本技術(shù)涉及果蔬采摘，尤其涉及一種果蔬采摘執(zhí)行器。

背景技術(shù)：

1、果蔬種類繁多，是人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡氖澄?。各類果蔬，如蘋果、西紅柿等在成熟后需要人工采摘下來貯存或運(yùn)輸。人工采摘果蔬勞動(dòng)強(qiáng)度大，可能需要人長時(shí)間彎腰或長時(shí)間登高作業(yè)，可能出現(xiàn)摔傷、扭傷、過勞傷、割傷等問題，對(duì)健康和安全有一定風(fēng)險(xiǎn)，且采摘效率較低。

2、為此，采用視覺識(shí)別技術(shù)的果蔬采摘器近年來得到了不斷地研究和發(fā)展，其基本原理是通過視覺識(shí)別技術(shù)確定果蔬的位置信息和深度信息，由果蔬采摘（執(zhí)行）器完成采摘?jiǎng)幼鳌?/p>

3、現(xiàn)有的果蔬采摘器的采摘?jiǎng)幼?，或者是先剪切果柄后抓取果?shí)，或者是先抓取果實(shí)后剪切果柄，也有只抓取不剪切、在抓取然后依靠拉力將果蔬果實(shí)拉下來的技術(shù)。不剪切的話，拉動(dòng)果蔬果實(shí)時(shí)整個(gè)植株搖動(dòng)劇烈，可能把其他成熟的果實(shí)搖落，顆粒不受控?fù)u落墜地后容易損壞，且不易一一撿拾。剪切的話，也存在未能完全剪斷果柄的情況，果柄的皮未剪斷時(shí)在取回果實(shí)時(shí)，也會(huì)搖動(dòng)植株導(dǎo)致成熟果實(shí)被搖落。

4、現(xiàn)有的果蔬采摘器動(dòng)作未能抓取和剪切二合一（因而采摘效率有待提高），也沒有在抓取和剪切動(dòng)作后采用后續(xù)提高果實(shí)成功由植株上分離下來的分離率的動(dòng)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于提供一種抓剪扭一體化果蔬采摘執(zhí)行器，將抓取和剪切兩個(gè)動(dòng)作結(jié)合為二合一的動(dòng)作，提高采摘效率，并通過轉(zhuǎn)扭動(dòng)作提高果實(shí)成功由植株上分離下來的分離率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的抓剪扭一體化果蔬采摘執(zhí)行器包括筒形殼體，筒形殼體的軸向方向即朝向待采摘果蔬的方向，以待采摘果蔬的方向?yàn)榍跋颍煌残螝んw后端封閉且前端設(shè)有開口；

3、筒形殼體于中后部設(shè)有軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，筒形殼體于中前部設(shè)有與軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相匹配的周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接有可跟隨周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的后上鉸接座和后下鉸接座，周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接有中上鉸接座和中下鉸接座；

4、筒形殼體的前端開口處設(shè)有作為筒形殼體端蓋的前軸承，前軸承的外圈固定有軸承殼，軸承殼后端敞口，軸承殼與筒形殼體固定連接，?前軸承前側(cè)中上部設(shè)有上支撐鉸接座，前軸承前側(cè)中下部設(shè)有下支撐鉸接座；

5、后上鉸接座、中上鉸接座和上支撐鉸接座之間具有上連桿鉸接機(jī)構(gòu)，上連桿鉸接機(jī)構(gòu)的前端鉸接有上夾爪；

6、后下鉸接座、中下鉸接座和下支撐鉸接座之間具有下連桿鉸接機(jī)構(gòu)，下連桿鉸接機(jī)構(gòu)的前端鉸接有下夾爪；上夾爪和下夾爪均呈中空球缺形且二者的槽口上下相對(duì)；

7、上夾爪的前端部向下連接有用于切斷果柄的刀片，下夾爪的前端部上表面對(duì)應(yīng)于刀片開設(shè)有用于容納刀片并對(duì)果柄未斷部分到直角彎折作用以及增加果柄未斷部分所受張力的刀槽；

8、軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于通過上連桿鉸接機(jī)構(gòu)和下上連桿鉸接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)上夾爪和下夾爪合攏或者打開；周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于在周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)上夾爪和下夾爪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以扭斷切斷動(dòng)作（切斷動(dòng)作即剪切動(dòng)作）后果柄可能存在的仍然相連的部分；

9、上夾爪和下夾爪的合攏動(dòng)作即為抓取果蔬的抓取動(dòng)作，刀片插入刀槽的動(dòng)作即為切斷動(dòng)作，抓取動(dòng)作和切斷動(dòng)作為二合一的同步動(dòng)作；上夾爪和下夾爪所做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即為扭斷動(dòng)作。

10、上連桿鉸接機(jī)構(gòu)包括鉸接在后上鉸接座上的后上連桿，后上連桿的前端通過中上節(jié)點(diǎn)鉸接有中上連桿和前上連桿，中上連桿的另一端向下與中上鉸接座相鉸接，

11、前上連桿向前鉸接有前上節(jié)點(diǎn)，前上節(jié)點(diǎn)向后鉸接有上支撐連桿，上支撐連桿向后與上支撐鉸接座相鉸接；前上連桿通過前上節(jié)點(diǎn)鉸接所述上支撐連桿以及所述上夾爪的后端底部；

12、下連桿鉸接機(jī)構(gòu)包括鉸接在后下鉸接座上的后下連桿，后下連桿的前端通過中下節(jié)點(diǎn)鉸接有中下連桿和前下連桿，中下連桿的另一端向上與中下鉸接座相鉸接，

13、前下連桿向前鉸接有前下節(jié)點(diǎn)，前下節(jié)點(diǎn)向后鉸接有下支撐連桿，下支撐連桿向后與下支撐鉸接座相鉸接；前下連桿通過前下節(jié)點(diǎn)鉸接所述下支撐連桿以及所述下夾爪的后端底部。

14、筒形殼體的中前部對(duì)應(yīng)于后上連桿和后下連桿開設(shè)有上通槽和下通槽，上通槽和下通槽均沿筒形殼體的軸向延伸；

15、上通槽用于提供后上連桿和中上連桿向上伸出筒形殼體并進(jìn)行軸向前后位移以及周向旋轉(zhuǎn)位移的空間，

16、下通槽用于提供后下連桿和中下連桿向下伸出筒形殼體并進(jìn)行軸向前后位移以及周向旋轉(zhuǎn)位移的空間。

17、軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接有螺桿，步進(jìn)電機(jī)固定于筒形殼體的后端部，螺桿沿筒形殼體的軸向延伸至前軸承處；

18、螺桿中部連接有后軸向定位板，后軸向定位板前方的螺桿上套設(shè)有套筒，后軸向定位板用于定位套筒向后位移的極限位置；

19、套筒前方的螺桿上螺接有后齒形螺母，后齒形螺母徑向固定連接有前連接板，前連接板與套筒前端通過后軸承相連接并用于帶動(dòng)套筒前后軸向位移；

20、后上鉸接座固定在套筒上部，后下鉸接座固定在套筒下部；

21、后齒形螺母的前端向前連接有尖端朝前的后齒；

22、筒形殼體內(nèi)設(shè)有用于約束后齒形螺母周向角度并對(duì)后齒形螺母起到軸向?qū)蜃饔玫膶?dǎo)向約束結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向約束結(jié)構(gòu)用于在螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)迫使后齒形螺母前進(jìn)或后退，后齒形螺母在前后移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)套筒一同發(fā)生前后位移，進(jìn)而通過上連桿鉸接機(jī)構(gòu)和下連桿鉸接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)上夾爪和下夾爪合攏或打開。

23、周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是：

24、前軸承的內(nèi)圈過盈配合有前套桿，前套桿向前通過安裝架安裝所述上支撐鉸接座和下支撐鉸接座；軸承殼前端對(duì)應(yīng)于上支撐鉸接座和下支撐鉸接座開設(shè)有上通孔和下通孔，上通孔和下通孔用于提供上支撐連桿和下支撐連桿的活動(dòng)空間；

25、上通孔和下通孔之間的軸承殼向前凸起設(shè)有中空的支撐槽體，螺桿前端部穿過前套桿伸入支撐槽體并與支撐槽體轉(zhuǎn)動(dòng)配合，支撐槽體用于支撐螺桿前端部；螺桿與前套桿之間轉(zhuǎn)動(dòng)配合；

26、前套桿向后安裝有尖端朝后的前齒，前齒與后齒相適配，后齒在軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng)并插入后齒與后齒相嚙合的過程中驅(qū)動(dòng)后齒發(fā)生旋轉(zhuǎn)，后齒通過前套桿、上連桿鉸接機(jī)構(gòu)和下連桿鉸接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上夾爪和下夾爪一體旋轉(zhuǎn)形成扭斷動(dòng)作；

27、前套桿周向表面沿周向均勻間隔連接有多個(gè)復(fù)位拉簧，各復(fù)位拉簧均沿徑向延伸并與筒形殼體的內(nèi)壁相連接；復(fù)位拉簧用于在軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)后齒后退離開前齒時(shí)驅(qū)動(dòng)前套桿、前齒、上夾爪和下夾爪轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)位。

28、本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

29、果柄切斷處前后兩側(cè)由刀槽的槽壁支撐，提高了果柄的一次切斷成功率。刀槽由于對(duì)果柄未斷部分起到直角彎折作用，因而增強(qiáng)了切斷動(dòng)作的切斷效果。果柄未斷部分在刀片的壓力下深入刀槽，增強(qiáng)了果柄未斷部分所受張力，更有利于扭斷，提高后續(xù)扭斷動(dòng)作的扭斷成功率。

30、以往抓取動(dòng)作和切斷動(dòng)作是兩個(gè)動(dòng)作，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)保證了抓取動(dòng)作和切斷動(dòng)作為二合一的同步動(dòng)作，提高了果蔬采摘效率。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)使得切斷動(dòng)作中，如果果柄未在切割之初（一次切斷作用）就斷掉，切割處將90度彎折并被壓入刀槽中，承受相比沒有刀槽的切斷過程大得多的切斷力，增強(qiáng)了切割作用，提高了切斷動(dòng)作的切斷率。切斷動(dòng)作后隨之就進(jìn)行扭斷動(dòng)作，此時(shí)未斷部分還被刀片壓在刀槽深處，未斷部分承受的張力本來就很強(qiáng)（繃得很緊），此時(shí)的扭斷動(dòng)作將大幅增加果柄未斷部分的受力，相比扭動(dòng)時(shí)果柄未受張力或未明顯受到張力作用的情形，大幅增加了扭斷概率。

31、本實(shí)用新型以純機(jī)械結(jié)構(gòu)，在一個(gè)動(dòng)作裝置（步進(jìn)電機(jī)）的一次驅(qū)動(dòng)下完成抓取動(dòng)作、切斷動(dòng)作和扭斷動(dòng)作，每一次采摘?jiǎng)幼鞫及ト?dòng)作、切斷動(dòng)作和扭斷動(dòng)作，切斷動(dòng)作有刀槽配合，扭斷動(dòng)作有由刀槽和刀片對(duì)果柄形成的強(qiáng)張力（果柄未斷部分被刀片強(qiáng)制壓入刀槽時(shí)被彎折且更加遠(yuǎn)離植株本體，因而具有較強(qiáng)張力）的配合，一次采摘?jiǎng)幼鲌?zhí)行后果蔬的果柄沒有完全與植株本體分離的概率相比以往得到了顯著降低，避免了一次采摘不成功帶來的后續(xù)麻煩，提高了采摘效果和采摘效率以及采摘成功率。

32、上連桿鉸接機(jī)構(gòu)和下連桿鉸接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，動(dòng)作執(zhí)行可靠，能夠在軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下可靠地帶動(dòng)上夾爪和下夾爪進(jìn)行合攏或打開的動(dòng)作。筒形殼體設(shè)計(jì)巧妙，滿足軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝需求和動(dòng)作需求。

33、軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和周向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)能夠可靠地完成軸向驅(qū)動(dòng)與周向驅(qū)動(dòng)功能，除步進(jìn)電機(jī)外是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，動(dòng)作可靠，能夠長期免維護(hù)運(yùn)行。

34、本實(shí)用新型的使用方法步驟簡便，可手持操作，可借助機(jī)械臂作業(yè)，方便靈活。扭斷動(dòng)作不需要單獨(dú)控制進(jìn)行，步進(jìn)電機(jī)只需要一次旋轉(zhuǎn)即可完成全部切斷動(dòng)作和扭斷動(dòng)作，控制簡單，方便作業(yè)。

35、由于切斷動(dòng)作具有一次切斷作用和二次切斷作用兩次切斷作用，切斷成功率相較以往顯著提高。采用本實(shí)用新型，執(zhí)行完扭斷動(dòng)作后果柄仍然未斷的概率極低，與以往相比大幅降低了果柄未完全斷開增加的后續(xù)處理工作量。