專利名稱：一種多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輕量化的采摘機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)生廣大國，每年我國蔬菜的種植面積大體是2. 8億畝，2011年我國的蔬菜產(chǎn)量6億多噸，整個蔬菜播種面積在2010年的基礎(chǔ)上增加了 3%。傳統(tǒng)的采收是體力、勞力消耗巨大的作業(yè)環(huán)節(jié)，隨著種植面積的不斷擴大，勞動力成本不斷攀升，對瓜果采收的自動化設(shè)備提出了新的需求。研制瓜果采摘機器人可以把勞動力從這種繁雜、單調(diào)的工作中解放出來。隨著農(nóng)業(yè)智能化的發(fā)展和相關(guān)科學(xué)技術(shù)的普及，采摘機器人必將有廣闊的前 旦
o末端執(zhí)行器是采摘機器人最重要的組成部分。末端執(zhí)行器是安裝在機械臂的前端，附屬于主機，但又相對獨立、且程序固定地自動完成某一任務(wù)的裝置。在國內(nèi)外的研究經(jīng)歷了 20多年，取得了一定的成果。但是主要集中在對蘋果、柑橘等水果及黃瓜、茄子等蔬菜的采收上。且這些末端執(zhí)行器的適應(yīng)對象都相對單一，通用性較差。為了改善勞動條件，在提高采收效率及機械化率的同時降低作業(yè)費用，因此有必要設(shè)計一種能適用于多種瓜果采摘的末端執(zhí)行器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能適用于多瓜果采摘的多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器，其包括執(zhí)行端和驅(qū)動端，其中，所述執(zhí)行端包括剪切固定端10和剪切運動端5，所述剪切固定端10和剪切運動端5在中部鉸接，呈剪刀狀；其中，剪切運動端5的頭部布置有剪切運動端擋塊8，尾端上開有溝槽，鋼絲繩3的一端固定在所述溝槽里；剪切固定端10的頭部布置有剪切固定端刀片6，剪切固定端刀片6下邊固定有夾緊塊7 ;剪切固定端10的尾部固定到固定底板2 ;彈簧22的兩端分別固定在剪切運動端5的尾部和剪切固定端10的尾部上；所述驅(qū)動端包括電機20、繞線輪19，其中，鋼絲繩3的另一端連接到繞線輪19上，繞線輪19連接在電機20的電機軸上。所述剪切運動端擋塊8在剪刀狀內(nèi)側(cè)為內(nèi)凹的弧形。所述夾緊塊7與剪切運動端擋塊8的距離大于剪切固定端刀片6與剪切運動端擋塊8的距離。本發(fā)明的有益效果在于
I.末端執(zhí)行器采用驅(qū)動端和執(zhí)行端相分離的設(shè)計，減輕了機械臂末端的重量。2.末端執(zhí)行器的剪切和夾緊功能相結(jié)合，實現(xiàn)單一驅(qū)動完成兩個功能。3.機械臂運動之后，末端執(zhí)行器執(zhí)行端和驅(qū)動端之間的距離會發(fā)生變化，用套管和繩子這種傳動方式，實現(xiàn)變距離傳動。4.執(zhí)行部分采用一端固定，一端運動的方式，相對于兩端同時運動的方式，簡化了運動傳動的難度。5.剪切運動端擋塊是弧形的，可防止剪切過程中果?；觥?br>

圖I為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的執(zhí)行端示意圖；圖2為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的驅(qū)動端示意圖。主要組件符號說明I 機械臂2 固定底板3 鋼絲繩4 壓頭5 剪切運動端6 剪切固定端刀片7 夾緊塊8 剪切運動端擋塊 9 無孔壓緊片10 剪切固定端11 有孔壓緊片12 套管13 套管固定塊14 螺母15 機械臂連接板16 螺栓17 鍵18 螺栓
19 繞線輪20 電機21 電機座22 彈簧
具體實施例方式下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明。本發(fā)明的一種多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器由執(zhí)行端和驅(qū)動端組成。如圖I所示，為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的執(zhí)行端示意圖，該執(zhí)行端包括剪切固定端10和剪切運動端5，所述剪切固定端10和剪切運動端5在中部銷連接，組成一個可以相對轉(zhuǎn)動的鉸鏈，呈剪刀狀。其中，剪切運動端5的 頭部布置有剪切運動端擋塊8，該剪切運動端擋塊8在剪刀狀內(nèi)側(cè)、面對夾緊塊7與剪切固定端刀片6的方向為內(nèi)凹的弧形。在剪切運動端5的尾端上開有溝槽。鋼絲繩3的一端栓成一個圈，由壓頭4將其卡在溝槽里。剪切固定端10的頭部布置有剪切固定端刀片6，剪切固定端刀片6下邊固定有夾緊塊7。該夾緊塊7與剪切運動端擋塊8的距離略大于剪切固定端刀片6與剪切運動端擋塊8的距離。剪切固定端10的尾部由壓緊片9、11將其固定到固定底板2上；其中，靠近剪切固定端10尾部的壓緊片11開孔，鋼絲繩3可由此穿過，它同時把套管12的一端一同壓緊，將其固定在剪切固定端10上。彈簧22的兩端分別固定在剪切運動端5尾部和剪切固定端10尾部上。固定底板2通過多個螺栓16和螺母14連接到機械臂I的機械臂連接板15。圖2為本發(fā)明的末端執(zhí)行器的驅(qū)動端示意圖，該驅(qū)動端包括電機20、繞線輪19、電機座21、套管固定塊13。其中，電機20由螺栓18固定于電機座21上，套管12的另一端通過套管固定塊13也固定于電機座21上，鋼絲繩3的另一端穿過套管12連接到繞線輪19上，繞線輪19用鍵17連接在電機20的電機軸上，一般狀態(tài)下，末端執(zhí)行器執(zhí)行端的剪切運動端5和剪切固定端10之間是張開的。當(dāng)機械臂I將末端執(zhí)行器運動到指定位置(使得瓜果的果梗在剪切固定端刀片6和剪切運動端擋塊8之間)，末端執(zhí)行器開始工作。工作時采摘機器人檢測到目標(biāo)瓜果的位置后，機械臂I將末端執(zhí)行器移動到目標(biāo)瓜果的前方，然后控制器控制末端執(zhí)行器動作，而末端執(zhí)行器通過接收控制信號，控制電機的轉(zhuǎn)動進而完成到、夾、放，實現(xiàn)瓜果的米摘。剪切、夾緊過程驅(qū)動端電機20正轉(zhuǎn)指定角度，通過鍵I 7帶著繞線輪19正轉(zhuǎn)，卷起鋼絲繩3完成繞線過程。執(zhí)行端的剪切運動端5在鋼絲繩3的拉動下漸漸向剪切固定端10靠攏，同時剪切運動端擋塊8漸漸向剪切固定端刀片6靠攏，彈簧22被壓縮，逐漸變短。當(dāng)剪切運動端擋塊8與剪切固定端刀片6完全貼合時，完成切割。而夾緊塊7裝配在剪切固定端刀片6下端，當(dāng)剪切運動端擋塊8與剪切固定端刀片6完全貼合時，夾緊塊7和剪切運動端擋塊8已經(jīng)完全夾住了瓜果的果梗。機械臂帶著夾著摘下瓜果的末端執(zhí)行器運動到果實框，接下來控制器控制末端執(zhí)行器放置果實。放置果實的過程驅(qū)動端電機20反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指定角度，通過鍵17帶著繞線輪19反轉(zhuǎn)，放出鋼絲繩3完成放線過程。由于鋼絲繩3放松，彈簧22逐漸舒展恢復(fù)原長，執(zhí)行端的剪切運動端5在彈簧回復(fù)力的作用下漸漸遠(yuǎn)離剪切固定端10，同時剪切運動端擋塊8漸漸遠(yuǎn)離剪切固定端刀片6。由于夾緊塊7裝配在剪切固定端刀片6下端，所以當(dāng)剪切運動端擋塊8與剪切固定端刀片6漸漸遠(yuǎn)離時，夾緊塊7和剪切運動端擋塊8之間的間隙增大，將夾住的果實釋放。此時，機械臂I復(fù)位，末端執(zhí)行器回到初試位置，完成了一個采摘過程。
權(quán)利要求
1.一種多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器，其特征在干 其包括執(zhí)行端和驅(qū)動端，其中， 所述執(zhí)行端包括剪切固定端(10)和剪切運動端(5)，所述剪切固定端(10)和剪切運動端(5)在中部鉸接，呈剪刀狀； 其中，剪切運動端(5)的頭部布置有剪切運動端擋塊(8)，尾端上開有溝槽，鋼絲繩(3)的一端固定在所述溝槽里；剪切固定端(10)的頭部布置有剪切固定端刀片(6)，剪切固定端刀片(6)下邊固定有夾緊塊(7);剪切固定端(10)的尾部固定到固定底板(2);彈簧(22)的兩端分別固定在剪切運動端(5)的尾部和剪切固定端(10)的尾部上； 所述驅(qū)動端包括電機(20)、繞線輪(19)，其中，鋼絲繩(3)的另一端連接到繞線輪(19)上，繞線輪(19)連接在電機(20)的電機軸上。
2.如權(quán)利要求I所述的多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器，其特征在于所述剪切運動端擋塊(8)在剪刀狀內(nèi)側(cè)為內(nèi)凹的弧形。
3.如權(quán)利要求I或2所述的多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器，其特征在于所述夾緊塊(7)與剪切運動端擋塊(8)的距離大于剪切固定端刀片(6)與剪切運動端擋塊(8)的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及輕量化的采摘機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器。所述多瓜果采摘機器人的末端執(zhí)行器，它包括執(zhí)行端和驅(qū)動端，其中，執(zhí)行端包括剪切固定端(10)和剪切運動端(5)，所述剪切固定端(10)和剪切運動端(5)在中部可旋轉(zhuǎn)連接，呈剪刀狀；驅(qū)動端包括電機(20)、繞線輪(19)。本發(fā)明的多瓜果采摘機器人末端執(zhí)行器通過接收控制信號，控制電機的轉(zhuǎn)動，進而完成夾、剪、放三個動作，實現(xiàn)瓜果的采摘。
文檔編號B25J15/00GK102668818SQ201210160479
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者張俊雄, 張震華, 李偉, 紀(jì)超, 譚豫之 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)