[发明专利]一种柔顺包络式小浆果采摘机械爪及果实采摘方法

权利要求书

1.一种柔顺包络式小浆果采摘机械爪，其特征在于，包括柔顺手指部分和驱动控制部分；其中：

柔顺手指部分包括“梁-梁”接触的并联柔顺指和上法兰，“梁-梁”接触的并联柔顺指包括至少3组相配合的变形内梁和变形外梁，其中变形外梁为直梁，变形内梁投影呈花瓣状；变形内梁下端固定于上法兰的内梁固定槽中，变形内梁上端与变形外梁连接，变形外梁下端在上法兰的外梁导向槽中上下移动；

驱动控制部分包括丝杆、丝杆电机、下法兰、移动滑块和多根直线导轨，丝杆电机与下法兰固定连接；直线导轨的数量与并联柔顺指中相配合的变形外梁与变形内梁的组数相同，每根直线导轨的一端与下法兰固定连接；移动滑块嵌有与直线导轨数量相同的直线轴承和一个位于中心的丝杆螺母，丝杆螺母将丝杆电机的旋转运动转换成直线运动，在直线导轨与直线轴承的约束下，移动滑块上下平移运动，并带动变形外梁的下端在上法兰的外梁导向槽约束下做上下平移运动；

变形外梁为驱动梁，与移动滑块连接；变形内梁为被动梁；当移动滑块往上运动时，变形内梁、变形外梁因“梁-梁”接触约束均产生向内变形，花瓣状的变形内梁在向内变形时相邻变形内梁之间的左右侧面曲线呈现相接的状态，使机械爪呈现“笼”式包络闭合状态；当移动滑块往下运动时，变形内梁、变形外梁因“梁-梁”接触约束均产生向外变形而使机械爪张开。

2.根据权利要求1所述的柔顺包络式小浆果采摘机械爪，其特征在于，变形内梁上端与变形外梁通过面接触方式连接而产生“梁-梁”接触约束。

3.根据权利要求1所述的柔顺包络式小浆果采摘机械爪，其特征在于，并联柔顺指中相配合的变形内梁和变形外梁设有5组。

4.根据权利要求1所述的柔顺包络式小浆果采摘机械爪，其特征在于，变形内梁和变形外梁的材质为弹性薄片。

5.根据权利要求4所述的柔顺包络式小浆果采摘机械爪，其特征在于，变形内梁和变形外梁采用0.5mm厚PET弹性塑料片材料。

6.基于权利要求1所述柔顺包络式小浆果采摘机械爪的果实采摘方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先定位浆果位置；

S2、然后使机械爪包络浆果，当浆果位于机械爪的包络腔中心时，通过丝杆电机控制变形内梁和变形外梁向内弯曲，使并联柔顺指闭合以夹持果柄，再通过拉拽使浆果与母枝分离。

7.根据权利要求6所述的果实采摘方法，其特征在于，步骤S2中机械爪与果实的接触状态包括三种：

无接触状态：并联柔顺指在闭合过程夹紧果柄拉拽，果实在包络腔内悬空，果实与机械爪内部无接触；

弱接触状态：并联柔顺指触碰果柄使果实提前脱落，果实落入包络腔中，靠自重与机械爪内侧接触；

强接触状态：当果实成熟度较低，果柄分离力较大，在拉拽果柄过程中，并联柔顺指与果柄产生滑动，使果实表面与并联柔顺指内侧产生强接触拉拽接触状态。

8.根据权利要求6所述的果实采摘方法，其特征在于，步骤S1通过机器视觉系统定位浆果位置。