[发明专利]果实姿态可调的采摘机器人末端执行器及收获方法

权利要求书

1.果实姿态可调的采摘机器人末端执行器，其特征在于：包括机架（5）、托板（10）、带轮固定机构、姿态调整机构和夹持调节机构，带轮固定机构的数量为两个，带轮固定机构安装在机架（5）和托板（10）之间，姿态调整机构固定在带轮固定机构上，带轮固定机构用于固定带轮，夹持调节机构固定在托板（10）的底部，夹持调节机构用于调整两个带轮固定机构之间的间距；

所述姿态调整机构包括夹持带和夹持电机，夹持带和夹持电机的数量均为四个，四个夹持带分别是左上夹持带（13）、左下夹持带（14）、右上夹持带（15）、右下夹持带（16），左上夹持带（13）、左下夹持带（14）、右上夹持带（15）、右下夹持带（16）分别由左上夹持电机（17）、左下夹持电机（18）、右上夹持电机（19）、右下夹持电机（20）控制；

每个所述带轮固定机构的两端分别固定有两个夹果轮（1）和两个主动轮（2），每个夹果轮（1）和主动轮（2）套有一条夹持带，主动轮（2）与夹持电机连接，夹持电机用于驱动主动轮转动，主动轮（2）负责驱动夹持带运行，夹果轮（1）用于支撑四条夹持带；

所述带轮固定机构包括两个位于夹果轮（1）和主动轮（2）上下两层的带轮浮动板（3），夹果轮（1）的轮轴和主动轮（2）的轮轴通过两个带轮浮动板（3）进行固定；

所述夹果轮（1）轴心固定在带轮浮动板（3）上，可以绕轴心自由转动；

所述带轮固定机构上设有转轴，转轴的两端分别安装在托板（10）和机架（5）上，带轮浮动板（3）通过转轴连接托板（10）和机架（5），带轮浮动板（3）绕转轴在托板（10）和机架（5）之间摆动。

2.如权利要求1所述的果实姿态可调的采摘机器人末端执行器，其特征在于：所述托板（10）上开设有漏果孔（21），漏果孔（21）连接有运输管（12），运输管（12）位于托板（10）底部；

所述漏果孔（21）远离末端执行器开口一侧设有压板（11），压板（11）固定在托板（10）上，压板（11）用于调整果实的运动方向，使其进入运输管（12），运输管（12）用于运输果实。

3.如权利要求1所述的果实姿态可调的采摘机器人末端执行器，其特征在于：所述夹持调节机构包括扭簧（6），带轮固定机构通过扭簧（6）安装在机架（5）上，两个所述带轮固定机构之间安装有剪刀（4），剪刀（4）固定在机架（5）上，剪刀（4）用于剪断果梗。

4.如权利要求1所述的果实姿态可调的采摘机器人末端执行器，其特征在于：所述夹持调节机构还包括张紧绳（8）、开口电机（9）和导向块（7），张紧绳（8）为两根，导向块（7）固定在托板（10）前端底部，开口电机（9）固定在托板（10）底部，位于导向块（7）后方，两根张紧绳（8）的一端均和夹果轮（1）轴线相连，经过导向块（7）改变连接方向，另一端与开口电机（9）转轴相连，通过开口电机（9）的转动拉动张紧绳（8），使带轮浮动板（3）绕转轴转动。

5.果实姿态可调的采摘机器人末端执行器的采收方法，其特征在于：所述采收方法应用于如权利要求1-4中任意一权利要求所述的果实姿态可调的采摘机器人末端执行器中，所述采收方法包括以下步骤：

步骤1，调节开口间隙：当采摘大小不同的果实时，通过夹持调节机构调节末端执行器开口大小，当果实体积较小时，开口电机（9）正向转动，拉紧张紧绳（8），带轮浮动板（3）绕轴转动，减小末端执行器开口间隙；当果实体积较大时，开口电机（9）反向转动，松开张紧绳（8），带轮浮动板（3）绕轴反向转动，末端执行器开口增大；

步骤2，调整果实姿态：根据果实姿态的不同，姿态调整机构中夹持带和夹持电机动作来对果实进行姿态调整；

步骤3，采摘过程：左右两组夹持带之间不同方向运行，四个夹持电机运行速度一致，四条夹持带和果实之间保持相对静止，将果实向后拉动，当果梗经过剪刀（4）时，果梗被剪断，而果实在四条夹持带的作用下继续向后输送；

步骤4、完成收获：果实继续向后运动，并脱离托板（10）的支撑，在压板（11）的作用下，进入运输管（12），在重力的作用下下落，完成输送。

6.如权利要求5所述的果实姿态可调的采摘机器人末端执行器的采收方法，其特征在于：所述步骤2中调整果实姿态的具体步骤如下：

步骤2.1，当果梗偏向左前方时，左上夹持电机（17）和左下夹持电机（18）静止，右上夹持电机（19）和右下夹持电机（20）同速运行，分别带动两个主动轮逆时针转动，使右上夹持带（15）和右下夹持带（16）同速运行，将果梗调整为向正前方倾斜状态；随后，左下夹持电机（18）和右下夹持电机（20）静止，左上夹持电机（17）顺时针运行，右上夹持电机（19）逆时针运行，二者运行速度一致，带动左上夹持带（13）和右上夹持带（15）同速运行，将果梗调整为竖直状态；

步骤2.2，当果梗偏向右前方时，右上夹持电机（19）和右下夹持电机（20）静止，左上夹持电机（17）和左下夹持电机（18）同速运行，分别带动两个主动轮逆时针转动，使左上夹持带（13）和左下夹持带（14）同速运行，将果梗调整为向正前方倾斜状态；随后，左下夹持电机（18）和右下夹持电机（20）静止，左上夹持电机（17）顺时针运行，右上夹持电机（19）逆时针运行，二者运行速度一致，带动左上夹持带（13）和右上夹持带（15）同速运行，将果梗调整为竖直状态；

步骤2.3，当果梗偏向正前方时，左下夹持电机（18）和右下夹持电机（20）静止，左上夹持电机（17）顺时针运行，右上夹持电机（19）逆时针运行，二者运行速度一致，带动左上夹持带（13）和右上夹持带（15）同速运行，将果梗调整为竖直状态。