[发明专利]一种葡萄串果快速无脱落采收的机器人系统与实现方法

权利要求书

1.一种葡萄串果快速无脱落采收的机器人系统，其特征在于：由移动底盘(1)、升降机构(2)、空中果箱装置和轻小采收机械手构成；升降机构(2)的下方安装于移动底盘(1)上，空中果箱装置和采收机械手安装于升降机构(2)的上方；

空中果箱装置由升降平台(3)、落箱槽(14)和果箱(4)组成；落箱槽(14)固定于升降平台(3)的上方，使落箱槽(14)的槽口竖直向上；果箱(4)竖直放入落箱槽(14)，使果箱(4)的箱口竖直向上；

轻小采收机械手由手爪(6)、力传感器(7)、小臂(8)、大臂(10)、基座(12)和腕关节(5)、肘关节(9)、肩关节(11)、水平转动关节(13)组成；手爪(6)通过腕关节(5)与小臂(8)的前端联接，小臂(8)的后端通过肘关节(9)与大臂(10)的前端联接，大臂(10)的后端通过肩关节(11)与基座(12)联接，基座(12)通过水平转动关节(13)与升降平台(3)联接。

2.根据权利要求1所述的一种葡萄串果快速无脱落采收的机器人系统，其特征在于：果箱(4)的箱口具有凸边(15)。

3.根据权利要求1所述的一种葡萄串果快速无脱落采收的机器人系统，其特征在于：手爪(6)内安装纵向力传感器(7)，纵向力传感器(7)的测力方向F_g与手爪(6)的开口方向P垂直。

4.根据权利要求1-3所述的一种葡萄串果快速无脱落采收的机器人系统的实现方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一，移动底盘(1)自动移动到采收作业位置，升降平台(3)将空中果箱装置和轻小采收机械手送至葡萄串果(16)生长的相应高度区；

步骤二，手爪(6)以水平的开口方向P完成对葡萄串果(16)的主穗轴(17)的夹持和剪切，手爪(6)保持水平的开口方向P夹持主穗轴(17)将葡萄串果(16)向果箱(4)移送并竖直放入果箱(4)，移送和放果过程中纵向力传感器(7)实时检测手爪(6)与主穗轴(17)间的纵向作用力F_g；

步骤三，当手爪(6)与主穗轴(17)间的纵向作用力F_g≥晃动落果风险阈值[F_g1]，表明移送过程中轻小采收机械手的动作过快导致葡萄串果(16)的晃动过大，葡萄果粒脱落的风险偏大，则控制系统自动降低轻小采收机械手的动作速度；

步骤四，葡萄串果(16)被竖直放入果箱(4)时，当手爪(6)与主穗轴(17)间的纵向作用力F_g≤碰撞落果风险阈值[F_g2]，表明葡萄串果(16)已经与果箱(4)底部接触，则手爪(6)停止竖直向下动作，避免葡萄串果(16)与果箱(4)底部的碰撞造成葡萄果粒脱落；

步骤五，手爪(6)的开口方向P向斜下方倾斜，同时手爪(6)向远离基座(12)的斜下方运动，直至手爪(6)与主穗轴(17)间的纵向作用力F_g≤串果躺倒安全阈值[F_g3]，表明葡萄串果(16)已安全躺倒放入果箱(4)，手爪(6)张开并返回进行下一次采收作业。