[发明专利]果实串采摘机械手末端执行器及其采摘方法

权利要求书

1.一种果实串采摘机械手末端执行器，其特征在于包括果梗夹持机构、果梗切割机构，果梗切割机构安装于果梗夹持机构的上表面；

果梗夹持机构包括气缸(1)、T形架(6)、下基板(10)、右夹指(12)、左夹指(13)、推杆(19)、右夹持臂(21)、左夹持臂(22)，气缸(1)的缸体前端固定在T形架(6)的后侧，气缸(1)活塞杆穿过T形架(6)中部与推杆(19)中部垂直固定连接；推杆(19)两端分别与两个连杆(20)的一端铰链连接，两个连杆(20)的另一端分别与右夹持臂21、左夹持臂(22)铰链连接；下基板(10)后部固定在T形架(6)前下侧，右夹持臂(21)、左夹持臂(22)的中部分别与下基板(10)前部通过销轴铰链连接，右夹指(12)、左夹指(13)分别固定在右夹持臂(21)、左夹持臂(22)的前端，右夹指(12)、右夹持臂(21)与左夹指(13)、左夹持臂(22)沿下基板(10)纵向中心线对称布置，且右夹持臂(21)与左夹持臂(22)的对称中心线与气缸(1)活塞杆的中心线平行且在同一垂直平面内；

果梗切割机构包括第一支板(2)、直流电动机(3)、第二支板(4)、步进电动机(5)、联轴器(7)、基座滑套(8)、上基板(9)、圆形锯(11)、第三支板(15)、软轴(16)、导杆(17)、丝杆(18)，上基板(9)后部固定在T形架(6)前上侧，直流电动机(3)、步进电动机(5)分别通过第一支板(2)、第二支板(4)固定在气缸(1)的上表面，基座滑套(8)固定在上基板(9)上表面，导杆(17)穿过基座滑套(8)并与基座滑套(8)构成轴向移动副；导杆(17)内部为螺旋结构，导杆(17)的内螺旋与丝杆(18)外螺旋构成螺旋传动；丝杆(18)外端通过联轴器(7)与步进电动机(5)同轴连接，第三支板(15)固定在导杆(17)前端，圆形锯(11)通过轴承安装在第三支板(15)下面；软轴(16)的一端与直流电动机(3)动力输出轴连接，软轴(16)的另一端与圆形锯(11)的动力输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的果实串采摘机械手末端执行器，其特征在于还设有用于控制果梗夹持机构、果梗切割机构的控制总成。

3.根据权利要求2所述的果实串采摘机械手末端执行器，其特征在于所述的控制总成包括压电膜式传感器(14)、控制器、三位二通电磁阀、驱动电路、继电器，两只压电膜式传感器(14)分别固定在右夹指(12)、左夹指(13)的内侧，气缸(1)、直流电动机(3)、步进电动机(5)分别连接三位二通电磁阀、继电器、驱动电路；三位二通电磁阀、继电器、驱动电路以及两只压电膜式传感器(14)均与控制器相连。

4.根据权利要求1所述的果实串采摘机械手末端执行器，其特征在于右夹指(12)、左夹指(13)上表面在同一平面，圆形锯(11)下表面与右夹指(12)上表面平行，且圆形锯(11)下表面与右夹指(12)上表面留有缝隙。

5.根据权利要求1所述的果实串采摘机械手末端执行器，其特征在于圆形锯(11)下表面与右夹指(12)上表面之间的缝隙高度为0.5-5mm。

6.一种利用如权利要求3所述果实串采摘机械手末端执行器的采摘方法，其特征在于，步骤如下：

第一步：系统复位，控制器控制三位二通电磁阀使气缸(1)的活塞杆处于收缩状态，从而使右夹指(12)、左夹指(13)处于分开状态；控制器控制驱动电路使圆形锯(11)位于上基板(9)上方；

第二步：通过果实串采摘机械手臂将末端执行器移动至番茄主果梗处，且末端执行器的右夹指(12)、左夹指(13)分别位于番茄主果梗两侧；

第三步：控制器控制三位二通电磁阀正向接通，气缸(1)的活塞杆伸出，同时带动推杆(19)向前移动，推杆(19)带动两个连杆(20)转动从而使右夹持臂(21)、左夹持臂(22)以中部的销轴为铰链点进行转动，进而分别带动右夹指(12)、左夹指(13)夹持番茄主果梗；随着气缸(1)活塞杆的向前移动，右夹指(12)、左夹指(13)夹持力增加，夹持压缩压电膜式传感器(14)，通过压电膜式传感器(14)将夹持力信号传递至控制器，当压电膜式传感器(14)接收夹持力大于在控制器中预设的压力时，三位二通电磁阀换位至保持状态；

第四步：控制器控制继电器使直流电动机(3)工作，直流电动机(3)通过软轴(16)驱动圆形锯(11)高速旋转，同时控制器控制驱动电路使步进电动机(5)正向旋转，步进电动机(5)通过联轴器(7)带动丝杆(18)转动，导杆(17)在丝杆(18)螺旋作用下向前移动并通过第三支板(15)带动圆形锯(11)向前移动，当圆形锯(11)与番茄主果梗接触后继续移动，番茄主果梗被圆形锯(11)切断，当圆形锯(11)移动到前极限位置时，控制器控制继电器使直流电动机(3)停止工作，同时控制器控制驱动电路使步进电动机(5)反向旋转，直到圆形锯(11)向后移动至初始位置；

第五步：番茄果实串采摘机械手将夹持有果实串的末端执行器移动至指定位置；

第六步：控制器控制三位二通电磁阀反向接通，气缸(1)的活塞杆收缩，推杆(19)、连杆(20)、右夹持臂(21)、左夹持臂(22)、右夹指(12)、左夹指(13)均分别做与第二步相反的动作，右夹指(12)、左夹指(13)松开，将果实串放在指定位置。