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一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器

阅读:798发布:2024-01-12

专利汇可以提供一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种直线 电机 驱动的采摘 机器人 末端执行器 ,涉及 采摘机 器人领域。其由 手指 、 橡胶 、 连杆 和 曲柄 、 齿轮 、双面 齿条 、直线电机 定子 、直线电机动子、气囊、推板、末端执行器壳体、 真空 发生器、 吸盘 、固定夹等组成。吸盘、齿条和推板与直线电机的动子固定,通过直线电机动子的直线运动,同时带动吸盘的前进和后退,以吸住果实并拉动果实后退,从果束中分离;带动齿轮和曲柄的转动,经过平行四杆机构传动,使手指张开和合拢以抓住果实;带动推板前进,压缩气囊,将果实附近的叶子吹开,从而避免叶子对果实的遮挡和对末端执行器采摘动作的干扰。本 发明 只需一个电机带动而完成果实的采摘,结构简单紧凑, 精度 高,运动平滑可靠。,下面是一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器专利的具体信息内容。

1.一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器,其特征在于:其由直线电机驱动,直线电机的定子(6)与壳体(10)固定;直线电机动子(7)由前往后依次固联吸盘吸附装置的吸盘(17)、手指开合机构的双面齿条(5)。
2.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器,其特征在于:
所述吸盘吸附装置中,吸盘(17)通过真空软管与真空发生器(11)相连,由真空发生器(11)产生真空负压,使吸盘(17)产生吸;直线电机动子(7)直线运动可以带动吸盘(17)直线前进和后退。
3.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器,其特征在于:
所述手指开合机构包括以双面齿条(5)为对称中心完全对称的两部分,每一部分由手指、连杆曲柄齿轮和壳体(10)组成,曲柄与齿轮固联,齿轮由壳体(10)支承,并与双面齿条(5)齿轮啮合,由双面齿条(5)带动做定轴转动,曲柄随齿轮转动;曲柄与手指铰连,连杆两端分别与壳体(10)和手指铰连。
4.根据权利要求3所述的一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器,其特征在于:
所述手指开合机构中手指(1、15)上贴有橡胶(18、16)。

说明书全文

一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器

技术领域

[0001] 本发明涉及采摘机器人领域,特别涉及一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器。

背景技术

[0002] 果实采摘机器人末端执行器一般由手指机构完成抓取,再通过剪切机构或扭转动作使果实分离。在采摘过程中,常常由于多个果实成束生长,手指难以顺利抓取,且容易碰伤相邻果实;同时,由于叶子的遮挡,采摘机器人往往难以发现果实,并对采摘动作造成干扰。现有采摘机器人末端执行器,难以有效处理以上问题,使果实采摘成功率受到很大影响。如台湾国立中兴大学李芳繁等开发的柑橘采摘机器人末端执行器(采摘柑橘果实机器手臂之研制.农业机械学刊,1999,8(3):1-8.)仅能通过一个直流电机带动,完成三个手指的开合;而日本冈山大学N.Kondo等开发的番茄采摘机器人末端执行器(End-Effectors for Tomato HarvestingRobot.Artificial Intelligence Review 12:11-25,1998.),通过增加一个吸盘使目标果实与果束分离,但必须增加相应的直流电机和齿轮齿条机构带动,增加了机构的复杂性和控制难度,且仍无法处理叶子的遮挡问题。

发明内容

[0003] 为了克服现有采摘方法和装置的不足,本发明提供一种直线电机驱动的采摘机器人末端执行器,利用直线电机驱动实现果实的采摘。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:吸盘、齿条和推板依次固定于直线电机的动子上,通过直线电机动子的直线运动,同时驱动吸盘吸附装置、手指开合装置和气囊吹气装置。直线电机驱动吸盘吸附装置,带动吸盘的前进和后退,以吸住果实并拉动果实后退,从果束中分离;直线电机驱动手指开合装置,带动齿轮和曲柄的转动,经过平行四杆机构传动,使手指张开和合拢以抓住果实;直线电机驱动气囊吹气装置,带动推板前进,压缩气囊,将果实附近的叶子吹开,从而避免叶子对果实的遮挡和对末端执行器采摘动作的干扰。
[0005] 本发明的有益效果是,只需一个电机带动而完成果实的采摘,结构简单紧凑,精度高,运动平滑可靠。附图说明
[0006] 图1为直线电机驱动的采摘机器人末端执行器主视图,图2为直线电机驱动的采摘机器人末端执行器俯视图。
[0007] 图中1.手指,2.连杆,3.曲柄,4.齿轮,5.双面齿条,6.直线电机定子,7.直线电机动子,8.气囊,9.推板,10.壳体,11.真空发生器,12.齿轮,13.连杆,14.曲柄,15.手指,16.橡胶,17.吸盘,18.橡胶。

具体实施方式

[0008] 如图1、图2所示,该直线电机驱动的采摘机器人末端执行器由直线电机驱动,直线电机的定子(6)与壳体(10)固定,直线电机的动子(7)相对直线电机定子(6)做直线运动。直线电机动子(7)由前往后依次固联吸盘(17)、双面齿条(5)和推板(9),以分别带动吸盘吸附装置、气囊吹气装置和手指开合机构。
[0009] 其中吸盘吸附装置中,吸盘(17)通过真空软管与真空发生器(11)相连,由真空发生器(11)产生真空负压,使吸盘(17)产生吸;直线电机动子(7)直线运动可以带动吸盘(17)直线前进和后退。
[0010] 气囊吹气装置中,气囊(8)与壳体(10)固定,当直线电机动子(7)带动并通过固联于其上的推板(9)直线前进时,压缩气囊(8)吹出气体;直线电机动子(7)带动推板(9)直线后退时,气囊(8)由大气压作用而自动充气。
[0011] 手指开合装置包括完全对称的两部分,分别带动两手指张开与合拢。其中一部分由手指(1)、连杆(2)、曲柄(3)、齿轮(4)、橡胶(18)、壳体(10)组成,对称部分由手指(15)、连杆(13)、曲柄(14)、齿轮(12)、橡胶(16)、壳体(10)组成;其中双面齿条(5)分别与齿轮(4)和齿轮(12)相连。
[0012] 以其中的一部分为例,曲柄(3)与齿轮(4)固联,齿轮(4)由壳体(10)支承,并与双面齿条(5)连接,由其带动做定轴转动,曲柄(3)随齿轮(4)转动;曲柄(3)与手指(1)铰连,连杆(2)两端分别与壳体(10)和手指(1)铰连,手指(1)上贴有橡胶(18)。曲柄(3)、壳体(10)、连杆(2)、手指(1)构成平行四边形机构。当直线电机动子(7)带动与直线电机定子(6)固定的双面齿条(5)做直线运动时,双面齿条(5)推动齿轮(4)转动,并带动曲柄(3)转动,经过平行四杆机构传动,使手指(1)张开或合拢。
[0013] 果实采摘时,当末端执行器达到靠近果实位置,直线电机启动,使直线电机动子(7)相对于直线电机定子(6)做直线运动,并带动与直线电机定子(6)固定的双面齿条(5)、吸盘(17)和推板(9)同时向前运动。双面齿条(5)同时推动齿轮(4)和齿轮(12)转动,并带动手指(1)和手指(15)张开,平行四杆机构保证手指(1)和手指(15)始终保持平行;同时推板(9)压缩气囊(8),使气囊(8)吹气,将果实附近的叶子吹开,从而避免叶子对果实的遮挡和对末端执行器采摘动作的干扰;此时真空发生器(11)打开,使吸盘(17)产生吸力;当吸盘(17)接触并吸住果实后,直线电机反向,直线电机动子(7)向后运动,带动手指(1)和(15)合拢,此时气囊(8)自动恢复并充满气体;当手指(1)和(15)抓住果实后,直线电机停止,并由机械手带动末端执行器转动,将果梗扭断,从而完成果实的采摘。
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