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一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器

阅读:985发布:2021-04-13

专利汇可以提供一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种番茄 吸附 夹持同步 采摘机 械手 末端执行器 ,涉及农业采摘 机器人 领域,是由安装底座、一号 气缸 、二号汽缸、 吸盘 气缸、U型 支架 、 弹簧 支架、弹簧、仿形 手指 结构、吸盘、手指压盘和伸缩气缸轴组成的,所述的仿形手指结构包括左仿形手指、压 力 传感器 、 转轴 、左手指半圆 压板 、右手指半圆压板和右仿形手指,本发明提供一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,完成对准果实、吸附果实、吸拉夹持和摆动折断工作过程,克服现有番茄手工采摘效率低、机械化程度低的 缺陷 ,本发明采用吸拉果实同步夹持,然后摆动折断果梗的采摘方式,解决了番茄采摘效率低的技术难题。,下面是一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器专利的具体信息内容。

1.一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,其特征是:是由安装底座、一号气缸、二号汽缸、吸盘气缸、U型支架弹簧支架、弹簧、仿形手指结构、吸盘、手指压盘和伸缩气缸轴组成的,所述的仿形手指结构包括左仿形手指、压传感器转轴、左手指半圆压板、右手指半圆压板和右仿形手指,所述安装底座与机械臂连接,所述一号气缸和二号汽缸垂直于安装底座安装,所述一号气缸和二号汽缸的轴端与U型支架连接,所述吸盘气缸安装在U型支架上,所述弹簧支架安装在U型支架两端,所述弹簧一端与弹簧支架连接,另一端与仿形手指结构连接,所述吸盘安装在伸缩气缸轴末端上,所述手指压盘安装在伸缩气缸轴;所述左仿形手指通过转轴与U型支架连接,所述压力传感器粘附在左仿形手指表面,所述左手指半圆压板设置在左仿形手指末端,所述右手指半圆压板设置在右仿形手指末端,所述左手指半圆压板和右手指半圆压板拼合成圆形,所述右仿形手指通过转轴与U型支架连接。
2.根据权利要求1所述的一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,其特征是:所述左手指半圆压板和右手指半圆压板拼合成圆形直径为8.5mm,所述伸缩气缸轴外径为
8mm。
3.根据权利要求1所述的一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,其特征是:所述手指压盘外径为10mm,距离吸盘有15mm。
4.根据权利要求1所述的一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,其特征是:所述左仿形手指和右仿形手指内表面都附有3mm的软胶材料。
5.根据权利要求1所述的一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,其特征是:所述弹簧原长状态使左仿形手指和右仿形手指开口距离为90mm。

说明书全文

一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器

技术领域

[0001] 本发明涉及农业采摘机器人领域,具体地,涉及一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器。

背景技术

[0002] 随着我国大棚番茄种植技术推广,种植面积及年产量越来越大,番茄的果实营养丰富,具特殊味,可以生食、煮食、加工番茄酱、汁或整果罐藏,成为人们的主要蔬菜之一,目前我国番茄的收获完全依靠人工采摘,在我国番茄的人工收获作业量大,劳动强度高,效率低,随着我国城镇化进程和人口的老龄化,农村劳动不足现象日趋明显,研究并推广番茄自动化收获技术,成为现阶段亟待解决的问题。
[0003] 番茄2~5个成束生长、相互触碰,采摘过程中末端执行器难以以理想姿态接近和夹持果实,极易造成夹持的失败和相邻果实的损伤,番茄采收时应轻摘轻放,摘时最好不带果蒂,以防装运中果实相互被刺伤,目前对于番茄采摘机器人研究中有通过吸盘首先吸持住番茄并将其拉离果束,再夹持果实旋转分离果梗的采摘方法,但是番茄果梗采用扭断或拉断方式均需很长时间,据试验数据分析折断果梗是最省力的方式,所以该扭断果梗的方法采摘效率太低。
[0004] 番茄采摘机器人的机械手末端执行器是安装在机械臂前端,直接与番茄相接触,是采摘的关键执行部分。机械手末端执行器对于作业对象与环境的柔嫩性、不规则性和复杂多变性的适应能力决定了果实采摘的效率和成功率,因此需要一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,而目前这种采摘机械手末端执行器市场上是没有的。番茄采摘机械手末端执行器的机构参数将严重影响采摘效率和成功率,其研究发展对提高农业生产效率及番茄的市场价值均起着至关重要的作用。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术中的缺陷,本发明提供一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,克服现有番茄手工采摘效率低、机械化程度低的缺陷,本发明采用吸拉果实同步夹持,然后摆动折断果梗的采摘方式,解决了番茄采摘效率低的技术难题。
[0006] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:
[0007] 一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,是由安装底座、一号气缸、二号汽缸、吸盘气缸、U型支架弹簧支架、弹簧、仿形手指结构、吸盘、手指压盘和伸缩气缸轴组成的,所述的仿形手指结构包括左仿形手指、压力传感器转轴、左手指半圆压板、右手指半圆压板和右仿形手指,其特征是:所述安装底座与机械臂连接,所述一号气缸和二号汽缸垂直于安装底座安装,所述一号气缸和二号汽缸的轴端与U型支架连接,所述吸盘气缸安装在U型支架上,所述弹簧支架安装在U型支架两端,所述弹簧一端与弹簧支架连接,另一端与仿形手指结构连接,所述吸盘安装在伸缩气缸轴末端上,所述手指压盘安装在伸缩气缸轴;所述左仿形手指通过转轴与U型支架连接,所述压力传感器粘附在左仿形手指表面,所述左手指半圆压板设置在左仿形手指末端,所述右手指半圆压板设置在右仿形手指末端,所述左手指半圆压板和右手指半圆压板拼合成圆形,所述右仿形手指通过转轴与U型支架连接。
[0008] 优选地,所述左手指半圆压板和右手指半圆压板拼合成圆形直径为8.5mm,所述伸缩气缸轴外径为8mm。
[0009] 优选地,所述手指压盘外径为10mm,距离吸盘有15mm。
[0010] 更优选地,所述左仿形手指和右仿形手指内表面都附有3mm的软胶材料。
[0011] 具体的,所述弹簧原长状态使左仿形手指和右仿形手指开口距离为90mm。
[0012] 本发明一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器的工作过程包括对准果实、吸附果实、吸拉夹持和摆动折断,其详细工作过程为:图像处理获取番茄空间三维坐标,机械臂将机械手末端执行器送至相应位置,完成对准果实过程;吸盘气缸工作,伸缩气缸轴伸出,手指压盘离开左手指半圆压板和右手指半圆压板,左仿形手指和右仿形手指在弹簧拉力作用下张开至90mm,吸盘触碰到番茄时吸持住,完成吸附果实过程;吸盘气缸工作,伸缩气缸轴缩回,手指压盘顶着左手指半圆压板和右手指半圆压板运动,同时左仿形手指和右仿形手指慢慢将吸盘拉离果束的番茄夹持住,完成吸拉夹持过程;一号气缸轴伸出同时二号汽缸轴缩回,然后二号气缸轴伸出同时一号汽缸轴缩回,仿形手指结构左右摆动,果梗受剪切力而折断,完成摆动折断过程。
[0013] 与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
[0014] 本发明设计的一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器利用多关节机械臂,通过多传感器信息融合实时获取、感知工作环境及番茄信息,确保在不损伤番茄的前提下,完成对准果实、吸附果实、吸拉夹持和摆动折断工作过程,本发明采用吸拉果实同步夹持,然后摆动折断果梗的采摘方式,解决了番茄采摘效率低的技术难题。
[0015] (1)本发明的伸缩机构选用气缸作动力,可更方便快捷的调整工作速率,且气缸具有更高的可靠性和更长的使用寿命,其动作速度一般小于1M/S,比起液压缸和气电缸速度更快;
[0016] (2)本发明采用吸盘吸附果实,同时左仿形手指和右仿形手指慢慢将吸盘拉离果束的番茄夹持住,提升了夹持速率;
[0017] (3)本发明的采用两只气缸配合,使仿形手指结构左右摆动,采用折断果梗方式,比扭断果梗和拉断果梗更省力。
[0018] (4)本发明的左仿形手指和右仿形手指内表面都附有3mm的软硅胶材料,并有压力传感器检测压力,避免了夹持番茄带来损伤的问题。
[0019] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明
[0020] 下列附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明,但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中:
[0021] 图1为本发明的整体结构等轴测图;
[0022] 图2为本发明的仿形手指结构三维结构示意图;
[0023] 图3为本发明采摘步骤的对准果实工作状态示意图;
[0024] 图4为本发明采摘步骤的吸附果实工作状态示意图;
[0025] 图5为本发明采摘步骤的吸拉夹持工作状态示意图;
[0026] 图6为本发明采摘步骤的摆动折断工作状态示意图。
[0027] 图中:1安装底座,2一号气缸,3二号汽缸,4吸盘气缸,5U型支架,6弹簧支架,7弹簧,8仿形手指结构,801左仿形手指,802压力传感器,803转轴,804左手指半圆压板,805右手指半圆压板,806右仿形手指,9吸盘,10手指压盘,11伸缩气缸轴。

具体实施方式

[0028] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
[0029] 本发明设计的一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器利用多关节机械臂,通过多传感器信息融合实时获取、感知工作环境及番茄信息,确保在不损伤番茄的前提下,完成对准果实、吸附果实、吸拉夹持和摆动折断工作过程,本发明采用吸拉果实同步夹持,然后摆动折断果梗的采摘方式,解决了番茄采摘效率低的技术难题。
[0030] 参见图1至图2所示,一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器,是由安装底座1、一号气缸2、二号汽缸3、吸盘气缸4、U型支架5、弹簧支架6、弹簧7、仿形手指结构8、吸盘9、手指压盘10和伸缩气缸轴11组成的,所述的仿形手指结构8包括左仿形手指801、压力传感器802、转轴803、左手指半圆压板804、右手指半圆压板805和右仿形手指806,其特征是:
所述安装底座1与机械臂连接,所述一号气缸2和二号汽缸3垂直于安装底座1安装,所述一号气缸2和二号汽缸3的轴端与U型支架5连接,所述吸盘气缸4安装在U型支架5上,所述弹簧支架6安装在U型支架5两端,所述弹簧7一端与弹簧支架6连接,另一端与仿形手指结构8连接,所述吸盘9安装在伸缩气缸轴11末端,所述手指压盘10安装在伸缩气缸轴11上;所述左仿形手指801通过转轴803与U型支架5连接,所述压力传感器802粘附在左仿形手指801表面,所述左手指半圆压板804设置在左仿形手指801末端,所述右手指半圆压板805设置在右仿形手指806末端,所述左手指半圆压板804和右手指半圆压板805拼合成圆形,所述右仿形手指806通过转轴803与U型支架5连接。
[0031] 优选地,所述左手指半圆压板804和右手指半圆压板805拼合成圆形直径为8.5mm,所述伸缩气缸轴11外径为8mm。
[0032] 优选地,所述手指压盘10外径为10mm,距离吸盘9有15mm。
[0033] 更优选地,所述左仿形手指801和右仿形手指806内表面都附有3mm的软硅胶材料。
[0034] 具体的,所述弹簧7原长状态使左仿形手指801和右仿形手指806开口距离为90mm。
[0035] 为了帮助理解本发明的上述基本实施方式,参照图3至图6进行工作过程说明,本发明一种番茄吸附夹持同步采摘机械手末端执行器的工作过程包括对准果实、吸附果实、吸拉夹持和摆动折断,其详细工作过程为:图像处理获取番茄空间三维坐标,机械臂将机械手末端执行器送至相应位置,完成对准果实过程;吸盘气缸4工作,伸缩气缸轴11伸出,手指压盘10离开左手指半圆压板804和右手指半圆压板805,左仿形手指801和右仿形手指806在弹簧7拉力作用下张开至90mm,吸盘9触碰到番茄时吸持住,完成吸附果实过程;吸盘气缸4工作,伸缩气缸轴11缩回,手指压盘10顶着左手指半圆压板804和右手指半圆压板805运动,同时左仿形手指801和右仿形手指806慢慢将吸盘9拉离果束的番茄夹持住,完成吸拉夹持过程;一号气缸2轴伸出同时二号汽缸3轴缩回,然后二号气缸3轴伸出同时一号汽缸2轴缩回,仿形手指结构8左右摆动,果梗受剪切力而折断,完成摆动折断过程。
[0036] 以上结合附图详细描述了本发明的具体实施方式,需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,对于本领域的普通技术人员而言,根据本发明的教导,在不脱离本发明的原理与精神的情况下,对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
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