[发明专利]小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器及其采摘方法

权利要求书

1.一种小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器，其特征在于它包括柔性手指(1)、手指关节(2)、基座(3)和仿生喉管(4)，手指关节(2)包括连接块(5)、上连杆(2.1)、上紧固环(6)、柔性波纹管(7)、下紧固环(8)、下连杆(2.2)和滑台气缸(9)；柔性手指(1)为V形结构，柔性手指(1)的表面设置薄膜压力传感器；柔性手指(1)的底部通过T形槽与连接块(5)连接；多个手指关节(2)均匀分布于基座(3)的周向，手指关节(2)通过螺钉安装在基座(3)上；连接块(5)与上连杆(2.1)通过螺钉螺母固定，上连杆(2.1)与下连杆(2.2)通过销钉连接，下连杆(2.2)通过螺钉固定安装在滑台气缸(9)上；上连杆(2.1)下部和下连杆(2.2)上部均有凸台结构，柔性波纹管(7)上端通过上紧固环(6)固定在上连杆凸台上，下端通过下紧固环(8)固定在下连杆凸台上；下连杆内部开有气道，一端经下连杆凸台与柔性波纹管相连，另一端接气管与气源相连；常压状态下柔性波纹管(7)呈压缩状，正压状态下柔性波纹管(7)呈直立状，柔性波纹管(7)在缩伸过程中带动上连杆(2.1)向内旋转，进而带动柔性手指(1)向内抓拢形成果实包络；滑台气缸(9)包括收缩和伸出状态，伸出过程中带动柔性手指(1)下拉实现摘取动作；

基座(3)的中间设有孔洞，基座(3)与仿生喉管(4)组成吞咽管道；所述仿生喉管(4)为圆筒腔体结构，其侧壁设有气嘴，连接气管由气源供气，仿生喉管的水平剖面在常压状态下为椭圆形，负压状态下为圆形。

2.根据权利要求1所述的一种小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器，其特征在于所述柔性手指(1)为V形鳍条结构。

3.根据权利要求1所述的一种小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器，其特征在于所述柔性手指(1)、柔性波纹管(7)、仿生喉管(4)的材质为硅胶材料。

4.根据权利要求1所述的一种小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器，其特征在于所述手指关节(2)、基座(3)为光敏树脂材料。

5.根据权利要求1所述的一种小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器，其特征在于所述柔性手指(1)与上连杆(2.1)之间夹角为15°。

6.根据权利要求1所述的一种小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器，其特征在于所述滑台气缸(9)行程为30mm。

7.一种小型球形水果抓吸式采摘末端执行器的采摘方法，基于权利要求1-6任一项所述的一种小型球形水果柔性抓吸式采摘末端执行器，其特征在于它包括以下步骤：

S1、果实定位

视觉传感器拍摄果实图像，经图像处理获取果实空间三维坐标，机械臂规划路径将末端执行器送至指定位置；滑台气缸(9)始终处于回缩位置，柔性波纹管(7)内部处于常压状态；

S2、形成包络

末端执行器送至指定位置后，柔性波纹管(7)开始充气，手指关节(2)弯曲带动柔性手指(1)逐渐贴附于小型球形水果表面，直至柔性手指(1)表面薄膜压力传感器检测到最大压力等于设定值，停止充气，形成包络抓取；

S3、果实下落

柔性手指(1)表面薄膜压力传感器检测到最大压力等于设定值后，柔性波纹管(7)保持S2阶段的充气气压，滑台气缸(9)动作至伸出状态，柔性手指(1)底部空间扩大，果实下落，穿过基座(3)下方的孔洞，落至仿生喉管(4)处；

S4、夹爪打开

仿生喉管(4)处接触传感器检测到果实后，改变气源输出仿生喉管(4)由正压状态切换至负压状态实现果实下落；同时柔性波纹管(7)恢复常压状态，同时电磁阀换向，滑台气缸(9)缩回，整个装置回到S1状态，等待下一次采摘。