[发明专利]一种果实平留梗采摘的机器人末端执行器及作业方法

权利要求书

1.一种果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，包括：

圆筒环形气囊机构，包括圆筒(6)和环形气囊(7)，环形气囊(7)滑动连接在圆筒(6)内壁，环形气囊(7)与气动系统相连，在气动系统的作用下，环形气囊(7)能够处于膨胀状态或收缩状态；

球面双指机构，包括两1/4球面指(1)和球面指电机(3)，两1/4球面指(1)形状相同，对称安装于圆筒(6)的上管口，球面指电机(3)通过齿轮机构驱动两1/4球面指(1)开合；

摆刀机构，包括半圆条形摆刀(4)和摆刀电机(13)，半圆条形摆刀(4)安装在圆筒(6)上管口，半圆条形摆刀(4)由摆刀电机(13)驱动；所述半圆条形摆刀(4)位于一对1/4球面指(1)的外侧；

所述1/4球面指(1)的外壁上安装有限位开关(11)。

2.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，所述齿轮机构为两相互啮合的球面指齿轮(16)和电机轴齿轮(17)，球面指电机(3)与电机轴齿轮(17)连接，电机轴齿轮(17)与一球面指齿轮(16)啮合，球面指齿轮(16)安装在两1/4球面指(1)的同一端。

3.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，所述半圆条形摆刀(4)的回转轴线同时与圆筒(6)中心线、两1/4球面指(1)的回转轴线垂直，两1/4球面指(1)的回转轴线平行且与圆筒(6)中心线垂直。

4.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，沿1/4球面指(1)回转轴线的投影面内，限位开关(11)的安装位置与开口(15)的夹角为θ，且限位开关(11)的安装位置位于半圆条形摆刀(4)初始状态的远端，开口(15)为两1/4球面指(1)闭合状态相对的位置。

5.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，所述圆筒(6)的内径R满足：k₁R_max≤R≤k₂R_max，其中R_max为采摘期该品种水果的最大果实半径，k₁、k₂为系数。

6.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，所述环形气囊(7)在收缩状态的环形内孔半径为R_b，R_b满足：R_b≥1.1R_max，其中R_max为采摘期该品种水果的最大果实半径。

7.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，所述环形气囊(7)的水平中心线到圆筒(6)上管口面的距离D满足：

其中，R_min为采摘期该品种水果的最小果实半径，R_max为采摘期该品种水果的最大果实半径，R为圆筒(6)内径，R_a为环形气囊(7)在膨胀状态A₁的环形内孔半径，ε为环形气囊(7)与果实(14)挤压产生的径向变形量。

8.根据权利要求4所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器，其特征在于，两1/4球面指(1)的张开状态，使两开口(15)之间的间隙为B，且B≥2R_max+B₀，其中，R_max为采摘期该品种水果的最大果实半径，B₀为适应机器人视觉与末端定位的误差。