[发明专利]一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器

说明书

本发明提供了一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器及采摘方法，涉及农业采摘机器人领域，是由气囊筒、气囊进气孔、刀片对接件、一号旋转气缸、气囊、二号旋转气缸、切割刀片、机械臂连接件和波纹管收纳箱组成的，其特征是：所述气囊筒与机械臂连接件连接，所述刀片对接件安装在一号旋转气缸轴上，所述二号旋转气缸安装在气囊筒侧壁横板上，所述切割刀片安装在二号旋转气缸轴上，所述波纹管收纳箱与气囊筒下端连接，本发明采用气囊夹持柑橘，双刀片切割果柄的采摘方式，完成对准果实、靠近气囊夹持、刀片对接件接触果柄和切割刀片切断果柄工作过程，解决了柑橘采摘果柄过长和夹持易损伤的技术难题，实现了柑橘采摘自动化。

技术领域

本发明涉及农业采摘机器人领域，具体地，涉及一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器及采摘方法。

背景技术

柑橘果树带刺，目前我国果农在采摘柑橘时，习惯用普通果剪采摘并且用手辅助，自己不仅容易受伤而且容易造成果柄过长，从而使得果实在堆积或运输时互伤果皮，从而使柑橘破损，造成柑橘汁液流出，缩短了柑橘的保存时间，而且随着我国城镇化发展和人老龄化问题日趋严重，劳动力短缺，研究柑橘采摘机械手实现柑橘自动化收获作业日趋重要。

柑橘采摘机器人的机械手末端执行器是安装在机械臂前端，直接与柑橘相接触，是采摘的关键执行部分。机械手末端执行器能否准确的抓取果实，实现果实果柄分离，能否自适应柑橘果实的柔嫩性，决定了果实采摘的效率和成功率，因此需要一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器及采摘方法，而目前这种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器市场上是没有的。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器及采摘方法，克服现有柑橘手工采摘效率低、机械化程度低的缺陷，本发明采用气囊夹持柑橘，双刀片切割果柄的采摘方式，解决了柑橘采摘果柄过长和夹持易损伤的技术难题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器，是由气囊筒、气囊进气孔、刀片对接件、一号旋转气缸、气囊、二号旋转气缸、切割刀片、机械臂连接件和波纹管收纳箱组成的，其特征是：所述气囊筒与机械臂连接件连接，所述气囊进气孔设置在气囊筒侧壁上，所述刀片对接件安装在一号旋转气缸轴上，所述一号旋转气缸安装在气囊筒侧壁横板上，所述气囊设置在气囊筒内壁上，气囊有四个，均布在气囊筒内壁，所述二号旋转气缸安装在气囊筒侧壁横板上，所述切割刀片安装在二号旋转气缸轴上，所述波纹管收纳箱与气囊筒下端连接。

优选地，所述气囊筒内壁间距离为80mm，上端与刀片对接件间距为10mm。

优选地，所述刀片对接件成V型开口，开口角度为15°，开口深度为12mm，切割刀片宽度为10mm。

优选地，所述波纹管收纳箱内壁粘附有10mm的软硅胶材料。

一种气囊式柑橘采摘机械手末端执行器的采摘方法，包括如下步骤：对准果实、靠近气囊夹持、刀片对接件接触果柄和切割刀片切断果柄，其详细工作过程为：气囊放气，一号旋转气缸和二号旋转气缸旋转，使刀片对接件位于气囊筒下侧，切割刀片位于气囊筒上侧，机械臂经路径规划将机械手末端执行器送至柑橘果实的正下方10cm处，完成对准果实过程；机械手末端执行器慢慢沿柑橘轴线方向靠近果实，直至整个果实进入气囊筒夹持区域，气囊进气孔充气，气囊筒内壁上的四个气囊膨胀将果实夹持住，完成靠近气囊夹持过程；一号旋转气缸逆时针转动，带动刀片对接件慢慢靠近果柄，完成刀片对接件接触果柄过程；二号旋转气缸顺时针快速转动，切割刀片快速冲向果柄，将果柄切断并切入刀片对接件中，完成切割刀片切断果柄过程，最后气囊放气，采摘后的柑橘果实滑落到波纹管收纳箱中。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：