CN114451144A - 果实采摘末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种果实采摘末端执行器，包括安装座、伸缩件、四连杆组件、剪切组件、牵引组件以及输送管；伸缩件设置于安装座上，伸缩件上设有海绵吸盘；两组四连杆组件分别位于伸缩件的两侧；两组剪切组件分别与两个四连杆组件相连；两组牵引组件分别设置于伸缩件与两组四连杆组件之间；输送管的进口端的一侧与安装座铰接、另一侧与四连杆组件通过连接杆铰接。本发明提供的果实采摘末端执行器，能够借鉴动物捕食的仿生咬合原理对准并靠近果实，之后通过牵引组件带动四连杆组件变形以使两个剪切组件背向或相向移动完成张嘴打开或咬合剪切的动作，果实通过输送管导送至后续的收集装置内，避免了采摘过程中对果实造成的损坏，提高了采摘效率。

Description

果实采摘末端执行器

技术领域

本发明属于智慧农业果实采摘设备技术领域，更具体地说，是涉及一种果实采摘末端执行器。

背景技术

果实采摘是水果种植行业的一个重要环节，具有季节性强和劳动密集等特点，果实采摘作业的质量直接关系到后续水果的储存、加工以及销售，传统的人工采摘的方式不仅成本高、强度大，还存在一定的人身安全风险。

随着农业机械智能化的发展，出现了能够自动采摘果实的机器人。上述采摘机器人一般由移动平台、机械臂、末端执行器和机器视觉系统等组成，末端执行器是采摘机器人的核心部分之一，直接与果实接触，对果实的成品质量有重大的影响。

现有的末端执行器一般基于剪刀直接剪断和机械扭断方式进行设计，由于果实具有形状不规则、生长发育程度不一致等差异性特征，所以上述方式在采摘过程中容易造成果实的表面损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种果实采摘末端执行器，基于仿生咬合原理切断果柄、并采摘果实，减少了果实采摘过程中的机械损伤，提高了采摘效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种果实采摘末端执行器，包括：

安装座，用于连接于机械臂的外端；

伸缩件，设置于安装座上，伸缩件的外伸端向远离机械臂的一侧延伸，伸缩件上设有用于吸附果实的海绵吸盘；

两组四连杆组件，分别位于伸缩件的两侧，四连杆组件内端的两个铰接点分别与安装座铰接；

两组剪切组件，分别与两个四连杆组件外端的两个铰接点相连，两个剪切组件用于相向移动以切断果柄；

两组牵引组件，分别设置于伸缩件与两组四连杆组件之间，用于带动两个剪切组件相向或背向移动；

输送管，进口端的一侧与安装座铰接、另一侧与四连杆组件通过连接杆铰接，输送管能够在四连杆组件的带动下摆动、以靠近海绵吸盘并接收果实。

在一种可能的实现方式中，剪切组件包括：

剪切支架，与四连杆组件外端的两个铰接点铰接；

剪切刀，设置于剪切支架的外端，剪切刀的板面平行于安装座的顶面设置。

一些实施例中，每组四连杆组件分别包括两个与同一剪切支架相连的四连杆机构，在垂直于剪切组件的剪切方向上，两个四连杆机构间隔设置。

一些实施例中，靠近输送管设置的剪切支架上具有第一刀具固定架，第一刀具固定架用于安装其中一个剪切刀；远离输送管设置的剪切支架上具有第二刀具固定架，第二刀具固定架用于安装另一个剪切刀，所第一刀具固定架的厚度小于第二刀具固定架的厚度。

一些实施例中，远离输送管的剪切刀的上方还设有锯齿刃，锯齿刃能够配合另一侧的剪切刀限位果柄。

在一种可能的实现方式中，输送管的进口端设有连接法兰，安装座靠近输送管的侧壁上设有与连接法兰的一侧铰接的让位座，连接法兰的另一侧通过连接杆与四连杆组件的中部铰接。

在一种可能的实现方式中，伸缩件的外伸端设有用于与牵引组件相连的传动框，四连杆组件自内端至外端向相背离的方向倾斜延伸；牵引组件包括：

立杆，内端与传动框铰接；

弧形杆，铰接于立杆的外端，弧形杆的外端与四连杆组件铰接，弧形杆能够在立杆的带动下带动四连杆组件变形。

在一种可能的实现方式中，果实采摘末端执行器还包括气动控制系统，气动控制系统包括：

空气压缩机；

气源三联件，连接于空气压缩机的出气口，用于过滤空气中的杂质和水分；

剪切气路，连接于气源三联件的出口端，用于驱动伸缩件伸缩；

吸盘气路，连接于气源三联件的出口端，且与剪切气路并联设置，吸盘气路用于使海绵吸盘形成负压吸附状态。

一些实施例中，剪切气路包括第一管路、第一支管以及第二支管；第一管路与气源三联件的出口相连，且第一管路上设有第一手动节流阀；第一支管和第二支管分别与伸缩件的两个通气孔连通，第一支管和第二支管通过二位五通换向阀与第一管路相连，第一支管和第二支管上分别设有第一单向节流阀；

吸盘气路包括第二管路、二位三通阀以及真空发生器，二位三通阀以及真空发生器分别设置于第二管路上，二位三通阀与气源三联件之间设有第二手动节流阀，二位三通阀与真空发生器之间设有第二单向节流阀。

一些实施例中，气动控制系统包括以下控制步骤：

空气压缩机分别对第一管路和第二管路供气，二位五通换向阀向第一支管供气以使伸缩件的外伸端外伸至第一极限位置，并使两个剪切组件处于分离状态；

安装座靠近果实以使海绵吸盘与果实接触，二位三通阀连通以使海绵吸盘吸附果实；

二位五通换向阀向第二支管供气以使伸缩件的外伸端回缩至第二极限位置，海绵吸盘带动果实位于两个剪切组件之间，两个剪切组件相向运动并切断果柄；

二位三通阀断开以使海绵吸盘释放果实、并使果实进入输送管。

与现有技术相比，本申请实施例所示的方案，借鉴动物捕食的仿生咬合原理，利用机械臂携带执行器移动以对准果实，伸缩件外伸通过牵引组件带动四连杆组件变形以使两个剪切组件背向移动以张嘴打开，为果实吸附在海绵吸盘上提供让位空间。之后，机械臂带动安装座移动，使海绵吸盘吸附住果实。接着，伸缩件回缩带动果实回缩，同时牵引组件带动四连杆组件变形以使两个剪切组件相向移动，实现对果柄的咬合剪切，最后果实通过输送管导送至后续的收集装置内。输送管与四连杆组件通过连接杆铰接，使输送管可随四连杆组件的运动发生摆动动作，以跟随四连杆组件的变形进行位置变动，实现位置的避让或者果实的承接，保证果实的稳定输送。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的果实采摘末端执行器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的果实采摘末端执行器去除输送管后的结构示意图；

图3为本发明实施例图2另一个角度的结构示意图；

图4为本发明实施例图3中传动框另一个角度的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的气动控制系统的结构示意图；

图6为本发明实施例图1中果实采摘末端执行器的初始打开状态的结构示意图；

图7为本发明实施例图1中果实采摘末端执行器的吸附果实状态的结构示意图；

图8为本发明实施例图1中果实采摘末端执行器的切断果柄状态的结构示意图；

图9为本发明实施例图1中果实采摘末端执行器的释放果实状态的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、安装座；11、让位座；2、伸缩件；21、海绵吸盘；22、传动框；23、真空发生器；3、四连杆组件；31、四连杆机构；4、剪切组件；41、剪切支架；42、剪切刀；421、切割刃口；422、锯齿刃；43、第一刀具固定架；44、第二刀具固定架；45、柔性挡板；5、牵引组件；51、立杆；52、弧形杆；6、输送管；61、连接法兰；62、连接杆；7、气动控制系统；71、空气压缩机；72、气源三联件；73、剪切气路；731、第一管路；732、第一支管；733、第二支管；734、第一手动节流阀；735、二位五通换向阀；736、第一单向节流阀；74、吸盘气路；741、第二管路；742、二位三通阀；743、第二手动节流阀；744、第二单向节流阀；8、果实；81、果柄。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图9，现对本发明提供的果实采摘末端执行器进行说明。果实采摘末端执行器，包括安装座1、伸缩件2、四连杆组件3、剪切组件4、牵引组件5以及输送管6，安装座1用于连接于机械臂的外端；伸缩件2设置于安装座1上，伸缩件2的外伸端向远离机械臂的一侧延伸，伸缩件2上设有用于吸附果实8的海绵吸盘21；两组四连杆组件3分别位于伸缩件2的两侧，四连杆组件3内端的两个铰接点分别与安装座1铰接；两组剪切组件4分别与两个四连杆组件3外端的两个铰接点相连，两个剪切组件4用于相向移动以切断果柄81；两组牵引组件5分别设置于伸缩件2与两组四连杆组件3之间，用于带动两个剪切组件4相向或背向移动；输送管6的进口端的一侧与安装座1铰接、另一侧与四连杆组件3通过连接杆62铰接，输送管6能够在四连杆组件3的带动下摆动、以靠近海绵吸盘21并接收果实8。

本实施例提供的果实采摘末端执行器，与现有技术相比，本实施例提供的果实采摘末端执行器，借鉴动物捕食的仿生咬合原理，利用机械臂携带执行器移动以对准果实，伸缩件2外伸通过牵引组件5带动四连杆组件3变形以使两个剪切组件4背向移动以张嘴打开，为果实吸附在海绵吸盘21上提供让位空间。之后，机械臂带动安装座1移动，使海绵吸盘21吸附住果实。接着，伸缩件2回缩带动果实回缩，同时牵引组件5带动四连杆组件3变形以使两个剪切组件4相向移动，实现对果柄81的咬合剪切，最后果实8通过输送管6导送至后续的收集装置内。输送管6与四连杆组件3通过连接杆62铰接，使输送管6可随四连杆组件3的运动发生摆动动作，以跟随四连杆组件3的变形进行位置变动，实现位置的避让或者果实8的承接，保证果实8的稳定输送。

本实施例中，果实采摘末端执行器安装在采摘机器人的机械臂末端进行使用，整体形成采摘机器人，该采摘机器人的采摘过程与蛇捕食猎物的咬合动作具有相似之处。

具体的，以蛇捕食猎物为例，从仿生工程学来看，蛇嘴的骨骼结构主要由上颚和下颚组成，上颚和下颚通过后侧的铰接点进行铰接，上颚末端长有尖牙。蛇嘴的咬合过程可分为对准、伸出、张嘴与咬合四个步骤，对准和伸出通过蛇的身体控制实现；张嘴则通过上颚和下颚分别向两侧张开，同时伴随尖牙的抬起来实现。咬合时，蛇嘴的上颚和下颚闭合，尖牙刺入猎物牢牢咬住猎物。

对应上述动作过程，机械臂可带动果实采摘末端执行器实现蛇嘴的对准和靠近动作，伸缩件2可带动两个牵引组件5、两个四连杆组件3和两个剪切组件4运动以共同实现蛇的张嘴和咬合两个动作，两个剪切组件4相当于上颚和下颚，剪切刀42相当于尖牙。

当伸缩件2伸长时，驱动两个剪切组件4背向移动形成张嘴动作；当伸缩件2收缩时，驱动两个剪切组件4背向移动形成咬合动作，使两个剪切刀42能够相互切合并切断果柄81。

上述动作过程充分借鉴了动物捕食过程，仿生蛇嘴的伸出、对准、张嘴、咬合等动作过程，实现较高的采摘效率。因此，本发明将仿生理念应用于果实采摘末端执行器的创新设计，为果实采摘末端执行器的研究开辟新思路和新方法。

一些可能的实现方式中，上述特征剪切组件4采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，剪切组件4包括剪切支架41以及剪切刀42，剪切支架41与四连杆组件3外端的两个铰接点铰接；剪切刀42设置于剪切支架41的外端，剪切刀42的板面平行于安装座1的顶面设置。

剪切支架41和四连杆组件3相连，且向四连杆组件3的外端延伸，用于进行剪切刀42的固定，剪切刀42设置于两个剪切支架41相邻的一侧，两个剪切刀42在连杆组件的带动下相对运动至相互接触，便能将果实8的果柄81切断，完成果实8的采摘动作。

具体的，两个剪切刀42的板面平行于安装座1的顶面设置，便于两个剪切刀42之间形成水平对应的关系，能够使剪切刀42的切割位置得到有效啮合，避免了两个剪切刀42切割果柄81的过程中受力发生相对错动，便于对果柄81施加切割力，提高果柄81的切割效率。

在一些实施例中，上述特征四连杆组件3可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，每组四连杆组件3分别包括两个与同一剪切支架41相连的四连杆机构31，在垂直于剪切组件4的剪切方向上，两个四连杆机构31间隔设置。

每组四连杆组件3包括两个四连杆机构31，剪切支架41的下端分别与两个四连杆机构31相连，提高了剪切支架41安装的可靠性和稳定性。剪切支架41下方位于两个四连杆机构31之间的区域，可供果实8经过并使果实8顺利导送至输送管6内。

在一些实施例中，上述特征剪切刀42可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，靠近输送管6设置的剪切支架41上具有第一刀具固定架43，第一刀具固定架43用于安装其中一个剪切刀42；远离输送管6设置的剪切支架41上具有第二刀具固定架44，第二刀具固定架44用于安装另一个剪切刀42，第一刀具固定架43的厚度小于所述第二刀具固定架44的厚度。

两个剪切刀42上分别设有切割刃口421，将第一刀具固定架43的厚度设置为小于第二刀具固定架44厚度的参数值。具体的，第二刀具固定架44的厚度为第一刀具固定架43的厚度与剪切刀42的厚度的总和，在剪切果柄81时，两个剪切刀42各自的切割刃口421处于上下错位的状态，达到类似剪刀的剪切效果，以完成蛇的上颚以及下颚上尖牙的啮合动作。

伸缩件2外伸时，两个四连杆组件3分别带动两个剪切刀42组向相远离的一侧移动，并打开形成供果实8放入的空间；当伸缩件2收缩时，果实8跟随进入两个四连杆组件3之间的空间内，两个四连杆组件3分别带动两个剪切刀42组向相靠近的一侧移动，实现两个剪切刀42对果柄81的切割动作以切断果柄81。

在一些实施例中，上述特征剪切刀42可以采用如图1至图3所示结构。参见图1至图3，在两个切割刃口421相配合的基础上，还在远离输送管6一侧的剪切刀42上设置了锯齿刃422，锯齿刃422上设有等间距分布有锯齿状齿槽，齿槽深度(也就是沿剪切刀42的切割方向上的尺寸)等于或略大于切割刃口421的刀刃深度(也就是沿剪切刀42的切割方向上的尺寸)，齿槽的开口角度根据果柄81的直径确定，果柄81直径大，则齿槽的开口角度大；果柄81直径小，则齿槽的开口角度小。

两个剪切刀42相对运动并啮合时，切割刃口421能够与锯齿刃422形成配合作用，对果柄81的位置进行有效的限定，避免果柄81受到剪切力时出现相对位置的错动，影响剪切动作的顺利完成，保证可靠的切割效果。

一些可能的实现方式中，上述特征输送管6采用如图2所示结构。参见图2，输送管6的进口端设有连接法兰61，安装座1靠近输送管6的侧壁上设有与连接法兰61的一侧铰接的让位座11，连接法兰61的另一侧通过连接杆62与四连杆组件3的中部铰接。

输送管6上的连接法兰61分别与安装座1和四连杆组件3铰接，使安装座1及上部构件与输送管6之间铰接成曲柄摇杆机构，利用牵引组件5带动四连杆组件3摆动，进而利用连接杆62带动输送管6绕让位座11上的铰接点发生摆动，实现了输送管6在果实8采摘过程的不同时间节点与安装座1之间相对位置的变化，提高了果实8的采摘可靠性，避免了果实8表面受到损伤。

具体的，让位座11通过螺栓固定在安装座1的侧壁上，让位座11与连接法兰61铰接，当连接杆62在四连杆组件3的带动下发生摆动时，连接法兰61和输送管6能够同步跟随运动，使输送管6能够方便地配合四连杆组件3的动作，并对果实8进行有效承接。

一些可能的实现方式中，上述特征伸缩件2采用如图3所示结构。参见图3，伸缩件2的外伸端设有用于与牵引组件5相连的传动框22，四连杆组件3自内端至外端向相背离的方向倾斜延伸；牵引组件5包括立杆51和弧形杆52，立杆51的内端与传动框22铰接；弧形杆52铰接于立杆51的外端，弧形杆52的外端与四连杆组件3铰接，弧形杆52能够在立杆51的带动下带动四连杆组件3变形。

伸缩件2的外伸端设置了传动框22，传动框22和牵引组件5铰接连接，实现对四连杆组件3的驱动作用，由于四连杆组件3设置有两组，且每组四连杆组件3包含两个四连杆机构31，所以需要借助传动框22向四个四连杆机构31进行动作驱动。

本实施例中，借助四个牵引组件5可同时对四个四连杆机构31进行有效牵引，传动框22为可采用矩形构件、H型构件、工字型构件等多种不同的形式。牵引组件5由立杆51和弧形杆52组成，便于简化牵引结构，能够对两组四连杆组件3之间相对打开或者相对闭合的状态进行有效牵引，提高了牵引的便利性。

具体的，安装座1的顶面上设有供立杆51穿过、且能够对立杆51的摆动位置进行限定的限位槽，该限位槽的设置能够使传动框22与立杆51之间虽是铰接关系，但是不能相对转动，实际构成固定连接关系。

四连杆机构31的底边与顶面平行，且平行于剪切刀42的切割方向。由平行四边形的平移不变性使得剪切刀42在运动过程中始终与安装座1的顶面平行。

进一步的，剪切支架41为倒U型构件，在倒U形靠近输送管6的一侧设置柔性挡板45，柔性挡板45自身对果实8形成导向作用，果实8经过该位置时，柔性挡板45的下缘可发生柔性变形对果实8的通过形成避让作用，柔性挡板45和连接法兰61分别采用橡胶等柔性材料制作而成。具体的，柔性挡板45通过螺栓固定在剪切支架41的侧面上。

一些可能的实现方式中，参见图5，果实采摘末端执行器还包括气动控制系统7，气动控制系统7包括空气压缩机71、气源三联件72、剪切气路73以及吸盘气路74，气源三联件72连接于空气压缩机71的出气口，用于过滤空气中的杂质和水分；剪切气路73连接于气源三联件72的出口端，用于驱动伸缩件2伸缩；吸盘气路74连接于气源三联件72的出口端，且与剪切气路73并联设置，吸盘气路74用于使海绵吸盘21形成负压吸附状态。

剪切组件4和海绵吸盘21分别通过剪切气路73和吸盘气路74进行压缩空气的供应。本实施例中，将同一个空气压缩机71的气源供送至气源三联件72，以进行气体的杂质和水分的过滤，之后将压缩空气分别输送至剪切气路73以及吸盘气路74，使压缩空气分散成两路支路，两个支路为并联设置的形式，简化了驱动元件的设置，既可为剪切组件4提供剪切驱动力，又可以为海绵吸盘21提供吸附力。

空气压缩机71的出气口与气源三联件72的进气口连接，为整个气动系统提供压缩空气。气源三联件72用于过滤压缩空气中的杂质和水分，并对气动元件进行润滑。海绵吸盘21选用侧边进气的结构，便于进行气路的分布。

在上述结构的基础上，海绵吸盘21的底部还带有螺纹杆，通过改变螺纹的连接关系调节海绵吸盘21在安装座1上的安装高度，进而改变剪切刀42切断果柄81的位置，以满足不同果实8对果柄81保留长度的采摘要求。

在一些实施例中，上述特征剪切气路73可以采用如图5所示结构。参见图5，剪切气路73包括第一管路731、第一支管732以及第二支管733；第一管路731与气源三联件72的出口相连，且第一管路731上设有第一手动节流阀734；第一支管732和第二支管733分别与伸缩件2的两个通气孔连通，第一支管732和第二支管733通过二位五通换向阀735与第一管路731相连，第一支管732和第二支管733上分别设有第一单向节流阀736；

吸盘气路74包括第二管路741、二位三通阀742以及真空发生器23，二位三通阀742以及真空发生器23分别设置于第二管路741上，二位三通阀742与气源三联件72之间设有第二手动节流阀743，二位三通阀742与真空发生器23之间设有第二单向节流阀744。

气源三联件72排出的气体分为两路，通过三通管将压缩空气供给伸缩件2和吸盘。具体的，伸缩件2可采用双轴气缸，吸盘通过真空发生器23产生的负压进行真空吸附。

二位五通换向阀735的两个通气口分别与第一支路和第二支路相连，第一支路和第二支路上分被设置了第一单向节流阀736和第二单向节流阀744，第一支路和第二支路分别与双轴气缸的进气口和出气口相连，从而实现对双轴气缸伸缩运动的控制。手动调节第一手动节流阀734和两个第一单向节流阀736，可以实现双轴气缸速度的调整。

吸盘气路74包括第二管路741、二位三通阀742及真空发生器23，第二管路741上还设置了第二手动节流阀743和第二单向节流阀744，二位三通阀742位于第二手动节流阀743和第二单向节流阀744之间，第二单向节流阀744的出气口与真空发生器23的进气口相连，真空发生器23产生负压状态，真空发生器23的真空口与海绵吸盘21相连，从而实现对果实8的真空吸附。

上述气动控制系统7通过一个空气压缩机71作为气源进行气体的供送，使得执行器在执行过程中，能够将果实8咬合采摘和果实8吸附拉伸两种运动过程协同进行，避免了果实8表面的损伤，提高了采摘的效率。

在一些实施例中，气动控制系统7包括以下控制步骤：

空气压缩机71分别对第一管路731和第二管路741供气，二位五通换向阀735向第一支管732供气以使伸缩件2的外伸端外伸至第一极限位置，并使两个剪切组件4处于分离状态；

安装座1靠近果实8以使海绵吸盘21与果实8接触，二位三通阀742连通以使海绵吸盘21吸附果实8；

二位五通换向阀735向第二支管733供气以使伸缩件2的外伸端回缩至第二极限位置，海绵吸盘21带动果实8位于两个剪切组件4之间，两个剪切组件4相向运动并切断果柄81；

二位三通阀742断开以使海绵吸盘21释放果实8、并使果实8进入输送管6。

实际动作过程中，如图6所示，先对第一管路731进气，二位五通换向阀735驱动伸缩件2使其外伸端伸长到第一极限位置，也就是最长的位置，此时两个剪切刀42组处于相互远离的状态，整个执行器处于初始的“张嘴”状态。

之后，如图7所示，执行器整体靠近果实8，使海绵吸盘21与果实8接触，二位三通阀742上电使海绵吸盘21产生真空吸附力以吸附果实8。

接着，如图8所示，二位五通换向驱动伸缩件2的外伸端收缩到第二极限位置，也就是最短的位置，果实8被海绵吸盘21带入两组四连杆组件3之间的放置空间内，同时两侧的剪切刀42组相向运动以“咬合”并切断果柄81。

最后，如图9所示，二位二通电磁阀断电，海绵吸盘21停止吸附，果实8被准确释放至输送管6内。之后重复初始的操作，使二位五通换向阀735驱动伸缩杆的外伸端再次伸长到最长，使执行器恢复到初始的“张嘴”状态。

本发明提供的执行器的结构简单，控制方便，能够基于仿生咬合原理切断果柄81，以进行果实8的采摘。通过海绵吸盘21对果实8的吸附作用以及输送管6对果实8的远程输送，减少了果实8采摘过程中的机械损伤，提高了采摘效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.果实采摘末端执行器，其特征在于，包括：

安装座，用于连接于机械臂的外端；

伸缩件，设置于所述安装座上，所述伸缩件的外伸端向远离所述机械臂的一侧延伸，所述伸缩件上设有用于吸附果实的海绵吸盘；

两组四连杆组件，分别位于所述伸缩件的两侧，所述四连杆组件内端的两个铰接点分别与所述安装座铰接；

两组剪切组件，分别与两个所述四连杆组件外端的两个铰接点相连，两个剪切组件用于相向移动以切断果柄；

两组牵引组件，分别设置于所述伸缩件与两组所述四连杆组件之间，用于带动两个所述剪切组件相向或背向移动；

输送管，进口端的一侧与所述安装座铰接、另一侧与所述四连杆组件通过连接杆铰接，所述输送管能够在所述四连杆组件的带动下摆动、以靠近所述海绵吸盘并接收果实。

2.如权利要求1所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，所述剪切组件包括：

剪切支架，与所述四连杆组件外端的两个铰接点铰接；

剪切刀，设置于所述剪切支架的外端，所述剪切刀的板面平行于所述安装座的顶面设置。

3.如权利要求2所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，每组所述四连杆组件分别包括两个与同一所述剪切支架相连的四连杆机构，在垂直于所述剪切组件的剪切方向上，两个所述四连杆机构间隔设置。

4.如权利要求3所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，靠近所述输送管设置的所述剪切支架上具有第一刀具固定架，所述第一刀具固定架用于安装其中一个所述剪切刀；远离所述输送管设置的所述剪切支架上具有第二刀具固定架，所述第二刀具固定架用于安装另一个所述剪切刀，所述第一刀具固定架的厚度小于所述第二刀具固定架的厚度。

5.如权利要求4所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，远离所述输送管的所述剪切刀的上方还设有锯齿刃，所述锯齿刃能够配合另一侧的所述剪切刀限位果柄。

6.如权利要求1-5中任一项所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，所述输送管的进口端设有连接法兰，所述安装座靠近所述输送管的侧壁上设有与所述连接法兰的一侧铰接的让位座，所述连接法兰的另一侧通过所述连接杆与所述四连杆组件的中部铰接。

7.如权利要求1-5中任一项所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，所述伸缩件的外伸端设有用于与所述牵引组件相连的传动框，所述四连杆组件自内端至外端向相背离的方向倾斜延伸；所述牵引组件包括：

立杆，内端与所述传动框铰接；

弧形杆，铰接于所述立杆的外端，所述弧形杆的外端与所述四连杆组件铰接，所述弧形杆能够在所述立杆的带动下带动所述四连杆组件变形。

8.如权利要求1-5中任一项所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，所述果实采摘末端执行器还包括气动控制系统，所述气动控制系统包括：

空气压缩机；

气源三联件，连接于所述空气压缩机的出气口，用于过滤空气中的杂质和水分；

剪切气路，连接于所述气源三联件的出口端，用于驱动所述伸缩件伸缩；

吸盘气路，连接于所述气源三联件的出口端，且与所述剪切气路并联设置，所述吸盘气路用于使所述海绵吸盘形成负压吸附状态。

9.如权利要求8所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，所述剪切气路包括第一管路、第一支管以及第二支管；所述第一管路与所述气源三联件的出口相连，且所述第一管路上设有第一手动节流阀；所述第一支管和所述第二支管分别与所述伸缩件的两个通气孔连通，所述第一支管和所述第二支管通过二位五通换向阀与所述第一管路相连，所述第一支管和所述第二支管上分别设有第一单向节流阀；

所述吸盘气路包括第二管路、二位三通阀以及真空发生器，所述二位三通阀以及所述真空发生器分别设置于所述第二管路上，所述二位三通阀与所述气源三联件之间设有第二手动节流阀，所述二位三通阀与所述真空发生器之间设有第二单向节流阀。

10.如权利要求9所述的果实采摘末端执行器，其特征在于，所述气动控制系统包括以下控制步骤：

空气压缩机分别对所述第一管路和所述第二管路供气，所述二位五通换向阀向所述第一支管供气以使所述伸缩件的外伸端外伸至第一极限位置，并使两个所述剪切组件处于分离状态；

所述安装座靠近果实以使所述海绵吸盘与果实接触，所述二位三通阀连通以使所述海绵吸盘吸附果实；

所述二位五通换向阀向所述第二支管供气以使所述伸缩件的外伸端回缩至第二极限位置，所述海绵吸盘带动果实位于两个所述剪切组件之间，两个所述剪切组件相向运动并切断果柄；

所述二位三通阀断开以使所述海绵吸盘释放果实、并使果实进入所述输送管。

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