CN218473793U - 一种自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，包括中空的T型套筒支架，其粗端连接果蔬采摘机器人末端，细端装有端盖；端盖上装有绳驱自主调姿机构，用于自动调整执行器与球形果实相对位置；绳驱自主调姿机构上装有绳驱咬切机构，用于咬断果柄。该自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器以绳驱式调姿和咬切，简化了与球形果实接触部位的结构，优化了对球形果实的自主捕捉和自动断柄方式，能很好保证果蔬采摘机器人的采摘成功率。

Description

一种自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器

技术领域

本实用新型提供了一种球形果蔬采摘末端执行器，尤其是一种自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器。

背景技术

目前的果蔬采摘机器人主要采用爪式末端执行器和带有切刀的末端执行器两种。然而，针对长势错综复杂的果蔬果柄，以及极易受损的果实，上述的两种采摘末端执行器大多存在结构复杂、容易损坏果实、制造难度高、经济效益不明显的缺陷。因此，有必要对采摘末端执行器的组成结构、捕捉果实和断柄方式进一步优化。

发明内容

实用新型目的：提供一种自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，通过绳驱调姿和咬切，简化与果蔬接触部位的结构，优化对果实的自主捕捉和自动断柄方式，能很好保证果蔬采摘的成功率。

技术方案：本实用新型提供的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，包括中空的T型套筒支架，其粗端下接采摘机器人末端，细端顶部装有端盖；端盖上装有绳驱自主调姿机构，用于自动调整执行器与球形果实相对位置；绳驱自主调姿机构上装有绳驱咬切机构，用于咬断果柄。

进一步的，绳驱咬切机构包括球形拢果壳体、前颚组件、后颚组件、左耳盖、右耳盖和咬切驱动机构；

球形拢果壳体设有一个竖置的中心通孔，在中心通孔的前后外侧各设有一个安装孔，中心通孔的左右外侧还各设有一个安装端面，每个安装端面中心装有一根耳轴；

前颚组件和后颚组件均呈“n”型，可摆动地安装在球形拢果壳体左右两端的耳轴上，且分别位于球形拢果壳体上中心通孔的前后两侧；后颚组件套装在前颚组件的外侧；前颚组件和后颚组件左右两端共同下接咬切驱动机构；

左耳盖和右耳盖分别罩盖在前颚组件和后颚组件左右两侧，与球形拢果壳体左右安装端面以螺栓相连。

进一步的，前颚组件包括带有锯齿形咬切部的弧形前颚板，前颚板左右两端分别装接一个开口大于90°的V型连接板一，在远离后颚组件的一侧外接拢果前翼板；V型连接板一中部铰接在耳轴上；拢果翼板与前颚板之间设有前透视孔。

进一步的，后颚组件包括带有锯齿形咬切部的弧形后颚板，后颚板左右两端分别装接一个开口大于90°的V型连接板二，在远离前颚组件的一侧外接拢果后翼板；V型连接板二中部铰接在耳轴上；拢果后翼板与后颚板之间设有后透视孔。

进一步的，咬切驱动机构包括咬合驱动机构和张开驱动机构；

咬合驱动机构安装在前颚组件和后颚组件左端的下方，包括两根第一驱动绳和第一驱动装置；两根第一驱动绳的上端分别连接左端V型连接板一和左端V型连接板二下端的连接柱，两根第一驱动绳下端共同穿过改向座，与下方的第一驱动装置输出轴相连，第一驱动装置通过固定支架安装在输果通道左侧外壁上；

张开驱动机包括弹性拉绳，弹性拉绳两端分别连接右端V型连接板一和右端V型连接板二下端的第二连接柱。

进一步的，绳驱自主调姿机构包括视觉检测模块和绳驱调姿机构；

视觉检测模块包括用于观察果实位置的微型相机和图像处理模块，球形拢果壳体前后两个安装孔内分别安装一组视觉检测模块；

绳驱调姿机构包括输果通道、四组第二绳驱机构；输果通道通过中上部的球形关节与端盖中心相连，其顶部连接球形拢果壳体的下端；四组第二绳驱机构均布于输果通道四周，每组第二绳驱机构上装有罩盖。

进一步的，第二绳驱机构包括第二驱动绳、改向滚轴和第二驱动装置；第二驱动绳一端穿过改向滚轴上通孔、连接到输果通道下端的四等分点处，另一端竖置向下连接到第二驱动装置输出轴；改向滚轴通过两端轴承座安装输果通道外壁上；第二驱动装置固定在T型套筒支架粗段端面上。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：该自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器通过绳驱调姿和咬切，简化了与果蔬接触部位的结构，优化了对果蔬的自主捕捉方式，能很好保证果蔬采摘的成功率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型卸去罩盖和左右耳盖后的左视图；

图3为本实用新型卸去罩盖和左右耳盖后时内部连接的右视图；

图4为本实用新型的前颚组件模型图；

图5本实用新型的后颚组件模型图；

图6为本实用新型的运动控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

如图1-6所示，本实用新型提供的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，包括包括中空的T型套筒支架1，其粗端下接采摘机器人末端，细端顶部装有端盖2；端盖2上装有绳驱自主调姿机构，用于自动调整执行器与球形果实相对位置；绳驱自主调姿机构上装有绳驱咬切机构，用于咬断果柄。

利用绳驱自主调姿机构调整绳驱咬切机构相对被采摘果实的位置，增强了对长势错综复杂的果蔬果柄的采摘适应性，避免了在小范围内设施采摘时频繁调整采摘机器人本体，节省了能量消耗；通过绳驱方式，将绳驱调姿机构和咬切机构驱动装置下移，可简化与果蔬接触部位的结构，方便捕捉被采摘的果实。

进一步的，绳驱咬切机构包括球形拢果壳体4、前颚组件8、后颚组件9、左耳盖6、右耳盖7和咬切驱动机构；球形拢果壳体4设有一个竖置的中心通孔4.1，在中心通孔4.1的前后外侧各设有一个安装孔4.2，中心通孔4.1的左右外侧还各设有一个安装端面4.3，每个安装端面中心装有一根耳轴10；前颚组件8和后颚组件9均呈“n”型，可摆动地安装在球形拢果壳体4左右两端的耳轴10上，且分别位于球形拢果壳体上中心通孔的前后两侧；后颚组件9套装在前颚组件8的外侧；前颚组件8和后颚组件9左右两端共同下接咬切驱动机构；左耳盖6和右耳盖7分别罩盖在前颚组件8和后颚组件9左右两侧，与球形拢果壳体4左右安装端面4.3以螺栓相连。

利用前颚组件8和后颚组件9沿着球形拢果壳体4表面滑移，便于接近被采摘的球形果实、避让附近的果枝和叶蔓，由前颚组件8和后颚组件9协同咬断果柄，提高了果蔬采摘成功率；利用左耳盖6和右耳盖7罩盖在前颚组件8和后颚组件9左右两侧，防止其与果蔬藤蔓发生牵扯。

进一步的，前颚组件8包括带有锯齿形咬切部的弧形前颚板8.1，前颚板8.1左右两端分别装接一个开口大于90°的V型连接板一8.2，在远离后颚组件9的一侧外接拢果前翼板8.3；V型连接板一8.2中部铰接在耳轴10上；拢果翼板8.3与前颚板8.1之间设有前透视孔8.4。利用前翼板8.3进行拢果，同时利用前透视孔8.4便于进行果实的定位。

进一步的，后颚组件9包括带有锯齿形咬切部的弧形后颚板9.1，后颚板9.1左右两端分别装接一个开口大于90°的V型连接板二9.2，在远离前颚组件8的一侧外接拢果后翼板9.3；V型连接板二9.2中部铰接在耳轴10上；拢果后翼板9.3与后颚板9.1之间设有后透视孔9.4。利用后翼板9.3进行拢果，同时利用后透视孔9.4便于进行果实的定位。

进一步的，咬切驱动机构包括咬合驱动机构和张开驱动机构；咬合驱动机构安装在前颚组件8和后颚组件9左端的下方，包括两根第一驱动绳12和第一驱动装置14；两根第一驱动绳12的上端分别连接左端V型连接板一8.2和左端V型连接板二9.2下端的连接柱11，两根第一驱动绳12下端共同穿过改向座13，与下方的第一驱动装置14输出轴相连，第一驱动装置14通过固定支架15安装在输果通道3左侧外壁上；张开驱动机包括弹性拉绳19，弹性拉绳19两端分别连接右端V型连接板一8.2和右端V型连接板二9.2下端的第二连接柱20。

咬切果柄时，利用一个第一驱动装置14通过两根第一驱动绳12，同时带动前颚组件8和后颚组件9实现咬切运动，并使两者运动步调一致。咬断果柄后，利用弹性拉绳19，同时带动前颚组件8和后颚组件9实现复位运动。通过绳驱实现前颚组件8和后颚组件9的张开与闭合，方便了将咬切驱动装置下移，也简化了与果蔬接触部位的结构，方便末端执行器捕捉被采摘的果实。

进一步的，绳驱自主调姿机构包括视觉检测模块和绳驱调姿机构；视觉检测模块包括用于观察果实位置的微型相机5和图像处理模块，球形拢果壳体4前后两个安装孔4.2内分别安装一组视觉检测模块；绳驱调姿机构包括输果通道3、四组第二绳驱机构；输果通道3通过中上部的球形关节与端盖2中心相连，其顶部连接球形拢果壳体4的下端；四组第二绳驱机构均布于输果通道3四周，每组第二绳驱机构上装有罩盖21。

利用安装在球形拢果壳体4上视觉检测模块提供的果蔬位置信息，采摘机器人控制器控制四组第二绳驱机构，可将球形拢果壳体4调至采摘果实所需的位置，视觉检测模块采取隐藏嵌入式设计，便于绳驱咬切机构接近被采摘的果实。

进一步的，第二绳驱机构包括第二驱动绳16、改向滚轴17和第二驱动装置；第二驱动绳16一端穿过改向滚轴17上通孔、连接到输果通道3下端的四等分点处，另一端竖置向下连接到第二驱动装置输出轴；改向滚轴17通过两端轴承座18安装在输果通道3外壁上；第二驱动装置固定在T型套筒支架1粗段端面上。利用四组第二绳驱机构，协同调整球形拢果壳体4相对将被采摘果实的位置。

本实用新型提供的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器在安装使用时，首先将采摘末端执行器安装到果蔬采摘机器人的末端，将视觉检测模块、第一驱动装置14、四个第二驱动装置与机器人控制器相连；之后在采摘机器人本体带动下，利用两个微型相机5自动获取将被采摘果实的图像，由采摘机器人控制器依据图像处理模块反馈的信息，自动确定果实的位置；最后由采摘机器人控制器通过调姿驱动电路，控制四组第二绳驱机构，协同调整球形拢果壳体4与果实的相对位置，使球形果实进入球形拢果壳体4的中心通孔，通过咬切驱动电路，控制绳驱咬切机构，咬断果柄，完成一个球形果实的自动采摘操作。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：包括中空的T型套筒支架(1)，其粗端下接采摘机器人末端，细端顶部装有端盖(2)；端盖(2)上装有绳驱自主调姿机构，用于自动调整执行器与球形果实相对位置；绳驱自主调姿机构上装有绳驱咬切机构，用于咬断果柄。

2.根据权利要求1所述的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：绳驱咬切机构包括球形拢果壳体(4)、前颚组件(8)、后颚组件(9)、左耳盖(6)、右耳盖(7)和咬切驱动机构；

球形拢果壳体(4)设有一个竖置的中心通孔(4.1)，在中心通孔(4.1)的前后外侧各设有一个安装孔(4.2)，中心通孔(4.1)的左右外侧还各设有一个安装端面(4.3)，每个安装端面中心装有一根耳轴(10)；

前颚组件(8)和后颚组件(9)均呈“n”型，可摆动地安装在球形拢果壳体(4)左右两端的耳轴(10)上，且分别位于球形拢果壳体上中心通孔的前后两侧；后颚组件(9)套装在前颚组件(8)的外侧；前颚组件(8)和后颚组件(9)左右两端共同下接咬切驱动机构；

左耳盖(6)和右耳盖(7)分别罩在前颚组件(8)和后颚组件(9)左右两侧，与球形拢果壳体(4)左右安装端面(4.3)以螺栓相连。

3.根据权利要求2所述的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：前颚组件(8)包括带有锯齿形咬切部的弧形前颚板(8.1)，前颚板(8.1)左右两端分别装接一个开口大于90°的V型连接板一(8.2)，在远离后颚组件(9)的一侧外接拢果前翼板(8.3)；V型连接板一(8.2)中部铰接在耳轴(10)上；拢果翼板(8.3)与前颚板(8.1)之间设有前透视孔(8.4)。

4.根据权利要求3所述的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：后颚组件(9)包括带有锯齿形咬切部的弧形后颚板(9.1)，后颚板(9.1)左右两端分别装接一个开口大于90°的V型连接板二(9.2)，在远离前颚组件(8)的一侧外接拢果后翼板(9.3)；V型连接板二(9.2)中部铰接在耳轴(10)上；拢果后翼板(9.3)与后颚板(9.1)之间设有后透视孔(9.4)。

5.根据权利要求4所述的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：咬切驱动机构包括咬合驱动机构和张开驱动机构；

咬合驱动机构安装在前颚组件(8)和后颚组件(9)左端的下方，包括两根第一驱动绳(12)和第一驱动装置(14)；两根第一驱动绳(12)的上端分别连接左端V型连接板一(8.2)和左端V型连接板二(9.2)下端的连接柱(11)，两根第一驱动绳(12)下端共同穿过改向座(13)，与下方的第一驱动装置(14)输出轴相连，第一驱动装置(14)通过固定支架(15)安装在输果通道(3)左侧外壁上；

张开驱动机包括弹性拉绳(19)，弹性拉绳(19)两端分别连接右端V型连接板一(8.2)和右端V型连接板二(9.2)下端的第二连接柱(20)。

6.根据权利要求2所述的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：绳驱自主调姿机构包括视觉检测模块和绳驱调姿机构；

视觉检测模块包括用于观察果实位置的微型相机(5)和图像处理模块，球形拢果壳体(4)前后两个安装孔(4.2)内分别安装一组视觉检测模块；

绳驱调姿机构包括输果通道(3)、四组第二绳驱机构；输果通道(3)通过中上部的球形关节与端盖(2)中心相连，其顶部连接球形拢果壳体(4)的下端；四组第二绳驱机构均布于输果通道(3)四周，每组第二绳驱机构上装有罩盖(21)。

7.根据权利要求6所述的自主调姿的绳驱球形果蔬采摘末端执行器，其特征在于：第二绳驱机构包括第二驱动绳(16)、改向滚轴(17)和第二驱动装置；第二驱动绳(16)一端穿过改向滚轴(17)上通孔、连接到输果通道(3)下端的四等分点处，另一端竖置向下连接到第二驱动装置输出轴；改向滚轴(17)通过两端轴承座(18)安装在输果通道(3)外壁上；第二驱动装置固定在T型套筒支架(1)粗段端面上。

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