[发明专利]一种蜜桔果实的机器人采摘回收系统及作业方法

说明书

本发明提供了一种蜜桔果实的机器人采摘回收系统及作业方法，属于农业机器人领域。机器人采摘回收系统由末端执行器和果实输送装置组成，末端执行器为指尖设有短刀片的两半球面指结构，通过控制半球面指夹弹动作，配合果实输送装置的刮板输送器和输送软管，实现机器人对密闭蜜桔树冠各方位的短留梗采摘和回收。本发明解决了机器人向下采果的回收问题，结构简单可靠。

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种蜜桔果实的机器人采摘回收系统及作业方法。

背景技术

随着农业劳动力的锐减，鲜食林果的机器人化采摘已成为国内外的重点课题，针对不同林果的各类采摘机器人方案不断涌现。蜜桔是我国传统的名优水果，每棵挂果达百公斤，目前其采收完全依赖人工，仅采摘的人工成本已经达到0.7～1.2元/公斤，实现机器人采摘的需求迫切。

蜜桔采摘要求留梗短，以避免装箱运输中损伤果皮。同时蜜桔树冠密闭严重，果梗硬且短，蜜桔小而挂果密，且因为越靠树冠上部光线和通风条件好而结果越密，往往需要机器人的机械臂斜向下完成采摘。由于树冠上部采摘位置和采后放果位置距离远，依赖机械臂避开与树冠的碰撞而往返放果的运算复杂、能耗过大、效率极低，远远难以满足生产的需要。目前机器人采后送入软管回收入筐的方式开始受到欢迎，但该方式仅适用于果实从采摘位置依靠重力沿软管输送，而难以满足机械臂斜向下完成采摘和回收的需要。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种蜜桔果实的机器人采摘回收系统及作业方法，实现机器人对密闭蜜桔树冠各方位的短留梗采摘和回收。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种蜜桔果实的机器人采摘回收系统，包括末端执行器和果实输送装置，所述末端执行器包括半球面指、摆杆、半球面指转轴、连杆、直动件和机架，末端执行器相对直动件动作方向线对称；所述直动件设置在机架上，直动件与连杆一端铰接，连杆另一端铰接在摆杆中后部，摆杆靠近连杆的一端与机架铰接，摆杆另一端与半球面指尾端固定，半球面指靠近尾端处设有半球面指转轴，半球面指前端设有短刀片。

上述技术方案中，所述果实输送装置包括刮板输送器和输送软管，刮板输送器远离末端执行器的一端对准输送软管上口部。

上述技术方案中，所述果实输送装置还包括外侧板，外侧板与刮板输送器平行且位于刮板输送器的上侧，外侧板远离末端执行器的一端与输送软管上口部连接。

上述技术方案中，所述短刀片与半球面指的内壁之间设有内过渡曲线。

上述技术方案中，所述摆杆靠近连杆的一端通过摆杆转轴与机架铰接。

上述技术方案中，所述半球面指的内外壁均为球面，内半球面的半径R满足：k₁R_max≤R≤k₂R_max，其中，k₁为置信度，k₂为控制系数，R_max为果实的最大半径。

一种机器人采摘回收系统的作业方法，包括步骤：

步骤一，机器人采摘回收系统移动至树冠上方，并斜向下对准树冠，半球面指处于半球面指张开位；

步骤二，获取果实生长位，控制机器人采摘回收系统对准果实；

步骤三，机器人采摘回收系统靠近果实，使果实进入末端执行器的上下两个半球面指(13)之间；

步骤四，直动件通过连杆带动摆杆向外摆动，摆杆进而带动半球面指绕半球面指转轴向内转动合拢；

步骤五，当上下两个半球面指的内壁接触果实后，半球面指处于半球面指搂果位，两半球面指合拢的同时推动果实沿末端执行器的中心线斜向上快速移动；