[发明专利]一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器

说明书

一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，包括壳体、传动机构、抓取机构和剪切机构。壳体由上层、中层、下层夹板和挡板组成；连杆机构拓扑结构由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、左连杆和右连杆组成，第一、二、三和四连杆首尾铰接形成菱形连杆结构，菱形连杆结构的尾部铰接点与推板的前部铰接，菱形连杆结构的左侧铰接点与左连杆尾部铰接，菱形连杆结构的右侧铰接点与右连杆尾部铰接；抓取机构由弧形球体结构、左弧形球体夹片和右弧形球体夹片组成；剪切机构装在壳体上，刀刃口位于弧形球体内壳上方，与抓取机构实现联动。本发明结构简单、紧凑，可靠性强，使用单一直线驱动装置就可完成柑橘果实的抓取和剪切作业，提高了采摘效率。

技术领域

本发明涉及水果采摘领域，特别是一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器。

背景技术

柑橘在我国广西地区的山林中有大面积种植，但目前柑橘采摘多以人工采摘为主，存在采摘效率低下、柑橘果实质量在采摘过程中难以保证等问题。

采摘末端执行器的设计对果实采摘有着至关重要的作用，简单、可靠的果实采摘末端执行器是当前农机采摘装置的首选。但目前通用的采摘末端执行器普遍存在着成本高、易损伤果实表皮等缺陷。因此，如何能够保证在不损伤果实表皮的前提下，低成本且有效地完成果实采摘是采摘末端执行器设计的一个难点。

实际中，经常存在多个柑橘果实簇状相连的情况，通用的采摘末端执行器无法完成在上述情况下对果实的精准抓取，抓手很容易触碰损伤其他果实的表皮。另外，柑橘采摘通常需要两个作业动作，一是抓取果实，二是剪断果梗，分别对应末端执行器的抓取机构和剪切机构。低成本的要求下，采摘末端执行器通常采用单一动力源的方式来驱动剪切机构剪断果梗，而使抓取机构被动地抓取果实，从而实现柑橘果实的采摘。

例如，公开号为CN109328642A的中国发明专利就公开了一种柑橘采摘人体辅助末端执行器，包括传动机构、切割机构和抓取机构，传动机构包括第一主轴、第二主轴、直齿圆锥齿轮对、第三主轴、第四主轴以及3对交错斜齿轮对；切割机构包括圆形锯片；抓取机构包括大抓取爪、小抓取爪以及夹板。该方案通过三根机械爪将柑橘果柄梳理至圆形锯片，通过电机作为动力源，经过转轴、一对直齿圆锥齿轮和三对交错齿轮将动力传递到圆形锯片，通过圆形锯片的转动来将柑橘的果柄割断。

上述方案的柑橘采摘人体辅助末端执行器，基本解决了低成本要求下对柑橘完成抓取和剪切两个动作的问题。但是，其操作方法具体为，采用固定的三根机械爪被动地将柑橘果柄梳理至圆形锯片周围，再由剪切机构完成剪切。如此作业存在以下技术问题：首先，抓取机构的宽度大于柑橘果实直径，容易造成抓取机构与所需抓取的柑橘果实周围的其他果实相干涉，进而对其他果实的表皮造成损伤；其次，切割机构完成切割之后抓取机构无法保证柑橘果实不滑落至地面造成果实损伤；最后，传动机构采用大量的齿轮传动的形式，机构庞大且较为复杂。因此，现有柑橘采摘末端执行器存在无法综合实现在单一动力源低成本的条件下，精确抓取果实且不损伤其他果实以及剪切完后果实滑落摔伤的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种多连杆结构的柑橘采摘末端执行器，其能够在单一动力源、不损伤抓取果实以及其他果实的前提下高效地完成柑橘的采摘。