專利名稱：一種多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輕量化的采摘機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
我國(guó)是農(nóng)業(yè)生廣大國(guó)，每年我國(guó)蔬菜的種植面積大體是2. 8億畝，2011年我國(guó)的蔬菜產(chǎn)量6億多噸，整個(gè)蔬菜播種面積在2010年的基礎(chǔ)上增加了 3%。傳統(tǒng)的采收是體力、勞力消耗巨大的作業(yè)環(huán)節(jié)，隨著種植面積的不斷擴(kuò)大，勞動(dòng)力成本不斷攀升，對(duì)瓜果采收的自動(dòng)化設(shè)備提出了新的需求。研制瓜果采摘機(jī)器人可以把勞動(dòng)力從這種繁雜、單調(diào)的工作中解放出來。隨著農(nóng)業(yè)智能化的發(fā)展和相關(guān)科學(xué)技術(shù)的普及，采摘機(jī)器人必將有廣闊的前 旦
o末端執(zhí)行器是采摘機(jī)器人最重要的組成部分。末端執(zhí)行器是安裝在機(jī)械臂的前端，附屬于主機(jī)，但又相對(duì)獨(dú)立、且程序固定地自動(dòng)完成某一任務(wù)的裝置。在國(guó)內(nèi)外的研究經(jīng)歷了 20多年，取得了一定的成果。但是主要集中在對(duì)蘋果、柑橘等水果及黃瓜、茄子等蔬菜的采收上。且這些末端執(zhí)行器的適應(yīng)對(duì)象都相對(duì)單一，通用性較差。為了改善勞動(dòng)條件，在提高采收效率及機(jī)械化率的同時(shí)降低作業(yè)費(fèi)用，因此有必要設(shè)計(jì)一種能適用于多種瓜果采摘的末端執(zhí)行器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能適用于多瓜果采摘的多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器，其包括執(zhí)行端和驅(qū)動(dòng)端，其中，所述執(zhí)行端包括剪切固定端10和剪切運(yùn)動(dòng)端5，所述剪切固定端10和剪切運(yùn)動(dòng)端5在中部鉸接，呈剪刀狀；其中，剪切運(yùn)動(dòng)端5的頭部布置有剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8，尾端上開有溝槽，鋼絲繩3的一端固定在所述溝槽里；剪切固定端10的頭部布置有剪切固定端刀片6，剪切固定端刀片6下邊固定有夾緊塊7 ;剪切固定端10的尾部固定到固定底板2 ;彈簧22的兩端分別固定在剪切運(yùn)動(dòng)端5的尾部和剪切固定端10的尾部上；所述驅(qū)動(dòng)端包括電機(jī)20、繞線輪19，其中，鋼絲繩3的另一端連接到繞線輪19上，繞線輪19連接在電機(jī)20的電機(jī)軸上。所述剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8在剪刀狀內(nèi)側(cè)為內(nèi)凹的弧形。所述夾緊塊7與剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8的距離大于剪切固定端刀片6與剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8的距離。本發(fā)明的有益效果在于
I.末端執(zhí)行器采用驅(qū)動(dòng)端和執(zhí)行端相分離的設(shè)計(jì)，減輕了機(jī)械臂末端的重量。2.末端執(zhí)行器的剪切和夾緊功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)單一驅(qū)動(dòng)完成兩個(gè)功能。3.機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)之后，末端執(zhí)行器執(zhí)行端和驅(qū)動(dòng)端之間的距離會(huì)發(fā)生變化，用套管和繩子這種傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)變距離傳動(dòng)。4.執(zhí)行部分采用一端固定，一端運(yùn)動(dòng)的方式，相對(duì)于兩端同時(shí)運(yùn)動(dòng)的方式，簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)的難度。5.剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊是弧形的，可防止剪切過程中果?；觥?br>

圖I為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的執(zhí)行端示意圖；圖2為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)端示意圖。主要組件符號(hào)說明I 機(jī)械臂2 固定底板3 鋼絲繩4 壓頭5 剪切運(yùn)動(dòng)端6 剪切固定端刀片7 夾緊塊8 剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊 9 無孔壓緊片10 剪切固定端11 有孔壓緊片12 套管13 套管固定塊14 螺母15 機(jī)械臂連接板16 螺栓17 鍵18 螺栓
19 繞線輪20 電機(jī)21 電機(jī)座22 彈簧
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一種多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器由執(zhí)行端和驅(qū)動(dòng)端組成。如圖I所示，為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的執(zhí)行端示意圖，該執(zhí)行端包括剪切固定端10和剪切運(yùn)動(dòng)端5，所述剪切固定端10和剪切運(yùn)動(dòng)端5在中部銷連接，組成一個(gè)可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈，呈剪刀狀。其中，剪切運(yùn)動(dòng)端5的 頭部布置有剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8，該剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8在剪刀狀內(nèi)側(cè)、面對(duì)夾緊塊7與剪切固定端刀片6的方向?yàn)閮?nèi)凹的弧形。在剪切運(yùn)動(dòng)端5的尾端上開有溝槽。鋼絲繩3的一端栓成一個(gè)圈，由壓頭4將其卡在溝槽里。剪切固定端10的頭部布置有剪切固定端刀片6，剪切固定端刀片6下邊固定有夾緊塊7。該夾緊塊7與剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8的距離略大于剪切固定端刀片6與剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8的距離。剪切固定端10的尾部由壓緊片9、11將其固定到固定底板2上；其中，靠近剪切固定端10尾部的壓緊片11開孔，鋼絲繩3可由此穿過，它同時(shí)把套管12的一端一同壓緊，將其固定在剪切固定端10上。彈簧22的兩端分別固定在剪切運(yùn)動(dòng)端5尾部和剪切固定端10尾部上。固定底板2通過多個(gè)螺栓16和螺母14連接到機(jī)械臂I的機(jī)械臂連接板15。圖2為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)端示意圖，該驅(qū)動(dòng)端包括電機(jī)20、繞線輪19、電機(jī)座21、套管固定塊13。其中，電機(jī)20由螺栓18固定于電機(jī)座21上，套管12的另一端通過套管固定塊13也固定于電機(jī)座21上，鋼絲繩3的另一端穿過套管12連接到繞線輪19上，繞線輪19用鍵17連接在電機(jī)20的電機(jī)軸上，一般狀態(tài)下，末端執(zhí)行器執(zhí)行端的剪切運(yùn)動(dòng)端5和剪切固定端10之間是張開的。當(dāng)機(jī)械臂I將末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到指定位置(使得瓜果的果梗在剪切固定端刀片6和剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8之間)，末端執(zhí)行器開始工作。工作時(shí)采摘機(jī)器人檢測(cè)到目標(biāo)瓜果的位置后，機(jī)械臂I將末端執(zhí)行器移動(dòng)到目標(biāo)瓜果的前方，然后控制器控制末端執(zhí)行器動(dòng)作，而末端執(zhí)行器通過接收控制信號(hào)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而完成到、夾、放，實(shí)現(xiàn)瓜果的米摘。剪切、夾緊過程驅(qū)動(dòng)端電機(jī)20正轉(zhuǎn)指定角度，通過鍵I 7帶著繞線輪19正轉(zhuǎn)，卷起鋼絲繩3完成繞線過程。執(zhí)行端的剪切運(yùn)動(dòng)端5在鋼絲繩3的拉動(dòng)下漸漸向剪切固定端10靠攏，同時(shí)剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8漸漸向剪切固定端刀片6靠攏，彈簧22被壓縮，逐漸變短。當(dāng)剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8與剪切固定端刀片6完全貼合時(shí)，完成切割。而夾緊塊7裝配在剪切固定端刀片6下端，當(dāng)剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8與剪切固定端刀片6完全貼合時(shí)，夾緊塊7和剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8已經(jīng)完全夾住了瓜果的果梗。機(jī)械臂帶著夾著摘下瓜果的末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到果實(shí)框，接下來控制器控制末端執(zhí)行器放置果實(shí)。放置果實(shí)的過程驅(qū)動(dòng)端電機(jī)20反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指定角度，通過鍵17帶著繞線輪19反轉(zhuǎn)，放出鋼絲繩3完成放線過程。由于鋼絲繩3放松，彈簧22逐漸舒展恢復(fù)原長(zhǎng)，執(zhí)行端的剪切運(yùn)動(dòng)端5在彈簧回復(fù)力的作用下漸漸遠(yuǎn)離剪切固定端10，同時(shí)剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8漸漸遠(yuǎn)離剪切固定端刀片6。由于夾緊塊7裝配在剪切固定端刀片6下端，所以當(dāng)剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8與剪切固定端刀片6漸漸遠(yuǎn)離時(shí)，夾緊塊7和剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊8之間的間隙增大，將夾住的果實(shí)釋放。此時(shí)，機(jī)械臂I復(fù)位，末端執(zhí)行器回到初試位置，完成了一個(gè)采摘過程。
權(quán)利要求
1.一種多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器，其特征在干 其包括執(zhí)行端和驅(qū)動(dòng)端，其中， 所述執(zhí)行端包括剪切固定端(10)和剪切運(yùn)動(dòng)端(5)，所述剪切固定端(10)和剪切運(yùn)動(dòng)端(5)在中部鉸接，呈剪刀狀； 其中，剪切運(yùn)動(dòng)端(5)的頭部布置有剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊(8)，尾端上開有溝槽，鋼絲繩(3)的一端固定在所述溝槽里；剪切固定端(10)的頭部布置有剪切固定端刀片(6)，剪切固定端刀片(6)下邊固定有夾緊塊(7);剪切固定端(10)的尾部固定到固定底板(2);彈簧(22)的兩端分別固定在剪切運(yùn)動(dòng)端(5)的尾部和剪切固定端(10)的尾部上； 所述驅(qū)動(dòng)端包括電機(jī)(20)、繞線輪(19)，其中，鋼絲繩(3)的另一端連接到繞線輪(19)上，繞線輪(19)連接在電機(jī)(20)的電機(jī)軸上。
2.如權(quán)利要求I所述的多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器，其特征在于所述剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊(8)在剪刀狀內(nèi)側(cè)為內(nèi)凹的弧形。
3.如權(quán)利要求I或2所述的多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器，其特征在于所述夾緊塊(7)與剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊(8)的距離大于剪切固定端刀片(6)與剪切運(yùn)動(dòng)端擋塊(8)的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及輕量化的采摘機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器。所述多瓜果采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器，它包括執(zhí)行端和驅(qū)動(dòng)端，其中，執(zhí)行端包括剪切固定端(10)和剪切運(yùn)動(dòng)端(5)，所述剪切固定端(10)和剪切運(yùn)動(dòng)端(5)在中部可旋轉(zhuǎn)連接，呈剪刀狀；驅(qū)動(dòng)端包括電機(jī)(20)、繞線輪(19)。本發(fā)明的多瓜果采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器通過接收控制信號(hào)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而完成夾、剪、放三個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)瓜果的采摘。
文檔編號(hào)B25J15/00GK102668818SQ201210160479
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者張俊雄, 張震華, 李偉, 紀(jì)超, 譚豫之 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)