[实用新型]一种水果采摘机器人的末端执行器

摘要

本实用新型涉及一种水果采摘机器人的末端执行器装置，能针对生长在茂密树丛中，带有坚硬果梗的水果实施采摘。装置硬件部分中，手爪机体设计了果梗导向口和水果出料口；水果牵引装置用于将水果从树丛吸入手爪并保持水果不掉落；果梗引导装置用于将果梗推入切割器有效切割区域；果梗切割装置用于割断坚硬的果梗。装置控制部分主要控制各部件的动作顺序，保证水果采摘成功率。该装置能采摘不同着生状态下的成熟水果，结构简单，重量轻，体积小，克服了现有设计结构复杂造成机体笨重的缺点。

主权项

一种水果采摘机器人的末端执行器，其特征是，包括果实采摘硬件装置和果实采摘控制系统；所述果实采摘硬件装置由手爪机体、水果切割装置、水果牵引装置、果梗引导装置组成；1)手爪机体：手爪机体(8)为圆筒形，圆筒上部设有导向口，导向口末端设有防卡条(1)，圆筒下部设计了圆形的果实出料口(19)，圆筒后部是密封盖，和机械臂连接；2)水果切割装置：由旋转切割器(2)和切割器电机(7)组成，旋转切割器(2)固定在手爪头部上方，旋转切割器(2)由安装在手爪机体(8)尾部机体内的切割器电机(7)提供动力，通过切割器皮带轮(3)、切割器皮带(4)及切割器电机皮带轮(6)输送动力，并在旋转切割器(2)上方安装了2层切割装置保护罩(5)；3)水果牵引装置：由吸盘导杆(14)和吸盘(15)组成，吸盘(15)安装在吸盘导杆(14)的末端，吸盘连接在吸盘导杆(14)上，导杆(14)为空心轴，与真空泵相连，安装在手爪机体(8)尾部的吸盘驱动电机(11)驱动吸盘驱动齿轮(9)正反转，实现导杆往复运动；4)果梗引导装置：在手爪机体(8)的前端入口处设有一个拨环(18)，由安装在手爪机体尾部的拨环驱动电机(12)驱动拨环(18)，通过拨环皮带(16)将动力输送到拨环皮带轮(17)，拨环皮带轮(17)和拨环(18)固定连接，控制拨环(18)转动，拨环的另一侧与回位轮(22)紧固连接，回位轮(22)与回位弹簧(21)相连；所述果实采摘控制系统：果实采摘控制系统经过双目立体视觉系统，检测到成熟水果，通过立体匹配，进行目标定位；当计算出目标水果三维位置后，采用路径规划算法，得到末端执行器当前位置和目标位置的运动路径，并将机械臂运动的路径转换成每个关节电机运转的角度值，将末端执行器送到指定位置，计算机发出采摘指令，吸盘电机(11)正传，吸盘驱动齿轮(9)将旋转力，经齿轮啮合转化成向前推力，吸盘(15)伸向水果，水果和吸盘接触后，进气口被堵，真空泵继续工作，水果被吸住，导致管内真空度急剧上升，水果被牢牢抓住，当达到水果抓持力的指定阈值时，触发吸盘电机反转吸盘回收，将水果引入手爪主体(8)内；当吸盘回收到指定位置，编码计数器(10)达到指定阈值，拨环电机(13)开始工作，带动皮带轮(13)、拨环皮带(16)和拨环皮带轮(17)转动，最后将动力传递到拨环(18)上，拨环(18)开始由下向上转动卡住果梗，并向旋转切割器(2)推进，切割器电机(7)启动，带动切割器电机皮带轮(6)、切割器皮带(4)、切割器皮带轮(3)旋转，将动力传给旋转切割器(2)；在切割过程中，拨环电机(12)始终工作，给予拨环(18)推力，切断果梗；检测负载电流，负载急降时，各电机停止运转，回位轮(22)在回位弹簧(21)作用下，使拨环(18)复位，实现一个采摘循环。