[实用新型]一种香梨采摘机器人末端执行器

说明书

本实用新型提供一种香梨采摘机器人末端执行器，其装置包括与机器人机械臂对接的机械手对接盘，和机械手对接盘连接传动机构中的电机A外壳，与传动机构连杆和安装支架相连的四个刀架；其方法包括相机取点，采用吸盘固定，利用弧面切割，收回手臂释放香梨等步骤。本实用新型不仅提高了剪切效率，降低了感知系统对果实轮廓和果梗的图像识别和分割的耗时，保证了采摘作业的精度质量，降低了采摘难度，提升了作业效率。

技术领域

本实用新型属于农业机械领域，尤其涉及一种香梨采摘机器人末端执行器。

背景技术

库尔勒香梨原产于新疆库尔勒、轮台和库车地区，已有1300多年栽培历史，是一个地域性极强的名优品种，也是该地区甚至全国最优异的地方梨品种之一。香梨在南疆各地均有分布，以库尔勒地区为主产区，栽种面积最大、品质最优，为新疆特色水果的主要支柱产业之一。

香梨一般为圆卵形或纺锤形，为小果型，香梨主要特点是皮薄、果肉酥脆，果汁多而且无渣，果味香浓。当地有俗语称“香梨掉地一滩水”，因此香梨非常娇气，极不耐机械损伤。截止到2017年库尔勒香梨现在种植面积达100万亩，年产量约为100万吨，香梨果实的采收时机对产量、品质和贮藏性状均有很大影响。

采收过早，果实尚未成熟，个头小、产量低、硬度大，口感不好且不耐贮藏；采收过晚，果实水含量降低，成熟度过高，果实品质差，不适合长途运输及长期贮藏。

但是目前，香梨采摘的主要方式仍为人工采摘，每年9月为香梨的采收期，摘梨工采摘费在每公斤0.8元至0.9元之间。由于香梨树体高大，大部分香梨生长在高处，极大地给人工采摘造成困难，高空手摘时，人只能通过爬树或利用梯子采摘，采摘时稍微粗心果实会掉落下来，造成采摘损失，而且人在高空采摘时也会有不安全的因素，这也是造成高空香梨采摘费增加的原因。除此之外，成熟后的香梨皮薄肉脆，不适合采用大型机械化采收，而一般的采果器在香梨果实的采摘过程中，易造成香梨果皮破损，很容易诱发腐烂菌和青霉菌滋生，随之加速香梨腐败并扩散传染给周围未损伤的香梨。

因此，人工采摘不仅采摘效率低、难度大，而且时间短、劳动强度大，造成采摘成本的增加。面对香梨采摘难的问题，迫切需要一种适合香梨采摘的末端执行器代替人工采摘来解决香梨采摘这一难题变得十分必要。

申请号201621393947.4的实用新型专利，公开了一种适用于香梨的采果装置，如图1所示，包括金属拱环1001、采摘杆、内兜网 1003和外网兜1004，采摘杆包括防滑套1005、套杆1006和伸缩杆 1007；金属拱环上1001设置有抓固果柄槽，金属拱环1001外设置有棉质金属拱环外套；内网兜1003和外网兜1004都和棉质金属拱环外套连接，内网兜1003设置在外网兜1004内，内网兜1003下端设置有缓冲口；外网兜1004下端设置有棉绳孔1009，棉绳孔1009内设置有棉绳10010，棉绳10010上设置有弹簧按钮10011。其香梨采摘方式是通过固果柄槽抓住香梨果柄后，拉动套杆来拉断香梨果梗。这种采摘方式极易损伤果实，而且在拉动套杆过程中，对树枝会产生很大的力，会造成其他果实的晃动，进而会与树枝产生刮擦损伤，甚至于果实直接脱落。

申请号201120127271.5的实用新型专利，公开了一种球状果实采摘机器人末端执行器，如图2所示，包括旋转电机组件a和弧形手指切割组件b。其利用旋转电机通过联轴组件带动四个弧形刀片对其间任意位置的果柄进行旋转切割。该实用新型采摘方式可靠，动作控制难度低，成本低廉，通用性好。但是弧形手指切割组件在作业时，没有完全包住果实，若果梗在执行器最末端则可能会出现切割不了的情况，且作业时在四个弧形手指合拢时所包围的空间的果实并没有做固定，当果梗切割后果实会在手指空间内滚动，一些果皮脆薄的果蔬会受到机械损伤(如库尔勒香梨、桃和番茄等)，不便于长途运输及长期贮藏。