專利名稱:采摘裝置末端執(zhí)行器和采摘裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械結(jié)構(gòu)技術(shù)，特別是一種采摘裝置末端執(zhí)行器和采摘裝置。
背景技術(shù)：
果蔬采摘是一項費時費力的工作，需要投入大量的勞動力，并且采摘效率較低，隨著勞動力向二、三產(chǎn)業(yè)的流動，勞動力成本也相應(yīng)增加。因此，果蔬采摘裝置的研究受到各個國家的重視，目前，采摘裝置中主要是利用機器人進行自動采摘，相繼開發(fā)出了蘋果、柑橘、爺子、黃瓜和草莓等的米摘機器人。
現(xiàn)提供幾種涉及草莓采摘裝置的技術(shù)一種是發(fā)明名稱為一種壟作栽培草莓自動采摘裝置(公開號CN101015244B)的專利技術(shù)；一種是發(fā)明名稱為一種高架草莓中低層自動采摘裝置”(公開號CN101317516B)的專利技術(shù)。在以上的采摘裝置中，末端執(zhí)行器都采用手指爪裝置以抓持草莓果實，末端執(zhí)行器的抓持動作執(zhí)行較慢，因此采摘效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種采摘裝置末端執(zhí)行器和采摘裝置，以提高采摘效率。
本發(fā)明提供的采摘裝置末端執(zhí)行器包括
負壓氣流導引管，用于與負壓產(chǎn)生機構(gòu)相連并導引負壓氣流；
吸筒，所述吸筒一端的第一管口作為采摘對象的進口，吸筒另一端的第二管口與負壓氣流導引管連通，用于在吸筒中產(chǎn)生對采摘對象的吸力；
所述吸筒上還設(shè)置有采摘對象的出口，位于所述第一管口和第二管口之間；
所述出口的外側(cè)邊緣還設(shè)置有擋板，所述擋板上還設(shè)置有擋風片，所述擋板的一側(cè)邊與所述擋風片的一側(cè)邊鉸接；
所述吸筒內(nèi)還設(shè)置有透氣擋片，所述透氣擋片位于所述出口和第二管口之間，且鄰近于所述采摘對象的出口側(cè)設(shè)置；
所述吸筒內(nèi)還設(shè)置有第二過濾網(wǎng)，所述第二過濾網(wǎng)位于所述采摘對象的出口和第二管口之間，且鄰近于所述第二管口側(cè)設(shè)置。
本發(fā)明還提供了一種采摘裝置，包括移動機構(gòu)和控制機構(gòu)，還包括本發(fā)明提供的采摘裝置末端執(zhí)行器，設(shè)置在移動機構(gòu)的末端，在所述控制機構(gòu)的控制下動作。
本發(fā)明提供的采摘裝置末端執(zhí)行器和采摘裝置，通過負壓氣流在吸筒中產(chǎn)生的吸力將米摘對象吸入吸筒內(nèi)，可提聞米摘效率。


圖I為本發(fā)明實施例所提供的采摘裝置末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例所提供的采摘裝置的控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意；
圖3為本發(fā)明實施例所提供的采摘裝置的控制機構(gòu)的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明實施例所提供的采摘裝置的控制機構(gòu)的控制信號時序圖。
附圖標記
I-負壓氣流導引管；2-吸筒；3-第一管口; 4-第二管口；5-擺動氣缸；6-氣缸固定座； 7-壓縮空氣泵;8-切刀;9-切刀固定座；
10-出口;11-擋板;12-擋風片;
13-透氣擋片;14-第二過濾網(wǎng);15-腕關(guān)節(jié)；
16-機械臂；17-氣管接頭；18-氣管；
19-果籃;20-切割機構(gòu);21-負壓產(chǎn)生機構(gòu);
101-工業(yè)控制計算機； 102-單片機; 103-負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單元；104-切割機構(gòu)控制單元；
105-第一繼電器；106-第二繼電器;107-第三繼電器;
108-電磁閥;109-第一電源;110-第二電源; 111-第三電源。 具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例提供了一種采摘裝置末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器包括負壓氣流導弓I管和吸筒。
負壓氣流導引管用于與負壓產(chǎn)生機構(gòu)相連，并導引由負壓產(chǎn)生機構(gòu)產(chǎn)生的負壓氣流，將負壓氣流導引入吸筒中，以在吸筒中產(chǎn)生對采摘對象的吸力。
吸筒一端的第一管口作為采摘對象的進口，吸筒另一端的第二管口與負壓氣流導引管連通，用于在吸筒中產(chǎn)生對采摘對象的吸力?？梢愿鶕?jù)采摘對象的種類和將采摘對象吸入吸筒內(nèi)的深度設(shè)定負壓氣流的大小，從而決定在吸筒中產(chǎn)生吸力大小。
該采摘裝置末端執(zhí)行器的工作過程為
通過負壓氣流導引管將由負壓產(chǎn)生機構(gòu)產(chǎn)生的負壓氣流導引進入吸筒，以在吸筒中產(chǎn)生吸力，采摘對象將通過第一管口進入吸筒內(nèi)，隨后斷開負壓產(chǎn)生機構(gòu)產(chǎn)生的負壓氣流，然后可將被吸入吸筒的采摘對象導出。導出方式有多種，例如可直接通過第一管口倒入承裝采摘對象的果籃中，或通過設(shè)置獨立的出口導出采摘對象。
在負壓氣流吸力作用下采摘對象被吸入吸筒時由于吸引力的拉扯可能與連接的梗莖斷開，如果采摘對象進入吸筒后仍與梗莖相連，可人工切斷采摘對象的連接梗莖，或者采用其他切割裝置切斷連接梗莖，使采摘對象進入吸筒后與連接梗莖斷開。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實施例提供的采摘裝置末端執(zhí)行器，通過負壓氣流在吸筒中產(chǎn)生的吸力作用將采摘對象吸入吸筒內(nèi)，與利用手指抓持裝置的末端執(zhí)行器相t匕，執(zhí)行速度較快，因此提高了采摘效率，并且可避免因抓持采摘對象而對采摘對象表面造成的損傷。[0032]本發(fā)明實施例提供的采摘裝置末端執(zhí)行器，可應(yīng)用于各種采摘裝置中，作為末端執(zhí)行器，采摘各種果蔬的果實，例如，蘋果、梨、桃子等，尤其適用于采摘表皮容易破損的果實，例如草莓。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，下面將通過優(yōu)選方案對本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案進行詳細介紹。
圖I為本發(fā)明實施例所提供的采摘裝置末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I所示，該采摘裝置末端執(zhí)行器包括負壓氣流導引管I、吸筒2和負壓產(chǎn)生機構(gòu)21，吸筒2 —端的第一管口 3作為采摘對象的進口，吸筒2另一端的第二管口 4通過氣管接頭17將負壓氣流導引管I與負壓產(chǎn)生機構(gòu)21的氣管18連通。
負壓產(chǎn)生機構(gòu)用于產(chǎn)生負壓氣流，并與負壓氣流導引管連通，通過負壓氣流導引管將負壓氣流導引進入吸筒，以在吸筒中產(chǎn)生對采摘對象的吸力。負壓產(chǎn)生機構(gòu)可以是真空發(fā)生器、抽風機或其他裝置，但并不限于上述選擇，只要能產(chǎn)生負壓氣流即可。
在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，該采摘裝置末端執(zhí)行器在鄰近于第一管口 3處還設(shè)置有切割機構(gòu)，當采摘對象通過第一管口 3進入吸筒2時切斷采摘對象的連接梗莖。
通過設(shè)置切割機構(gòu)以切斷采摘對象的連接梗莖，可進一步提高采摘效率。
本實施例中，切割機構(gòu)包括擺動氣缸5和切刀8。
擺動氣缸5通過氣缸固定座6固定于吸筒2的外側(cè),擺動氣缸5與壓縮空氣泵7相連構(gòu)成切割氣路以驅(qū)動擺動氣缸5的輸出軸的往復擺動。
切刀8通過切刀固定座9與擺動氣缸5的輸出軸相連，通過擺動氣缸5的輸出軸的擺動帶動切刀8的往復擺動。
將擺動氣缸與壓縮空氣泵相連構(gòu)成切割氣路，從而利用壓縮空氣驅(qū)動輸出軸在一定角度范圍內(nèi)作往復擺動，并通過輸出軸帶動切刀的往復擺動，當采摘對象通過第一管口進入吸筒時切斷采摘對象的連接梗莖，切割完成后再由輸出軸帶動切刀復位。
擺動氣缸可包括兩個腔體，分別為第一腔體和第二腔體，將第一腔體和第二腔體分別與壓縮空氣泵相連，構(gòu)成第一切割氣路和第二切割氣路，當連通第一切割氣路時，利用壓縮空氣驅(qū)動輸出軸逆時針擺動一定角度，并帶動切刀逆時針擺動一定角度，從而切斷采摘對象的連接果梗；當連通第二切割氣路時，利用壓縮空氣驅(qū)動輸出軸順時針擺動一定角度，并帶動切刀順時針擺動，從而使切刀復位，完成一次切割動作?？赏ㄟ^控制信號周期性的交替接通第一切割氣路和第二切割氣路，使切割機構(gòu)實現(xiàn)周期性連續(xù)往復擺動，完成切割動作。
對于切刀的切割方向不限于圖I所示的方向，可以根據(jù)采摘對象與連接梗莖的連接方向進行設(shè)置安裝，例如，可以通過切刀的左右往復擺動進行切割，也可以通過切刀的上下往復擺動進行切割，或者設(shè)定其他的切割角度和方向。
對于切割機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不限于本實施例提供的結(jié)構(gòu)形式，也可以采用其他的方式，通過其他方式控制切刀的切割動作，不限于本實施例。
在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，吸筒2上還設(shè)置有采摘對象的出口 10，位于第一管口 3和第二管口 4之間，通過在吸筒2上設(shè)置出口 10，采摘對象可通過該出口 10落入果籃19內(nèi)。
進一步的，在出口 10的外側(cè)邊緣還設(shè)置有擋板11，擋板11上還設(shè)置有擋風片12，擋板11的一側(cè)邊與擋風片12的一側(cè)邊鉸接。
擋風片可以采用各種材質(zhì)，例如，可以是橡膠片或者塑料片或者其他材料，優(yōu)選的是采用橡膠片作為擋風片，由于橡膠片具有彈性，當產(chǎn)生負壓氣流時，使橡膠片吸附于擋板上的密封效果更加良好。
并且，吸筒2內(nèi)還設(shè)置有透氣擋片13，透氣擋片13位于出口 10和第二管口 4之間，且鄰近于采摘對象的出口 10側(cè)設(shè)置。
透氣擋片一方面可起到透過負壓氣流的作用，另一方面由于透氣擋片設(shè)置于鄰近出口處，使采摘對象被吸入吸筒后被透氣擋片阻擋停在出口處。
透氣擋片優(yōu)選的是采用過濾網(wǎng)作為第一過濾網(wǎng)，進一步的可對進入吸筒的空氣起到過濾作用，阻止空氣中的粉塵或其他顆粒性雜質(zhì)進入負壓產(chǎn)生機構(gòu)內(nèi)。
通過設(shè)置擋風片和透氣擋片，當吸筒內(nèi)產(chǎn)生負壓氣流時，在負壓氣流的吸力作 用下，使擋風片吸附于擋板上，同時在負壓氣流吸力作用下采摘對象將通過第一管口進入吸筒內(nèi)，此時，利用切割機構(gòu)切斷采摘對象的連接梗莖，采摘對象將進一步的被吸入吸筒，由于透氣擋片設(shè)置于吸筒內(nèi)，并鄰近出口處，被吸入吸筒的采摘對象受到透氣擋片的阻擋將停在出口的擋風片處，當斷開負壓產(chǎn)生機構(gòu)后，吸筒內(nèi)不再產(chǎn)生負壓氣流的吸力，采摘對象在重力作用下推開出口處的擋風片，從出口落下。
在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，吸筒2內(nèi)還設(shè)置有第二過濾網(wǎng)14，第二過濾網(wǎng)14位于采摘對象的出口 10和第二管口 4之間，且鄰近于第二管口 4側(cè)設(shè)置。
通過設(shè)置第二過濾網(wǎng)對進入吸筒的空氣進行進一步的過濾，阻止空氣中的粉塵或其他顆粒性雜質(zhì)進入負壓產(chǎn)生機構(gòu)內(nèi)。
在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，吸筒2可由多段筒體拼接而成，透氣擋片13和第二過濾網(wǎng)14分別罩設(shè)于筒體的拼接處。
通過將筒體分為多段并拼接，當需要清潔吸筒內(nèi)部，特別是需要對透氣擋片和第二過濾網(wǎng)進行清潔時，可將吸筒從拼接處拆卸，以更方便的對吸筒進行清潔。
本發(fā)明實施例還提供了一種采摘裝置，包括移動機構(gòu)和控制機構(gòu)，還包括本發(fā)明實施例提供的采摘裝置末端執(zhí)行器，設(shè)置在移動機構(gòu)的末端，在控制機構(gòu)的控制下動作。
該采摘裝置，由移動機構(gòu)帶動末端執(zhí)行器到達相應(yīng)位置，通過移動機構(gòu)帶動采摘裝置到達相應(yīng)位置，將末端執(zhí)行器的第一管口置于采摘對象附近，此時由控制機構(gòu)控制啟動負壓廣生機構(gòu)，將米摘對象吸入吸筒內(nèi)，并由控制機構(gòu)控制切表I]機構(gòu)動作切斷米摘對象的連接梗莖，在負壓氣流吸力作用下采摘對象進一步的被吸入吸筒內(nèi)的出口的擋風片處，移動機構(gòu)將出口置于承裝采摘對象的果籃19的下方(如圖I所示)，此時，由控制機構(gòu)控制斷開負壓產(chǎn)生機構(gòu)，吸筒內(nèi)不再產(chǎn)生負壓氣流的吸力，采摘對象在重力作用下推開擋風片落入果籃19內(nèi)。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實施例提供的采摘裝置，將本發(fā)明實施例提供的末端執(zhí)行器作為采摘裝置的末端執(zhí)行器，通過在吸筒內(nèi)產(chǎn)生吸力將采摘對象吸入吸筒內(nèi)，可提高采摘效率，可利用該采摘裝置采摘各種果蔬的果實，尤其適用于采摘表皮容易破損的果實，比如草莓、桑葚等果實，以避免采摘過程中因?qū)麑嵾M行抓持而造成果實的表皮損傷。
進一步的，移動機構(gòu)上還設(shè)置有用于識別采摘對象的視覺識別機構(gòu)，用于產(chǎn)生識別信號提供給移動機構(gòu)，并由移動機構(gòu)產(chǎn)生開始采摘信號發(fā)送給控制機構(gòu)以控制末端執(zhí)行器的動作。
視覺識別機構(gòu)可以采用傳感器或其他現(xiàn)有技術(shù)中的智能識別裝置實現(xiàn)。通過視覺識別機構(gòu)識別采摘對象，并產(chǎn)生識別信號提供給移動機構(gòu)，通過移動機構(gòu)帶動采摘裝置到達相應(yīng)位置，將末端執(zhí)行器的第一管口置于采摘對象附近，此時由移動機構(gòu)產(chǎn)生開始采摘的信號發(fā)送給控制機構(gòu)，由控制機構(gòu)控制負壓產(chǎn)生機構(gòu)和切割機構(gòu)相配合，完成采摘果實的過程。
本實施例中，移動機構(gòu)為一機器人，如圖I所示，將第二管口 4與機器人的腕關(guān)節(jié)15相連，機器人的腕關(guān)節(jié)15與機器人的機械臂16相連，負壓產(chǎn)生機構(gòu)置于機器人的云臺上。將機器人作為移動機構(gòu)，可更加靈活的執(zhí)行移動動作，提高采摘的工作效率。
該采摘裝置中的移動機構(gòu)也可以采用其他的方式，例如，可以是由自動控制系統(tǒng)控制的小車，可在小車上設(shè)置與末端執(zhí)行器相連的連桿機構(gòu)，通過連桿機構(gòu)控制末端執(zhí)行 器的動作，并在小車上安裝傳感器作為視覺識別機構(gòu)，通過傳感器識別采摘對象。
控制機構(gòu)的實現(xiàn)方式也有多種，可以通過計算機或單片機進行控制，在計算機或單片機中設(shè)置相應(yīng)的控制程序，產(chǎn)生控制切割機構(gòu)和負壓產(chǎn)生機構(gòu)的控制信號，控制末端執(zhí)行器完成采摘動作。
圖2為本發(fā)明實施例提供的控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該控制機構(gòu)包括工業(yè)控制計算機101、單片機102、負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單元103和切割機構(gòu)控制單元104。
工業(yè)控制計算機101用于根據(jù)開始采摘信號產(chǎn)生采摘對象的采摘控制信號。
單片機102與工業(yè)控制計算機101相連，用于接收工業(yè)控制計算機101產(chǎn)生的采摘控制信號，并根據(jù)采摘控制信號同步輸出負壓產(chǎn)生信號和切割動作信號。
負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單元103與單片機102和負壓產(chǎn)生機構(gòu)21相連，用于根據(jù)負壓產(chǎn)生信號控制負壓產(chǎn)生機構(gòu)21的工作狀態(tài)。
切割機構(gòu)控制單元104與單片機102和切割機構(gòu)20相連，用于根據(jù)切割動作信號控制切割機構(gòu)20的切割動作。
上述的負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單元和切割機構(gòu)控制單元可采用由各種電氣元件構(gòu)成的控制電路的方式實現(xiàn)。
本實施例提供的控制機構(gòu)，采用上位機和下位機二級控制方式，將工業(yè)控制計算機作為上位機，單片機作為下位機，由單片機接收上位工業(yè)控制計算機發(fā)送的采摘控制信號，通過單片機同步輸出負壓產(chǎn)生信號和切割動作信號，進而通過負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單元根據(jù)負壓產(chǎn)生信號控制負壓產(chǎn)生機構(gòu)的工作狀態(tài)，通過切割機構(gòu)控制單元根據(jù)切割動作信號控制切割機構(gòu)的切割動作。
圖3為本發(fā)明實施例所提供的采摘裝置的控制機構(gòu)的電路原理圖，如圖3所示，進一步的，負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單兀包括第一繼電器105和第一電源109。
第一繼電器105的輸入端與單片機102相連,用于接收負壓產(chǎn)生信號,第一繼電器105包括兩個輸入端,其中一個輸入端與單片機102的電源引腳VCC相連,另一輸入端與單片機102的負壓產(chǎn)生信號輸出引腳PO. 5相連,第一繼電器105的兩個輸入端與單片機102的兩個引腳構(gòu)成第一繼電器的輸入回路，根據(jù)負壓產(chǎn)生信號控制第一繼電器105輸入回路的通斷。[0073]第一繼電器105的輸出端、第一電源109和負壓產(chǎn)生機構(gòu)21串聯(lián),第一繼電器105通過輸入端接收到的負壓產(chǎn)生信號控制輸出端連通或斷開第一電源109與負壓產(chǎn)生機構(gòu)21的連接，以控制負壓產(chǎn)生機構(gòu)21的工作狀態(tài)，以便斷續(xù)地提供負壓氣流。
進一步的，該采摘裝置末端執(zhí)行器的切割機構(gòu)包括擺動氣缸5和切刀8，切割機構(gòu)控制單元包括第二繼電器106、第三繼電器107、電磁閥108、第二電源110和第三電源111。
擺動氣缸5的第一腔體和第二腔體分別與壓縮空氣泵7相連，構(gòu)成第一切割氣路和第二切割氣路，通過電磁閥108閥體的位置改變交替的接通和斷開第一切割氣路和第二切割氣路，進而控制擺動氣缸5的輸出軸往復擺動。
第二繼電器106和第三繼電器107均分別包括兩個輸入端，第二繼電器106的兩個輸入端和第三繼電器107的兩個輸入端均分別與單片機102相連，用于接收單片機102發(fā)送的切割動作信號。
第二繼電器106的兩個輸入端，其中一個輸入端與單片機102的電源引腳VCC相 連，另一輸入端與單片機102的負壓產(chǎn)生信號輸出引腳PO. O相連,第二繼電器106的兩個輸入端與單片機102的兩個引腳構(gòu)成第二繼電器的輸入回路，根據(jù)單片機102發(fā)送的切割動作信號控制第二繼電器106輸入回路的通斷。
第三繼電器107的兩個輸入端，其中一個輸入端與單片機102的電源引腳VCC相連，另一輸入端與單片機102的負壓產(chǎn)生信號輸出引腳PO. 2相連，第三繼電器107的兩個輸入端與單片機102的兩個引腳構(gòu)成第三繼電器107的輸入回路，根據(jù)單片機102發(fā)送的切割動作信號控制第三繼電器107輸入回路的通斷。
第二繼電器106的輸出端、第二電源110和電磁閥108串聯(lián)，第二繼電器106的輸入端通過接收到的切割動作信號控制第二繼電器106的輸出端連通或斷開第二電源110與電磁閥108的連接，從而控制電磁閥閥體的位置改變接通或斷開第一切割氣路。
第三繼電器107的輸出端、第三電源111和電磁閥108串聯(lián)，第三繼電器107的輸入端通過接收到的切割動作信號控制第三繼電器107的輸出端連通或斷開第三電源111與電磁閥108的連接，從而控制電磁閥閥體的位置改變接通或斷開第二切割氣路。
本實施例中的第一電源、第二電源和第三電源為直流電源，其中，第一電源的電壓為12V，第二電源和第三電源的電壓為24V，第一電源、第二電源和第三電源的電壓可根據(jù)需要設(shè)定，不限于本實施例。
圖4為本發(fā)明實施例所提供的采摘裝置的控制機構(gòu)的控制信號時序圖，下面結(jié)合圖I、圖3和圖4，以采摘草莓為例詳細描述本發(fā)明實施例提供的采摘裝置的工作過程。
該控制機構(gòu)采用上位機和下位機二級控制方式，將工業(yè)控制計算機作為上位機，單片機作為下位機，由單片機接收上位工業(yè)控制計算機發(fā)送的采摘控制信號，然后控制各繼電器和電磁閥實現(xiàn)電路的通斷來完成采摘動作。
在采摘過程中，當機器人視覺機構(gòu)識別到成熟草莓后發(fā)送信號給機器人的控制系統(tǒng)，機器人帶動末端執(zhí)行器到達草莓位置后發(fā)送開始采摘信號給工業(yè)控制計算機，由工業(yè)控制計算機根據(jù)接受到的開始采摘信號通過串口發(fā)送采摘控制信號給單片機，單片機根據(jù)采摘控制信號同步輸出負壓產(chǎn)生信號和切割動作信號，該負壓產(chǎn)生信號和切割動作信號為時序信號，單片機通過輸出的時序信號控制各繼電器的通斷，完成相關(guān)動作。
(I) t0時刻，單片機的引腳PO. 5接通，第一繼電器輸入端形成閉合回路，進而使第一繼電器輸出端接通第一電源與負壓產(chǎn)生機構(gòu)的連接，啟動負壓產(chǎn)生機構(gòu)，在吸筒中產(chǎn)生吸力將擋風片吸附到擋板上并貼緊，同時在負壓氣流吸力的作用下將草莓通過第一管口進入吸筒內(nèi)。
(2)tl時刻，單片機的引腳PO. O接通，第二繼電器輸入端形成閉合回路，進而使第二繼電器輸出端連通第二電源與電磁閥的連接，電磁閥閥體移動，接通壓縮空氣泵與擺動氣缸間的第一切割氣路，擺動氣缸在壓縮氣體作用下逆時針快速旋轉(zhuǎn)擺動，帶動切刀切割草莓果梗。草莓在負壓吸力作用下進一步的進入吸筒內(nèi)部并被透氣擋片擋住，到達出口的擋風片處。
(3)t2時刻，單片機的引腳PO. O斷電，第二繼電器輸入端電路斷開，進而使第二繼電器輸出端斷開第二電源與電磁閥的連接，電磁閥閥體回到中間位置，斷開壓縮空氣泵與擺動氣缸間的第一切割氣路，切刀8保持切割后位置。
(4)t3時刻，單片機的引腳PO. 2導通，第三繼電器輸入端形成閉合回路，進而使第 三繼電器輸出端連通第三電源與電磁閥的連接，電磁閥閥體反向移動，接通壓縮空氣泵與擺動氣缸間的第二切割氣路，擺動氣缸順時針旋轉(zhuǎn)擺動，帶動切刀回位。
(5)t4時刻，單片機得引腳PO. 2斷電，第三繼電器輸入端電路斷開，進而使第三繼電器輸出端斷開第三電源與電磁閥的連接，電磁閥閥體回到中間位置，斷開壓縮空氣泵與擺動氣缸間的第二切割氣路。
(6)t5時刻，移動機構(gòu)已帶動末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)到果籃上方，此時單片機的引腳PO. 5斷電，第一繼電器輸入端電路斷開，進而使第一繼電器輸出端斷開第一電源與負壓產(chǎn)生機構(gòu)的連接，負壓產(chǎn)生機構(gòu)斷電，吸筒中的負壓氣流吸力消失，草莓在自重作用下推開擋風片，通過出口落入果籃中。
以上介紹的采摘裝置的工作過程，為執(zhí)行一次采摘的過程，該采摘裝置可在控制機構(gòu)的控制下反復完成上述的工作過程，從而持續(xù)采摘果實。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實施例提供采摘裝置，通過在吸筒內(nèi)產(chǎn)生吸力將采摘對象吸入吸筒內(nèi)，并通過切割機構(gòu)切斷采摘對象的連接梗莖，與利用手指抓持裝置的末端執(zhí)行器相比，執(zhí)行速度較快，因此提高了采摘效率，可利用該采摘裝置采摘各種果蔬的果實，并特別適用于采摘表皮容易破損的果實，以避免采摘過程中因?qū)麑嵾M行抓持而造成果實的表皮損傷。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種采摘裝置末端執(zhí)行器，其特征在于，包括 負壓產(chǎn)生機構(gòu)； 負壓氣流導引管，用于與負壓產(chǎn)生機構(gòu)相連并導引負壓氣流； 吸筒，所述吸筒一端的第一管口作為采摘對象的進口，吸筒另一端的第二管口與負壓氣流導引管連通，用于在吸筒中產(chǎn)生對采摘對象的吸力； 所述吸筒上還設(shè)置有采摘對象的出口，位于所述第一管口和第二管口之間； 所述出口的外側(cè)邊緣還設(shè)置有擋板，所述擋板上還設(shè)置有擋風片，所述擋板的一側(cè)邊與所述擋風片的一側(cè)邊鉸接； 所述吸筒內(nèi)還設(shè)置有透氣擋片，所述透氣擋片為第一過濾網(wǎng)，所述透氣擋片位于所述出口和第二管口之間，且鄰近于所述采摘對象的出口側(cè)設(shè)置； 所述吸筒內(nèi)還設(shè)置有第二過濾網(wǎng)，所述第二過濾網(wǎng)位于所述采摘對象的出口和第二管口之間，且鄰近于所述第二管口側(cè)設(shè)置； 切割機構(gòu)，鄰近于所述第一管口處設(shè)置，當采摘對象通過第一管口進入吸筒時切斷采摘對象的連接梗莖。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的采摘裝置末端執(zhí)行器，其特征在于，所述切割機構(gòu)包括 擺動氣缸，通過氣缸固定座固定于所述吸筒的外側(cè)，所述擺動氣缸與壓縮空氣泵相連構(gòu)成切割氣路以驅(qū)動擺動氣缸的輸出軸的往復擺動； 切刀，通過切刀固定座與所述擺動氣缸的輸出軸相連，通過擺動氣缸的輸出軸的擺動帶動所述切刀的往復擺動。
3.一種采摘裝置，其特征在于，包括移動機構(gòu)和控制機構(gòu)，還包括權(quán)利要求
I或2所述的采摘裝置末端執(zhí)行器，設(shè)置在移動機構(gòu)的末端，在所述控制機構(gòu)的控制下動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的采摘裝置，其特征在于 所述移動機構(gòu)為機器人，所述吸筒與機器人的腕關(guān)節(jié)相連，負壓產(chǎn)生機構(gòu)設(shè)置于機器人的云臺上； 所述機器人上還設(shè)置有用于識別采摘對象的視覺識別機構(gòu)，用于產(chǎn)生識別信號提供給所述移動機構(gòu)，并由機器人產(chǎn)生開始采摘信號發(fā)送給控制機構(gòu)以控制末端執(zhí)行器的動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的采摘裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)包括 工業(yè)控制計算機，用于根據(jù)所述開始采摘信號產(chǎn)生采摘控制信號； 單片機，與所述工業(yè)控制計算機相連，用于接收工業(yè)控制計算機產(chǎn)生的采摘控制信號，并根據(jù)所述采摘控制信號同步輸出負壓產(chǎn)生信號和切割動作信號； 負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單元，與所述單片機和負壓產(chǎn)生機構(gòu)相連，用于根據(jù)所述負壓產(chǎn)生信號控制負壓產(chǎn)生機構(gòu)的工作狀態(tài)； 切割機構(gòu)控制單元，與所述單片機和切割機構(gòu)相連，用于根據(jù)所述切割動作信號控制切割機構(gòu)的切割動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的采摘裝置，其特征在于 所述負壓產(chǎn)生機構(gòu)控制單元包括第一繼電器和第一電源，所述第一繼電器的輸入端與所述單片機相連，用于接收負壓產(chǎn)生信號； 所述第一繼電器的輸出端、第一電源和所述負壓產(chǎn)生機構(gòu)串聯(lián)，所述第一繼電器通過輸入端接收到的負壓產(chǎn)生信號控制輸出端連通或斷開所述第一電源與負壓產(chǎn)生機構(gòu)的連接，以控制負壓產(chǎn)生機構(gòu)的工作狀態(tài)； 所述采摘裝置末端執(zhí)行器的所述切割機構(gòu)包括擺動氣缸和切刀，所述切割機構(gòu)控制單元包括第二繼電器、第三繼電器、電磁閥、第二電源和第三電源； 所述擺動氣缸的第一腔體和第二腔體分別與壓縮空氣泵相連，構(gòu)成第一切割氣路和第二切割氣路，通過電磁閥閥體的位置改變接通和斷開第一切割氣路和第二切割氣路，進而控制擺動氣缸的輸出軸往復擺動； 所述第二繼電器和第三繼電器均分別包括兩個輸入端，所述第二繼電器兩個輸入端和第三繼電器的兩個輸入端均分別與所述單片機相連，用于接收單片機發(fā)送的切割動作信號; 所述第二繼電器的輸出端、第二電源和電磁閥串聯(lián)，所述第二繼電器的輸入端通過接收到的切割動作信號控制第二繼電器的輸出端連通或斷開第二電源與電磁閥的連接，從而控制電磁閥閥體的位置改變接通或斷開第一切割氣路； 所述第三繼電器的輸出端、第三電源和電磁閥串聯(lián)，所述第三繼電器的輸入端通過接收到的切割動作信號控制第三繼電器的輸出端連通或斷開第三電源與電磁閥的連接，從而控制電磁閥閥體的位置改變接通或斷開第二切割氣路。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種采摘裝置末端執(zhí)行器和采摘裝置，該采摘裝置末端執(zhí)行器包括負壓氣流導引管和吸筒，負壓氣流導引管用于與負壓產(chǎn)生機構(gòu)相連并導引負壓氣流；吸筒一端的第一管口作為采摘對象的進口，吸筒另一端的第二管口與負壓氣流導引管連通，用于在吸筒中產(chǎn)生對采摘對象的吸力。本發(fā)明提供的采摘裝置末端執(zhí)行器和采摘裝置，通過負壓氣流在吸筒中產(chǎn)生的吸力將采摘對象吸入吸筒內(nèi)，可提高采摘效率。
文檔編號A01D46/30GKCN102217461 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201110138711
公開日2013年1月16日 申請日期2011年5月26日
發(fā)明者陳英, 廖濤, 李偉, 張俊雄 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),