、主动齿轮和旋转气缸，直动式气缸通过推动活动件移动从而使得夹持部夹持住待采摘果实，旋转气缸通过带动主动齿轮和从动齿轮旋转从而带动夹持部旋转，夹持部将待采摘果实旋转摘下，可以解决由于使用传统采摘机器人的末端执行器而导致的采摘成功率低、误差冗余小以及果实易损伤的问题。
通过将仿形手指的手指端部设置为相对内凹的弧形，使得手指端部与待采摘果实表面贴合，减少待采摘果实的损坏。
通过活动件随时调整仿形手指的开合程度，防止仿形手指的开合程度过大导致待采摘果实采摘过程中受到茎叶的干涉，提高了采摘效率。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的贴合式采摘末端执行器的剖视图；
图2是本申请一个实施例提供的贴合式采摘末端执行器的部分结构示意图；
图3是本申请一个实施例提供的活动件的示意图。
其中：100-贴合式采摘末端执行器，1-外壳，11-主壳体，111-进气孔，112-出气孔，12-上壳体，13-底座，2-夹持组件，21-夹持部，211-手指底座，212-仿形手指，2121-手指端部，2122-手指臂，22-直动式气缸，221-气缸本体，222-推拉连杆，223-进气管，224-出气管，23-活动件，231-活动块，2311-活动部，232-挡块，3-旋转组件，31-从动齿轮，32-主动齿轮，33-旋转气缸，331-旋转气缸本体，332-旋转连杆，34-连接件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本申请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申请，但不用来限制本申请的范围。
图1是本申请一个实施例提供的贴合式采摘末端执行器的剖视图，如图1所示，该贴合式采摘末端执行器100至少包括：外壳1；夹持组件2，夹持组件2部分位于外壳1内，夹持组件2包括夹持并采摘待采摘果实的夹持部21、可在夹持部21上活动的活动件23和与活动件23相连并推拉活动件23的直动式气缸22；活动件23具有经直动式气缸22推拉后的起点位置和终点位置，当活动件23处于起点位置时，夹持部21处于打开状态，当活动件23处于终点位置时，夹持部21处于闭合状态；旋转组件3，旋转组件3位于外壳1内，旋转组件3包括带动夹持组件2旋转的从动齿轮31、与从动齿轮31相啮合并带动从动齿轮31旋转的主动齿轮32和带动主动齿轮32旋转的旋转气缸33。直动式气缸22通过推动活动件23移动从而使得夹持部21夹持住待采摘果实，旋转气缸33通过带动主动齿轮32和从动齿轮31旋转从而带动夹持部21旋转，夹持部21将待采摘果实旋转摘下，可以解决由于使用传统采摘机器人的末端执行器而导致的采摘成功率低、误差冗余小以及果实易损伤的问题。
请结合图1至图3，夹持部21包括手指底座211和夹持待采摘果实的仿形手指212，手指底座211与从动齿轮31连接并跟随从动齿轮31旋转，仿形手指212的数量为两个且呈倒八字形状设置在手指底座211上。具体的，仿形手指212包括夹持并采摘待采摘果实的手指端部2121和连接手指端部2121与手指底座211的手指臂2122，两个仿形手指212的相对距离从手指臂2122与手指底座211的连接处向手指端部2121处逐渐增大。
手指底座211与从动齿轮31之间还具有连接件34，用于连接手指底座211与从动齿轮31。具体的，连接件34固定安装在从动齿轮31上，手指底座211与连接件34通过螺栓连接。
活动件23包括活动块231和挡块232，活动块231具有活动部2311，活动部2311的数量为两个，两个活动部2311分别套设在两个手指臂2122外并可在手指臂2122上滑动，从而控制仿形手指212的张合程度。活动部2311具有缺口(未图示)，挡块232与活动块231可拆卸连接并封闭缺口。活动件2与手指臂2122的连接方式为：首先将活动块231从缺口处套设在手指臂2122外，然后将挡块232与活动块231连接从而封闭缺口。活动块231和挡块232的连接方式有多种，比如通过螺钉连接、卡合连接等，本申请不对活动块231和挡块232的连接方式作限定。
手指臂2122与手指端部2121均为相对内凹的弧形。手指臂2122设置为弧形可以使得活动件23在手指臂2122上滑动更加灵活，提高对待采摘果实的夹紧速度。手指端部2121设置为弧形可以使得手指端部2121与待采摘果实的表面更加贴合，减少对待采摘果实的损坏。
为了进一步减少对待采摘果实的损坏，在其中一个实施例中，手指端部2121的材料为弹性材料。比如，手指端部2121的材料为尼龙材料。
直动式气缸22包括气缸本体221和与气缸本体221相连的推拉连杆222，推拉连杆222还与活动件23相连并推拉活动件23。具体的，从动齿轮31上具有第一穿孔(未图示)，手指底座211上具有第二穿孔(未图示)，推拉连杆22分别穿过第一穿孔和第二穿孔，并与活动块231相连。通过推拉连杆22推拉活动件23，从而使得活动件23在手指臂2122上来回滑动，控制仿形手指212的张合。
旋转气缸33与外壳1可以通过螺钉连接，旋转气缸33包括旋转气缸本体331和与旋转气缸本体331相连的旋转连杆332，主动齿轮32套设在旋转连杆332外并跟随旋转连杆332旋转。
气缸本体221上端具有一旋转部(未图示)，从动齿轮31套接在旋转部外并带动旋转部旋转。
外壳1包括主壳体11、盖设在主壳体11上端的上壳体12和用于支撑主壳体11与上壳体12的底座13，主壳体11与上壳体12、底座13之间可以通过螺栓连接。上壳体12挖空有供手指底座211旋转的旋转部(未图示)，使得手指底座211能在旋转部内不受限制的任意旋转。
直动式气缸22还包括与气缸主体221相连的进气管223和出气管224，主壳体11的侧壁上具有与进气管223相连的进气孔111和与出气管224相连的出气孔112，空气从进气孔111、进气管223进入到气缸主体221，从出气管224、出气孔112排出气缸主体221。
主壳体11底部设置有容置直动式气缸22的定位槽(未图示)，直动式气缸22与主壳体11底部通过螺栓连接，可以确保直动式气缸22在工作状态下的定位与结构的稳定性，提高了采摘效率。
综上所述，本实施例提供的一种贴合式采摘末端执行器，设计合理，结构紧凑，包括夹持组件和旋转组件，夹持组件包括夹持部、直动式气缸和活动件，旋转组件包括从动齿轮、主动齿轮和旋转气缸，直动式气缸通过推动活动件移动从而使得夹持部夹持住待采摘果实，旋转气缸通过带动主动齿轮和从动齿轮旋转从而带动夹持部旋转，夹持部将待采摘果实旋转摘下，可以解决由于使用传统采摘机器人的末端执行器而导致的采摘成功率低、误差冗余小以及果实易损伤的问题。
通过将仿形手指的手指端部设置为相对内凹的弧形，使得手指端部与待采摘果实表面贴合，减少待采摘果实的损坏。
通过活动件随时调整仿形手指的开合程度，防止仿形手指的开合程度过大导致待采摘果实采摘过程中受到茎叶的干涉，提高了采摘效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种贴合式采摘末端执行器，其特征在于，包括：
外壳；
夹持组件，所述夹持组件部分位于所述外壳内，所述夹持组件包括夹持并采摘待采摘果实的夹持部、可在所述夹持部上活动的活动件和与所述活动件相连并推拉所述活动件的直动式气缸；所述活动件具有经所述直动式气缸推拉后的起点位置和终点位置，当所述活动件处于起点位置时，所述夹持部处于打开状态，当所述活动件处于终点位置时，所述夹持部处于闭合状态；
旋转组件，所述旋转组件位于所述外壳内，所述旋转组件包括带动所述夹持组件旋转的从动齿轮、与所述从动齿轮相啮合并带动所述从动齿轮旋转的主动齿轮和带动所述主动齿轮旋转的旋转气缸。
2.根据权利要求1所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述夹持部包括手指底座和夹持所述待采摘果实的仿形手指，所述手指底座与所述从动齿轮连接，所述仿形手指的数量为两个且呈倒八字形状设置在所述手指底座上。
3.根据权利要求2所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述仿形手指包括夹持并采摘所述待采摘果实的手指端部和连接所述手指端部与所述手指底座的手指臂，所述手指臂与所述手指端部均为相对内凹的弧形。
4.根据权利要求3所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述活动件包括活动块和挡块，所述活动块具有活动部，所述活动部的数量为两个，两个所述活动部分别套设在两个所述手指臂外，所述活动部具有缺口，所述挡块与所述活动块可拆卸连接并封闭所述缺口。
5.根据权利要求1所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述直动式气缸包括气缸本体和与所述气缸本体相连的推拉连杆，所述推拉连杆还与所述活动件相连并推拉所述活动件。
6.根据权利要求1所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述旋转气缸包括旋转气缸本体和与所述旋转气缸本体相连的旋转连杆，所述主动齿轮套设在所述旋转连杆外并跟随所述旋转连杆旋转。
7.根据权利要求2所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述外壳包括主壳体和盖设在所述主壳体上端的上壳体，所述上壳体挖空有供所述手指底座旋转的旋转部。
8.根据权利要求7所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述主壳体底部设置有容置所述直动式气缸的定位槽。
9.根据权利要求7所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述外壳还包括支撑所述主壳体与所述上壳体的底座。
10.根据权利要求3所述的贴合式采摘末端执行器，其特征在于，所述手指端部的材料为弹性材料。
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