[实用新型]一种猕猴桃采摘末端执行器

说明书

技术领域

本发明涉及采摘机器人技术领域，特别涉及一种猕猴桃采摘末端执行器。

背景技术

末端执行器一般安装在机械手臂前端，是机器人直接接触对象果实的重要工作部件，采摘机器人工作对象的大小和形状一般不完全相同，且工作对象质地柔软，容易损坏，因此，末端执行器的设计尤为重要。猕猴桃是当今世界三大新兴水果之一，因富含维生素C被誉为“水果之王”，近些年猕猴桃的发展速度在不断加快。目前，猕猴桃的采摘还都是要靠人工来完成，费时费力，因此，研究开发猕猴桃采摘机器人，实现猕猴桃采摘的机械化、自动化与智能化，对于提高采摘率，解决劳动力不足，改善作业环境，都有重要意义。以日本为代表的西方发达国家针对采摘机器人做了大量的研究工作，试验成功了多种具有人工智能的采摘机器人及其末端执行器，由于成本和操作复杂等原因，很大程度上影响了其实用化。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题与不足，本发明的目的在于提供一种用于猕猴桃采摘的末端执行器，其采摘方式简单，控制难度低，成本低廉，适用于猕猴桃和其它球状果实采摘机器人的机器人采摘工作。

实现上述发明目的的技术方案是：一种猕猴桃采摘末端执行器，包括机械装置和传感系统，所述机械装置由夹持组合、靠近组合和手臂末端旋转组合组成，所述夹持组合包括左右旋丝杠、螺母、手指、撑杆、直线轴承和内壳，所述手指套在螺母上，所述螺母与左右旋丝杠的左旋螺纹和右旋螺纹连接，所述左右旋丝杠一端与内壳的一侧用轴承连接，另一端与电机I 的动力输出轴连接，所述直线轴承固定在所述手指的后边，撑杆穿过直线轴承与内壳两边侧壁连接；所述靠近组合包括滚珠丝杠、滚珠螺母、导轨、滑块和外壳，所述滚珠丝杠一端穿过外壳与安装在内壳上的滚珠螺母连接，另一端与电机II连接，所述外壳上还设有导轨，所述滑块套在导轨上；所述旋转组合包括套筒、电机III，电机III安装在套筒上，电机III的动力输出轴穿过套筒与外壳连接；

所述左、右手指成圆弧状，内侧贴有橡胶材料；

所述传感系统由红外位置开关、压力传感器、霍尔位置传感器、碰撞传感器组成，所述红外位置开关和压力传感器安装在手指的中央；所述霍尔位置传感器安装在直线轴承上；所述碰撞传感器安装在手指的前端。

本发明猕猴桃采摘末端执行器的工作原理：

电机I带动左右旋丝杠旋转，实现手指做相对靠近或远离的动作，手指内侧贴有橡胶材料，设计成圆弧状，可以增大猕猴桃与手指摩擦力，校正夹持误差，缓冲部分夹持力；电机II带动滚珠丝杠旋转，控制套在滚珠螺母上的内壳做直线运动；电机III动力输出轴通过一根加长轴与外壳相连从而带动末端执行器整体在竖直平面内旋转，旋拧下猕猴桃。

红外位置开关检测猕猴桃的位置，由红外发光二极管和红外一体接收管组成，分别安装在两个手指上，单片机发出脉冲信号控制红外发光二极管发出红外光，当红外发光二极管和一体接收管间无障碍物时，一体接收管输出低电平，有障碍物时，一体接收管接收不到红外信号，输出高电平；压力传感器检测手指夹持力的大小，安装在手指中间，主要元件是力敏电阻，力敏电阻承受的压力值越大，其输出的电压值也就越大，到达一定值后，输出低电平；霍尔位置传感器检测末端执行器位置进行复位，安装在直线轴承和支架上，由霍尔传感芯片和磁块组成，应用霍尔效应原理，磁块靠近时，芯片表面通过的磁通量增加，到达一定值时，输出低电平。碰撞传感器防止手指撞上树枝后对树枝或末端执行器有所损伤，安装在手指指尖位置，原理与压力传感器相同。执行器电机均为步进电机，步进电机易通过脉冲控制其转速和转向，电机I与左右旋丝杠连接，电机II与滚珠丝杠连接，电机III安装在套筒上其动力输出轴与连接在外壳上的加长轴相连，控制系统为单片机系统。

与现有技术相比较，本发明的优点是：通过力觉、距离等多方面传感信息融合感知环境信息，提供控制信息；末端执行器在竖直平面内旋拧采摘果实，减少了检测果柄位姿所带来的麻烦，结构简单，控制难度低。

附图说明

图1为猕猴桃采摘末端执行器结构示意图；

图2为猕猴桃采摘末端执行器另一角度的结构示意图；

图3为猕猴桃采摘末端执行器采摘方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行比较详细的描述：