[发明专利]采摘手爪

说明书

技术领域

本发明涉及农业智能装备技术领域，尤其涉及一种用于自动采摘水果的采摘手爪。

背景技术

为了降低果蔬采摘劳动强度，提高生产效率，人们开始研究开发采摘机器人。采摘手爪作为采摘机器人的关键部件之一，功能在于将目标果实夹持后将其从果上与作物分离开来。然而由于采摘手爪操作对象为生长于作物茎杆的成熟果实，普遍具有姿态形状各异、表皮柔嫩易损以及果实簇状聚集等特点，要求采摘手爪需具备柔性夹持和可适应对不同大小和姿态果实操作的特征，在技术开发角度需要对采摘手爪构型设计、自动控制以及材料应用等方面进行综合研究。

目前采摘机器人采用的采摘手爪从夹持方式区分主要有两类：果实夹持和果柄夹持。果实夹持和主要通过一对可张合的手指对球形果实进行夹持，

手指内侧装有橡胶垫以防止果实被夹伤。果柄夹持主要针对果实表皮柔嫩易损的果实（如草莓）采用夹持其果柄的方式，对果实进行操作，防止对果实的刚性损伤。还有采用橡胶手指在高压气源作用下弯曲的方式，实现对果实（如黄瓜）的果体夹持。果实分离方式多采用切割果柄，利用激光、电热丝以及刀片等手段将果实与作物连接处的果柄切断，实现将果实分离出来。

上述的采摘手爪只能采摘某一类果实，对于某些生长特性特殊的果实，便无法很好地使用上述采摘手爪，如番茄。

番茄果实具有簇生短柄的特征，主要表现为其多为2-5个大小不一的果实相互接触、聚集成串，姿态各异，且其果柄较短容易被果实遮挡，无法对果柄精确定位。果实之间相互接触，上述中手指型夹持方式，由于目标果实周围没有足够空间容纳手指，因此不适用于对番茄采摘。此外番茄果柄无法准确定位，果柄切割的分离方式也不适用于番茄采摘。然而成熟番茄果柄与果实结合处形成的离层组织，有利于通过旋拧的方式对其进行采摘。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于自动采收番茄等果实的采摘手爪，以实现对簇状生长果实的旋拧式采摘操作。

为了实现上述目的，本发明的采摘手爪包括：

果实吸附器，用于吸附目标果实；

果实夹持器，与所述果实吸附器连接并与所述果实吸附器配合，用于夹持所述目标果实；

果实旋拧器，与所述果实夹持器连接，并与所述果实吸附器、果实夹持器配合，用于旋拧所述目标果实，使得所述目标果实与作物分离。

优选地，所述果实夹持器包括：伸缩气缸，所述伸缩气缸的活塞杆自由端与一用于包覆所述目标果实的套筒连接。

优选地，所述筒底部对称安装有一对轴承座，轴承座内嵌入直线轴承。

优选地，所述果实夹持器还包括导向杆，所述导向杆一端穿过所述套筒底部与一用于固定所述果实吸附器的支撑件连接，另一端与一大齿轮连接，所述导向杆与所述直线轴承配合，用于引导所述套筒在所述导向杆上滑动。

优选地，所述套筒内设置有多组气囊结构，所述气囊结构均匀分布在所述套筒的内壁上。

优选地，所述果实旋拧器包括旋拧电机，所述旋拧电机的输出轴端部设有一小齿轮，所述小齿轮与所述大齿轮啮合，所述大齿轮设置在所述伸缩气缸上。

优选地，所述大齿轮与所述伸缩气缸之间设置有一轴承。

优选地，所述轴承上靠近所述伸缩气缸的一面设置有轴承端盖，背离所述伸缩气缸的一面设置有压盖，所述轴承端盖与所述压盖通过螺钉连接，实现对所述大齿轮和所述轴承的轴向定位，所述伸缩气缸通过其自身前段安装螺纹与所述轴承端盖固定。

优选地，还包括一安装法兰结构，所述安装法兰结构用于固定该采摘手爪。

本发明的采摘手爪采用旋拧式果实分离方法，有效解决了以番茄为代表的簇生短柄类果实果柄姿态各异无法准确定位，不能准确切割分离的问题。通过气囊包覆方式实现对果实表面的柔性夹持，既可以防止刚性夹持对果实表皮的损伤，同时气囊可以对不同外形的果实充分施加相同的挤压力，提高了采摘手爪的通用性和安全性。本发明的采摘手爪结构简洁、制造成本低、控制简单。

附图说明

图1为本发明实施例的采摘手爪的套筒伸出状态图；

图2为本发明实施例的采摘手爪轴向剖视图；

图3为本发明实施例的采摘手爪的套筒收缩状态图。

具体实施方式

为使发明型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明型实施例中的附图，对发明型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。