[发明专利]一种串番茄粒采机械手及方法

说明书

本发明涉及果蔬自动化采摘技术领域，涉及一种串番茄粒采机械手及方法。串番茄粒采机械手通过竖直布置的安装架安装于番茄采摘机器人的机械臂的手腕法兰上，通过双目识别相机和控制系统获取采摘对象的空间位置；双目识别相机通过螺钉固接在安装架上，用于采集采摘场景的图像并发送至控制系统，由控制系统计算得到采摘对象的空间位置，再驱动串番茄粒采机械手执行相关采摘动作；串番茄粒采机械手包括丝杠螺母、丝杠、限位套筒、拉杆连接盘、手腕连接盘、预紧螺旋弹簧、主动轴、气缸和抓持手爪；抓持手爪包括三个抓持手指，抓持手指包括弹性钢片、手指拉杆和软胶指腹。本发明实现对串番茄果粒的柔性抓持，减少对果粒的损伤，提高采摘效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及果蔬自动化采摘技术领域，尤其涉及一种串番茄粒采机械手。

背景技术

番茄是世界上重要的农作物之一，我国也是种植番茄面积广泛的国家。在番茄大面积种植的情况下，通常采用温室大棚或者高架种植的方式种植。这样种植出的番茄产量更高、灌溉和施肥更加方便快捷、阳光的利用率也能有效提高。然而在番茄成熟时需要耗费大量的劳动力才能顺利完成采摘，机械化、自动化的程度不足，目前的人工采摘方法已经无法满足我国现在番茄产业化的发展需求。研究番茄自动化采摘装备，能够有效提高番茄采收的效率，减少了劳动力的消耗，对扩大种植规模、建立高效的产业模式具有良好的促进作用。要想提高劳动生产率，大面积解放手工采摘的现状，采摘机械化势在必行。

现有的串番茄采摘装置多采用按整串采摘的方式；但由于光照等问题，整串串番茄的每个果粒不能同时成熟，因此按粒单采方式可以保证收获成熟度一致的串番茄果粒。而且按整串采摘方法主要是通过视觉的方式检测果梗的位置和姿态，但被剪切的果梗部分较短，尺寸较小，对识别相机的硬件要求较高，果梗不易检测，且果粒位于主茎的前侧和后侧时，果梗并不能完全检测到，严重影响串番茄采摘的准确性和效率。

现有的粒采执行末端，还存在着会损伤果粒、采摘效率比较低等问题，因此，亟需一种高效低损伤率的串番茄粒采机械手。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种串番茄粒采机械手及方法，实现对串番茄果粒的柔性抓持，减少对果粒的损伤，提高采摘效率和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种串番茄粒采机械手，通过竖直布置的安装架1安装于番茄采摘机器人的机械臂14的手腕法兰上，通过双目识别相机9和控制系统获取采摘对象的空间位置；所述双目识别相机9通过螺钉固接在安装架1上，用于采集采摘场景的图像并发送至控制系统，由控制系统计算得到采摘对象的空间位置，再驱动串番茄粒采机械手执行相关采摘动作。

所述串番茄粒采机械手包括丝杠螺母2、丝杠3、限位套筒5、拉杆连接盘6、手腕连接盘7、预紧螺旋弹簧8、主动轴10、气缸13和抓持手爪。

所述气缸13固定安装于安装架1的后端，气缸13的气缸轴12通过联轴器11与主动轴10连接；所述丝杠螺母2通过螺钉固接在安装架1的前端面上；所述丝杠3螺纹连接在丝杠螺母2内部，构成丝杠副；所述手腕连接盘7通过螺钉固接在丝杠3的前端面上；所述丝杠螺母2与手腕连接盘7之间安装有预紧螺旋弹簧8；所述限位套筒5通过螺钉固接在手腕连接盘7的前端面上，限位套筒5的筒壁上均匀设有三个与其轴向平行的滑槽；所述拉杆连接盘6布置在限位套筒5内，拉杆连接盘6与依次穿过安装架1、丝杠螺母2、丝杠3、手腕连接盘7并插入限位套筒5内的主动轴10的前端固接；拉杆连接盘6设有三个与限位套筒5的滑槽一一对应的安装耳，所述安装耳位于滑槽内，并能够自由滑动。

所述抓持手爪包括三个抓持手指4，所述抓持手指4包括弹性钢片41、手指拉杆42和软胶指腹43；所述弹性钢片41的末端固接在手腕连接盘7上，所述软胶指腹43的末端固接在限位套筒5的前端，所述弹性钢片41的首端与软胶指腹43的首端固接；所述手指拉杆42的两端分别与弹性钢片41的中部和拉杆连接盘6的安装耳铰接。

所述滑槽的长度为限位套筒5的长度的2/3。