[发明专利]基于柔性抓持与夹剪一体的果蔬采摘执行器及其采摘方法

说明书

本发明提供了一种基于柔性抓持与夹剪一体的果蔬采摘执行器，其特征在于：包括夹剪机构和抓持机构；夹剪机构包括相互铰接的剪刃一和剪刃二，以及联合轴；剪刃一开设有导向槽，剪刃二开设有活动槽；导向槽与活动槽成夹角；联合轴可活动地设置在导向槽与活动槽的叠合处；剪刃一设有剪切驱动装置；联合轴与剪切驱动装置连接；剪刃一靠近抓持机构的一侧设有夹持件一，剪刃二靠近抓持机构的一侧分别设有夹持件二；抓持机构包括抓持基座和至少两个软体手指；抓持基座与剪刃一连接。该果蔬采摘执行器可提高工作效率，减少劳动成本，提高果蔬无损采摘率，提供足够剪切力剪断果梗。本发明还提供一种上述果蔬采摘执行器的采摘方法。

技术领域

本发明涉及果蔬采摘技术领域，更具体地说，涉及一种基于柔性抓持与夹剪一体的果蔬采摘执行器及其采摘方法。

背景技术

我国是荔枝、葡萄等串型水果的主要生产国，但在这些串型水果采摘过程中，我们依旧主要依靠人工采摘，劳动程度较大，占用一定的人工费用。而随着人口老龄化及劳动力的减少，水果的无损、及时采摘等问题也逐渐浮现。在机器人技术等智能工业的不断发展成熟、“工业4.0”的提出以及“中国制造2025”等政策的先后提出及深化的同时，制造业无不发生着深刻的变革，机器人正逐步取代人力劳动。若将机械手应用于串型水果采摘，则可以实现对水果的机械化、自动化和智能化采摘，有效地改善农业生产环境，促进农业科技的进步。

中国发明专利《串型水果采摘机器人的末端执行器》(公开号：CN106233938A)公开了一种串型水果采摘机器人的末端执行器，此执行器主要包括托举机构、夹持机构和剪断机构，通过夹持机构夹持果梗，当夹持力到达预设值时，启用托举机构，托举到位后启用剪断机构。但是该执行器的剪断机构采用舵机，在稍大的果梗直径下可能出现剪切力不够的情况。此外，该执行器的托举机构采用托盘方式对串果进行托举，串果落入托盘的过程中容易受到损伤，影响串果品质。

软体手指以柔性材料在特殊工艺下浇筑成型；通过气路向软体手指充气或吸气，在其柔性材料的特性下软体手指可实现对不同形状、尺寸的物体的自适应抓握。因此，软体手指是实现串果采摘过程中对串果进行承托的理想方案。但是，现有带有软体手指的柔性夹爪，手指基座固定，软体手指不能根据串果特性而灵活地变换位置，因此限制了软体手指托举串果时对串果的保护效果。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的一个目的在于提供一种基于柔性抓持与夹剪一体、可提高工作效率、减少劳动成本、提高果蔬无损采摘率、提供足够剪切力剪断果梗的果蔬采摘执行器。本发明的另一个目的在于提供一种上述果蔬采摘执行器的采摘方法，该方法可提高工作效率，减少劳动成本，提高果蔬无损采摘率，提供足够剪切力剪断果梗。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于柔性抓持与夹剪一体的果蔬采摘执行器，其特征在于：包括夹剪机构和抓持机构；

所述夹剪机构包括相互铰接的剪刃一和剪刃二，以及联合轴；剪刃一开设有导向槽，剪刃二开设有活动槽；导向槽与活动槽成夹角，且导向槽与活动槽部分叠合；所述联合轴可活动地设置在导向槽与活动槽的叠合处；

所述剪刃一设有剪切驱动装置；联合轴与剪切驱动装置连接，以实现剪切驱动装置带动联合轴沿导向槽长度方向移动，从而联合轴带动剪刃二绕剪刃一与剪刃二铰接点转动实现剪合或打开；所述剪刃一靠近抓持机构的一侧设有夹持件一，剪刃二靠近抓持机构的一侧分别设有夹持件二；

所述抓持机构包括抓持基座和设置在抓持基座上的至少两个软体手指；抓持基座与剪刃一连接。