[发明专利]柔性番茄采摘末端执行器及相应采摘机构和方法

权利要求书

1.一种柔性番茄采摘末端执行器，其特征是：是由一号气缸、视觉传感器、二号汽缸、气缸安装板、U型支架、弹簧支架、弹簧、仿形手指结构、吸盘、手指压盘、吸盘气缸和转轴组成的，所述的仿形手指结构包括硅胶钢琴按键、微型弹簧、手指转轴、左仿形手指、左手指半圆压板、右手指半圆压板和右仿形手指，所述气缸安装板与机械臂连接，所述一号气缸和二号气缸成120°夹角设置在气缸安装板上，所述视觉传感器设置在气缸安装板上，所述吸盘气缸安装在U型支架上，所述U型支架通过转轴与一号气缸轴和二号气缸轴连接，所述弹簧支架设置在U型支架两侧，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，所述吸盘设置在吸盘气缸轴端，所述手指压盘安装在吸盘气缸轴上；所述硅胶钢琴按键通过微型弹簧与左仿形手指连接，所述硅胶钢琴按键通过微型弹簧与右仿形手指连接，所述左仿形手指通过手指转轴与U型支架连接，所述右仿形手指通过手指转轴与U型支架连接，所述左手指半圆压板与左仿形手指连接，所述右手指半圆压板与右仿形手指连接，所述右手指半圆压板和左手指半圆压板拼合成一个圆孔。

2.根据权利要求1所述的一种柔性番茄采摘末端执行器，其特征是：硅胶钢琴按键是边长5mm的方块，左仿形手指通过微型弹簧共连接84个硅胶钢琴按键，成7行12列设置，左右前后间隙均为2mm，右仿形手指通过微型弹簧共连接84个硅胶钢琴按键，成7行12列设置，左右前后间隙均为2mm，硅胶钢琴按键表面粘附有压力传感器。

3.根据权利要求1所述的一种柔性番茄采摘末端执行器，其特征是：气缸安装板两侧折页与水平面夹角为120°，一号气缸和二号气缸成120°夹角安装在气缸安装板上。

4.根据权利要求1所述的一种柔性番茄采摘末端执行器，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孔直径为8.5mm，所述吸盘气缸轴外径为8mm。

5.根据权利要求1所述的一种柔性番茄采摘末端执行器，其特征是：所述手指压盘外径为10mm，距离吸盘有15mm。

6.根据权利要求1所述的一种柔性番茄采摘末端执行器，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。

7.一种柔性番茄采摘机构，其特征是：是由果实收纳箱、控制箱、移动平台、机械臂和机械手末端执行器组成的，所述果实收纳箱安装在移动平台前部，所述控制箱设置在移动平台内部，所述移动平台上部安装有机械臂，所述机械手末端执行器安装在机械臂末端；所述机械手末端执行器进一步包括一号气缸、视觉传感器、二号汽缸、气缸安装板、U型支架、弹簧支架、弹簧、仿形手指结构、吸盘、手指压盘、吸盘气缸和转轴，所述的仿形手指结构包括硅胶钢琴按键、微型弹簧、手指转轴、左仿形手指、左手指半圆压板、右手指半圆压板和右仿形手指，所述气缸安装板与机械臂连接，所述一号气缸和二号气缸成120°夹角设置在气缸安装板上，所述视觉传感器设置在气缸安装板上，所述吸盘气缸安装在U型支架上，所述U型支架通过转轴与一号气缸轴和二号气缸轴连接，所述弹簧支架设置在U型支架两侧，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，所述吸盘设置在吸盘气缸轴端，所述手指压盘安装在吸盘气缸轴上；所述硅胶钢琴按键通过微型弹簧与左仿形手指连接，所述硅胶钢琴按键通过微型弹簧与右仿形手指连接，所述左仿形手指通过手指转轴与U型支架连接，所述右仿形手指通过手指转轴与U型支架连接，所述左手指半圆压板与左仿形手指连接，所述右手指半圆压板与右仿形手指连接，所述右手指半圆压板和左手指半圆压板拼合成一个圆孔。

8.根据权利要求7所述的一种柔性番茄采摘机构的采摘方法，其特征是：包括如下步骤：

1)对准果实

视觉传感器拍摄番茄图像，进行图像处理获取番茄空间三维坐标，控制箱路径规划发送指令，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；

2)吸附果实

吸盘气缸工作，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；

3)吸拉夹持

吸盘气缸工作，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夹角慢慢变小，慢慢将吸盘拉离果束的番茄夹持住，同时硅胶钢琴按键具有自适应能力，自适应番茄外轮廓，完成吸拉夹持过程；

4)摆动折断

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，最后机械臂将采摘后的番茄放入果实收纳箱中。