[实用新型]一种果梗夹剪式采摘机器人末端执行器

说明书

本实用新型公开了一种果梗夹剪式采摘机器人末端执行器，包括机架、滑台气缸、齿条、不完全齿轮、复位拨销、刀架、刀片、夹指、中心轴以及夹指弹簧驱动组件；所述滑台气缸固定在机架上，滑台气缸的滑台与齿条固联，不完全齿轮以中心轴为转动支撑与齿条配合传动，刀架与不完全齿轮固联，复位拨销一端固定在不完全齿轮上，另一端插入夹指的弧形滑槽中，夹指夹持力由夹指弹簧驱动组件的拉簧拉力提供。最终，夹指会先于刀片完成夹持果梗，刀片在滑台气缸的驱动下实现剪断果梗。本实用新型使用气缸即可完成果梗的夹持和剪断，并能在剪断果梗后实现果梗的可控夹持，防止剪断即果实掉落，具有控制简单、通用性强、重量轻、成本低等优点。

技术领域

本发明属于农业果蔬自动化采摘设备技术领域，尤其涉及一种果梗夹剪式采摘机器人末端执行器。

背景技术

近年来，随着农业自动化的不断推进，农业果蔬采摘机器人逐渐成为机器人领域内国内外研究开发的热点，其相关技术与样机在国内外已取得不少成果，但大部分多停留在实验室应用阶段，距离商品化还存在很大差距。其主要原因之一在于末端执行器的研制难度较高，主要要求包括：1）、重量轻，避免繁冗的传动机构，保证整体结构的紧凑性和可靠性，提高末端执行器避障性能；2）、选用通用机械电气元器件，降低元件成本，缩短商品化进程；3）、高采摘成功率和效率，要求末端执行器采摘动作要有效且迅速；4）、避免采摘过程中损伤果实；5）、提高末端执行器的通用性，具有多种果实的采摘的作业能力。

如专利公开号为CN109792885A的《猕猴桃采摘机器人末端执行器》中，其结构包括外壳、内壳、步进电机、复位电机和调整电机；其中，外壳包括左右滑道，内壳的两侧壁与左右滑道滑动配合，调整电机设于内壳的一侧，调整电机的转轴连接有左右旋丝杠副，左右旋丝杠副设于内壳的两侧壁之间，内壳的两侧壁之间还设有撑杆。该末端执行器存在结构占空间体积较大，影响末端执行器的避障性能，同时全部采用电机驱动进行果实的夹持，增加了夹持力的控制难度和系统复杂性。又如专利公开号为CN208258442U的《一种球形果蔬采摘机器人的末端执行器》中，通过真空泵将真空吸盘抽成真空吸附待采摘果蔬,真空吸盘上的第一压力传感器反馈真空吸盘的负压信息，同时第一直线电机和第二直线电机分别通过拉伸或压缩第一弹簧和第二弹簧，从而使得第一仿形手指和第二仿形手指外扩或内收，实现对不同尺寸果蔬的夹持，并且第一仿形手指和第二仿形手指上的第二压力传感器对夹持力进行反馈，液压缸驱动剪叉伸缩杆端部的剪刀对果梗进行剪切。该末端执行器采用了真空负压原理吸附果实、直线电机配合传感器夹持果实和液压缸驱动剪刀剪切果实，动力类型较为繁冗，系统略显复杂，不利于其实用化推广。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提供一种控制简单、结构紧凑小巧，通用性强、重量轻、成本低、利单个驱动件完成对果梗夹持和剪断的气动夹剪式采摘机器人末端执行器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种果梗夹剪式采摘机器人末端执行器，包括机架、滑台气缸、齿条、不完全齿轮、复位拨销、刀架、刀片、夹指、中心轴以及夹指弹簧驱动组件；所述的滑台气缸与机架固定连接，滑台气缸的一侧与齿条的下部固联，齿条的齿面指向滑台气缸并位于滑台气缸的滑台上侧；所述的中心轴通过螺钉与机架固联并位于滑台气缸的上方；所述的不完全齿轮套接于中心轴上，不完全齿轮与所述齿条的齿面相啮合；所述不完全齿轮的上部固定连接有刀架，刀架的前部开设有放置刀片的窄缝，所述刀片设于窄缝内通过螺钉与刀架固定连接；所述的滑台气缸驱动齿条移动时，所述的不完全齿轮以中心轴为转动支撑与所述齿条配合传动，进而带动与其连接的刀架进行旋转；所述的夹指设于不完全齿轮与机架之间并套接于所述中心轴上，所述复位拨销的一端固定在不完全齿轮上，另一端穿过不完全齿轮并插入夹指中；所述夹指的初始张开角度小于夹指与刀片的初始角度；所述的夹指弹簧驱动组件位于机架的背面，由支撑螺钉、拉簧和固定点螺钉组成；所述的支撑螺钉位于机架背面的上部，支撑螺钉的一端穿过机架与所述夹指固定连接，所述的固定点螺钉位于支撑螺钉的下方并与机架固联，所述的拉簧的一端勾绕于固定点螺钉上，另一端勾绕在支撑螺钉上。