[发明专利]一种半自动化辅助柔性草莓采摘机构

权利要求书

1.一种半自动化辅助柔性草莓采摘机构，其特征在于：包括背部动力箱、手持杆、用于模仿腕部动作的腕部仿形机构、用于动作传动的中部仿形齿轮变速箱结构和用于草莓采摘的匍匐茎切断机构，所述背部动力箱通过柔性连杆与所述手持杆的后端连接，所述腕部仿形机构安装在手持杆的后部，所述中部仿形齿轮变速箱结构可前后滑动的安装在手持杆的中部上，所述匍匐茎切断机构安装在所述手持杆的前端，所述腕部仿形机构通过第一拉线与中部仿形齿轮变速箱结构连接，所述中部仿形齿轮变速箱结构通过第二拉线与所述匍匐茎切断机构连接；

所述背部动力箱内设有供电装置和气泵，所述供电装置与气泵连接；

所述匍匐茎切断机构包括用于切断草莓茎的切断机构和用于吸附草莓的三段缓冲式吸头，所述三段缓冲式吸头包括安装框架、缓冲弹簧、V型硅胶缓冲片、海绵吸附头和用于检测海绵吸附头变形量的光电传感器，所述光电传感器安装在海绵吸附头上，所述海绵吸附头安装在负压气管的前端上，所述负压气管的前部安装在所述安装框架上，所述负压气管的后端与所述气泵连接，所述海绵吸附头的中心处设有中心孔，且该中心孔与所述负压气管连通，所述V型硅胶缓冲片位于安装框架与海绵吸附头之间，且套装在所述负压气管上，所述缓冲弹簧套装在负压气管上，其前端与所述V型硅胶缓冲片连接，其后端与安装框架连接；

所述腕部仿形机构包括底座、上约束板、下约束板、滑动轴承、手柄、手柄转板、纵杆、用于控制气泵开关的气泵控制按钮、用于控制切断机构剪切开关的剪切控制按钮、模式切换控制按钮和PCB控制板，所述底座固定安装在手持杆上，所述上约束板的后部设有通孔，在该通孔的前后两侧分别设有与其连通的缺口，所述下约束板的结构与所述上约束板的结构相同，所述下约束板固定在所述底座上，所述上约束板通过螺栓与所述下约束板连接，所述手柄转板可左右、上下转动的安装在所述上约束板与下约束板之间，所述手柄转板的后部上也设有通孔，在该通孔的左右两侧分别设有对称布置的横杆结构，所述滑动轴承的下端安装在下约束板的通孔内，所述滑动轴承的上端安装在所述手柄转板的通孔内，所述纵杆自上而下依次穿过上约束板的通孔、手柄转板的通孔、滑动轴承和下约束板的通孔，所述手柄的下端铰接在手柄转板的前端上，所述纵杆的上部通过手柄连杆与所述手柄的下部铰接；所述手柄转板的横杆结构的左右两端和纵杆的上下两端分别与一根第一拉线连接，四根第一拉线分别与所述中部仿形齿轮变速箱结构连接；

所述剪切控制按钮和模式切换控制按钮安装在手柄的侧面上，所述气泵控制按钮安装在手柄的顶部上，所述气泵控制按钮、剪切控制按钮、模式切换控制按钮、光电传感器分别与PCB控制板连接，所述PCB控制板分别与供电装置、气泵和切断机构连接；

在手动模式下，通过气泵控制按钮、剪切控制按钮分别控制气泵、切断机构的开关；当按下模式切换控制按钮切换到半自动模式下时，气泵控制按钮切断，移动匍匐茎切断机构到待采摘草莓附近，吸附草莓后，光电传感器检测到海绵吸附头变形，自动切断气泵上的供电，按动剪切控制按钮将草莓茎切断，待草莓自然脱离海绵吸附头落入收集盒中时，光电传感器检测到海绵吸附头变形消失，切断机构复位；

所述切断机构包括电磁推杆、滑轨、连杆组件、刀头组件和压线杆，所述电磁推杆通过推杆复位弹簧安装在安装框架的后部上，所述滑轨位于所述电磁推杆的前方安装在安装框架的前部上，所述连杆组件包括左连杆臂、右连杆臂、横连杆和竖连杆，所述左连杆臂和右连杆臂左右对称的布置在滑轨的左右两侧，且左连杆臂和右连杆臂的下端分别与安装框架铰接，所述左连杆臂与右连杆臂的上端通过横连杆连接，所述竖连杆的上端与横连杆的中部铰接，所述竖连杆的下端与滑块铰接，所述滑块与所述滑轨形成前后滑动副，所述电磁推杆的前端与滑块连接；所述PCB控制板与所述电磁推杆连接；

所述刀头组件包括刀片滑动架和两个刀刃相对布置的刀片，所述刀片滑动架固定在左连杆臂和右连杆臂的上端，且与连杆组件形成倒L型结构，两个刀片的控制柄一端可滑动的安装在刀片滑动架上，两个刀片之间还设有刀片复位弹簧，两个刀片的控制柄一端通过第三拉线连接，第四拉线的上端与第三拉线的中部连接，所述第四拉线的下端与滑轨连接，所述压线杆位于所述第四拉线的正下方且固定在安装框架上；

在两个刀片将草莓茎夹持，同时处于剪切位置时，第四拉线刚好压在压线杆上，使得第四拉线拉紧，带动两个刀片之间的闭合，从而实现剪切动作；

所述手持杆为伸缩杆。

2.如权利要求1所述的一种半自动化辅助柔性草莓采摘机构，其特征在于：所述中部仿形齿轮变速箱结构包括八个齿轮箱和八个联动齿条，八个齿轮箱四个一组，每组四个齿轮箱分别在上下、左右四个方向布置一个，且同时安装在基座上，基座套装在手持杆上且与手持杆形成前后滑动副；一个联动齿条对应一个齿轮箱，位于后方的四个联动齿条的后端分别与四根第一拉线连接，位于前方的四个联动齿条的前端分别与四根第二拉线的后端连接，四根第二拉线的前端分别与四角连接片的四角连接，四角连接片安装在所述手持杆的前端，且通过连接件与安装框架的后端连接；

每个齿轮箱包括齿轮箱体以及安装在齿轮箱体内的第一锥齿轮、第二锥齿轮和大齿轮，所述第一锥齿轮安装在第一锥齿轮轴上，第一锥齿轮轴沿着前后方向可转动的安装在齿轮箱体上，所述第二锥齿轮安装在第二锥齿轮轴上，所述第二锥齿轮轴与第一锥齿轮轴十字交错布置且可转动的安装在齿轮箱体上，所述大齿轮固定安装在所述第二锥齿轮轴上且与相应的联动齿条啮合；两组齿轮箱同一侧的第一锥齿轮轴通过软轴连接。