CN218353311U - 一种草莓采摘末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种草莓采摘末端执行器，该末端执行器的驱动电机连接小同步带轮，小同步带轮的两端固定大臂的一端，大臂的另一端轴连接大同步带轮和小臂的一端，大同步带轮和小臂的一端固定连接，大同步带轮和小同步带轮通过同步带连接，小臂的另一端依次连接吸附部分和切割部分。本实用新型通过软体材料制作波纹褶皱吸盘吸附草莓，减小对果实表面的损伤，同时不需要对果实精准定位，提高采摘效率；通过曲柄摇杆机构完成对果茎的切割，双侧设置刀具确保果茎能正常切断；具有3自由度，搭配移动机构可采摘空间大，在一个位置可一次采摘大量草莓。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人领域，特别是涉及一种草莓采摘末端执行器。
背景技术
农作物和水果自动化采摘、收获作为机器人自动化研究的一个重要领域，机械手臂及末端执行器作为机器人主体，对机器人能快速完成采收工作起到重要的作用。目前草莓采摘结构通常采用通过对草莓果茎的夹持和切割完成草莓采摘：王文成等人设计的草莓采摘器对草莓果茎夹持并切割完成一次采摘（公开号：CN214676640U），张凯良等设计的草莓采摘装置也是通过识别果茎，夹持并切割完成采摘（张凯良等.高架草莓采摘机器人设计与试验[J].农业机械学报，2012(09):165-172.）。这种结构对草莓果实生长的位置要求严格，果茎不能被成功夹持，不能完成果茎切割，更不能采收草莓；还有抓取草莓，在切割果茎的方式，这种结构过于复杂，采摘效率受影响。
发明内容
本实用新型提供一种草莓采摘末端执行器，其目的在于解决现有的草莓采收结构复杂、采摘条件严格、采摘效率慢、制作成本高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种草莓采摘末端执行器，该末端执行器的驱动电机连接小同步带轮，小同步带轮的两端固定大臂的一端，大臂的另一端轴连接大同步带轮和小臂的一端，大同步带轮和小臂的一端固定连接，大同步带轮和小同步带轮通过同步带连接，小臂的另一端依次连接吸附部分和切割部分；
吸附部分中舵机固定座固定于小臂端部，舵机固定座的一侧的表面上依次装配舵机和吸盘，舵机固定座的另一侧的表面上固定连接直线气缸的一端，直线气缸的另一端穿过小臂的端部，固定于小臂连接大同步带轮的一端；
切割部分中套筒为中间开设有孔洞的槽体结构，槽体底部的背面固定设置有多个导轨的一端，导轨的另一端穿过舵机固定座和小臂端部，槽体的沿面上相对设置有电动推杆，电动推杆的推杆上轴连接有曲柄摇杆的剪刀机构。
进一步的，曲柄摇杆的剪刀机构包括曲柄刀具和连杆刀具，电动推杆的推杆上轴连接连杆刀具的一端，连杆刀具的另一端与曲柄刀具轴连接，曲柄刀具一端轴连接在套筒槽体的沿面上，曲柄刀具另一端为剪切部。
进一步的，大臂为底部设置有底板，底板两端垂直一体设置有连接臂板的结构，连接臂板上开设有多个孔，底板上开设有大臂固定孔。
进一步的，小臂为连接板的表面上垂直一体设置有一对连接臂的结构，连接板开设有通孔。
进一步的，吸盘为波纹褶皱吸盘。
进一步的，舵机、电动推杆均与电控系统电连接；直线气缸与气泵连接。
通过采用上述的技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型通过软体材料制作波纹褶皱吸盘吸附草莓，减小对果实表面的损伤，同时不需要对果实精准定位，提高采摘效率。
2.本实用新型通过曲柄摇杆机构完成对果茎的切割，双侧设置刀具确保果茎能正常切断。
3.本实用新型采摘机械臂具有3自由度，搭配移动机构可采摘空间大，在一个位置可一次采摘大量草莓。
附图说明
图1为本实用新型末端执行器装配示意图；
图2为波纹褶皱吸盘吸附草莓结构图；
图3为末端执行器末端刀具切割机构结构图；
附图标记：1、步进电机，2、行星减速器，3、小同步带轮，4、大臂，41、底板，42、连接臂板，43、孔，5、直线气缸，6、小臂，61、连接板，62、连接臂，7、舵机固定座，8、导轨，9、套筒，10、大同步带轮，11、舵机，12、舵机舵盘，13、联轴器，14、T型吸盘连接件，15、吸盘，16、草莓，17、刀具曲柄，18、刀具连杆，19、电动推杆耳朵支架，20、电动推杆，21、大臂固定孔，22、舵机固定座导轨孔，23、电动推杆耳朵支架安装孔，24、导轨安装孔，25、直线气缸安装孔，26舵机固定座螺纹孔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，但并不用于限定本实用新型。
本实施例提出了一种串联机械臂搭载末端执行机构，结构简单，其中串联机械臂有两个自由度，电机同步带和直线气缸驱动机械臂运动，预留安装孔可以和其他移动结构装配；末端执行器搭载波纹褶皱吸盘吸附草莓，筒壁上装配刀具切割果茎。具体如下：
如图1-3所示，一种草莓采摘末端执行器，该末端执行器为新型串联机械手臂结构，包括驱动电机1、减速器2、大同步带轮10和小同步带轮3、大臂4、小臂6和末端执行器机构。该结构有三个自由度，包括两个旋转自由度和一个移动自由度：小同步带轮3通过驱动电机1和减速器2驱动实现转动这是第一个自由度；直线气缸5推动末端执行器机构在导轨8上滑动是第二个自由度；舵机11驱动舵机舵盘12、联轴器13、T型气动连接件14和波纹褶皱吸盘15旋转是第三个自由度。可采摘空间大，在一个位置可一次采摘大量草莓。
驱动电机1为步进电机，驱动电机1通过减速器2连接小同步带轮3，小同步带轮3的两端还固定大臂4的一端，大臂4为底部设置有底板41，底板41两端垂直一体设置有连接臂板42，为减轻结构的重量，连接臂板42上开设有多个孔43，底板41上开设有大臂固定孔21，通过大臂固定孔21固定安装到机器人，便于机械手臂与其他移动机器人同过螺栓固定项链。连接臂板42的两端用于轴连接大同步带轮10和小同步带轮3，还有小臂6。大臂4的另一端轴连接有大同步带轮10和小臂6的一端，大同步带轮10置于大臂4一侧的连接臂板42与小臂6之间，大同步带轮10与小臂6固定连接，大同步带轮10和小同步带轮3通过同步带连接，小臂6为连接板61的表面上垂直一体设置有一对连接臂62的结构，一对连接臂62分别与大臂4一侧的连接臂板42轴连接和大同步带轮10的一侧固定连接，小臂6的另一端（连接板61）固定连接末端执行器机构。连接板61开设有通孔，通孔用于直线气缸5穿过带动吸附部分上下移动。
末端执行机构包括吸附部分和切割部分，如图2所示，吸附部分为直线气缸5、舵机固定座7、舵机11、舵机舵盘12、联轴器13、T型气动连接件14和吸盘15；吸附部分中，舵机固定座7固定于小臂6的一端，舵机固定座7上依次装配舵机11、舵机舵盘12、联轴器13、T型气动连接件14和吸盘15，直线气缸5的一端通过安装孔25固定座在小臂6上，直线气缸5的另一端穿过小臂6的连接板通过螺纹孔26和舵机固定座7连接。吸盘15为软体材料制作的波纹褶皱吸盘，吸盘15吸附草莓16，减小对果实表面的损伤，同时不需要对果实精准定位，提高采摘效率。
如图3所示，切割部分为套筒9、曲柄刀具17、连杆刀具18、4个耳朵支架19和两个电动推杆20。切割部分中，套筒9为中间开设有孔洞的槽体结构，槽体底部的背面固定设置有多个（本实施例中优选为4个，分别设置在4个角处）导轨8的一端，导轨8的另一端穿过舵机固定座7和小臂6连接板61上开设的导轨安装孔24，槽体的沿面上相对设置有电动推杆20，电动推杆20的推杆上通过耳朵支架19轴连接连杆刀具18的一端，连杆刀具18的另一端与曲柄刀具17（中部远离剪切部的位置）轴连接，曲柄刀具17的一端通过耳朵支架19轴连接槽体的沿面上，曲柄刀具17另一端为剪切部，相对的两个曲柄刀具17的剪切部进行剪切。连杆刀具18和曲柄刀具17构成曲柄摇杆机构完成对果茎的切割，双侧设置的曲柄刀具17确保果茎能正常切断。
舵机11、电动推杆20通过电线与电控系统连接，实现舵机旋转和电动推杆直线运动；直线气缸5与气泵连接，通过气动三原件控制实现气缸直线运动。
步进电机1及行星减速器2可购买于华中中控时代店，型号为42BHGH48及FLE42-10；直线气缸5可购买于杰安德气动元件，型号MI12*100-S-CA；电动推杆20可购买于锶庭推杆科技，型号LA-T8-32。
工作原理：
采摘草莓末端执行器中，步进电机1转动经过行星减速器2减速后，驱动小同步带轮3转动，小同步带轮3通过同步带带动大同步带轮10转动，大同步带轮10与小臂6螺栓固连在一起，这样小臂关节就可以转动，转向需要采摘的草莓，同时直线气缸5进气产生压力将舵机固定做7、舵机11、舵机舵盘12、联轴器13、T型气动连接件14和吸盘15组成的吸附部分推出伸向草莓，T型气动连接件14气体流动产生负压将草莓16吸附，完成吸附动作。完成吸附动作后，直线气缸5将舵机固定座7、舵机11、舵机舵盘12、联轴器13、T型气动连接件14和吸盘15拉回至套筒9内，果茎紧贴套筒9筒壁上沿，同时，套筒9两侧的电动推杆20推动两侧电动推杆耳朵支架19伸出，带动两侧刀具连杆18和两侧刀具曲柄17转动切断果茎，完成一次采摘。
本实用新型虽然已经给出了一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行修改。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。
Claims (6)
1.一种草莓采摘末端执行器，其特征在于：该末端执行器的驱动电机（1）连接小同步带轮（3），小同步带轮（3）的两端固定大臂（4）的一端，大臂（4）的另一端轴连接大同步带轮（10）和小臂（6）的一端，大同步带轮（10）和小臂（6）的一端固定连接，大同步带轮（10）和小同步带轮（3）通过同步带连接，小臂（6）的另一端依次连接吸附部分和切割部分；
吸附部分中舵机固定座（7）固定于小臂（6）端部，舵机固定座（7）的一侧的表面上依次装配舵机（11）和吸盘（15），舵机固定座（7）的另一侧的表面上固定连接直线气缸（5）的一端，直线气缸（5）的另一端穿过小臂（6）的端部，固定于小臂（6）连接大同步带轮（10）的一端；
切割部分中套筒（9）为中间开设有孔洞的槽体结构，槽体底部的背面固定设置有多个导轨（8）的一端，导轨（8）的另一端穿过舵机固定座（7）和小臂（6）端部，槽体的沿面上相对设置有电动推杆（20），电动推杆（20）的推杆上轴连接有曲柄摇杆的剪刀机构。
2.根据权利要求1所述的一种草莓采摘末端执行器，其特征在于：曲柄摇杆的剪刀机构包括曲柄刀具（17）和连杆刀具（18），电动推杆（20）的推杆上轴连接连杆刀具（18）的一端，连杆刀具（18）的另一端与曲柄刀具（17）轴连接，曲柄刀具（17）一端轴连接在套筒（9）槽体的沿面上，曲柄刀具（17）另一端为剪切部。
3.根据权利要求1所述的一种草莓采摘末端执行器，其特征在于：大臂（4）为底部设置有底板（41），底板（41）两端垂直一体设置有连接臂板（42）的结构，连接臂板（42）上开设有多个孔（43），底板（41）上开设有大臂固定孔（21）。
4.根据权利要求1所述的一种草莓采摘末端执行器，其特征在于：小臂（6）为连接板（61）的表面上垂直一体设置有一对连接臂（62）的结构，连接板（61）开设有通孔。
5.根据权利要求1所述的一种草莓采摘末端执行器，其特征在于：吸盘（15）为波纹褶皱吸盘。
6.根据权利要求1所述的一种草莓采摘末端执行器，其特征在于：舵机（11）、电动推杆（20）均与电控系统电连接；直线气缸（5）与气泵连接。
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