[发明专利]一种串果采摘机器人的混合式执行器及控制方法

权利要求书

1.一种串果采摘机器人的混合式执行器，其特征在于，包括视觉装置、剪刀装置以及包夹装置，

所述视觉装置包括相机以及用于夹持所述相机的相机夹具；

所述剪刀装置包括安装底板、设置在所述安装底板上的驱动装置、传动机构以及剪刀机构，所述驱动装置的输出端通过所述传动机构与所述剪刀机构连接；

所述包夹装置包括包络基座和设置在包络基座上的至少三个柔性夹爪；

所述相机夹具连接于所述驱动装置上，所述安装底板连接于所述包络基座上；

所述传动机构包括安装座、设置在所述安装座上的导轨以及滑动连接在所述导轨上的两个滑块；

所述剪刀机构包括第一刃体、铰接点以及第二刃体，所述第一刃体通过所述铰接点与所述第二刃体铰接；

所述第一刃体的尾端和所述第二刃体的尾端分别与两个所述滑块铰接，以使所述第一刃体、所述第二刃体、所述导轨以及两个所述滑块共同形成可变几何形状；所述铰接点与所述安装底板铰接；所述安装座与所述驱动装置连接，以实现所述驱动装置驱动所述安装座往复移动来改变所述铰接点与所述安装座之间的距离，从而使所述可变几何形状发生变化，实现所述第一刃体与所述第二刃体打开或剪合；

所述包络基座包括基座主体、托举机构和至少两个夹爪机构；所述安装底板连接于所述基座主体的顶部，所述基座主体的两侧均关于所述基座主体的中轴线对称设置有第一耳板以及第二耳板，所述托举机构连接于所述基座主体的底部，所述第一耳板与所述第二耳板之间形成有安装腔，所述夹爪机构转动连接于所述安装腔内，所述第一耳板上设置有用于驱动所述夹爪机构转动的舵机，所述舵机与所述夹爪机构连接；所述第一耳板与所述第二耳板均倾斜向下设置，倾角为15°-25°；通过设计所述倾角，可在所述柔性夹爪包络串果时，提供一个向上托举斜度，相对于平行的情况，能更好的贴合锥型串果，实现更好的包络效果；各个所述柔性夹爪分别连接在所述托举机构和所述夹爪机构上；各所述柔性夹爪的夹持端朝向所述相机拍摄方向设置，各所述柔性夹爪之间形成有包络空间，所述基座主体朝向所述包络空间的一侧设置有避空位；

所述混合式执行器首先通过顶部的相机对串果进行识别与定位，通过识别算法对串果进行识别，并对串果在三维空间中进行定位，并计算待夹取物体的轮廓大小，将得到的空间三维坐标点数据、物体轮廓数据传输至控制器，控制器根据所得到的三维空间数据指引所述混合式执行器到达指定的位置；

到达指定位置后，所述混合式执行器通过控制舵机正转摆开夹爪机构，待摆开夹爪机构后，舵机反转，闭合夹爪机构夹取串果，同时传输数据至控制器，控制器接收 数据后，驱动压力传感器开始工作；

在舵机驱动夹爪机构闭合的过程中，压力传感器不断地将接收到的压力数据传输至控制器，形成闭环回路，控制器选取串级PI控制监测压力数据，当压力传感器波动平缓时，舵机停止运动；

舵机停止运动时，将单个夹爪的夹取力传输至外部气源，外部气源以气动使托举机构闭合，完成托举闭合动作；

当夹取-托举动作完成后，传输信号至控制器，控制器传递信号至剪刀装置，剪刀装置以驱动装置驱动剪刀机构完成整个剪梗动作；

所述托举机构与所述基座主体连接；各个所述夹爪机构分别通过舵机与所述基座主体连接，以实现所述舵机带动所述夹爪机构转动，从而使与所述夹爪机构连接的所述柔性夹爪转动实现位置调整；

所述基座主体远离所述包络空间的一侧连接有末端执行器连接件。