[发明专利]一种面向簇状番茄采摘的机器人末端执行器

说明书

一种面向簇状番茄采摘的机器人末端执行器，包括外圆筒、内圆筒、簇状果实收集机构、果实释放机构和N个果梗旋转切割机构等。本发明主要通过簇状果实收集机构通过限位开关和延时模块的控制，使直流减速电机和直流推拉式电磁铁先后得电转动，带动旋转盘转动迫使簇状番茄的多根果梗聚合拧紧，然后通过果梗旋转切割机构将果梗切断；果实释放机构可将外圆筒与手柄固定，然后通过机械臂的翻转将番茄从内圆筒释放。本发明单次作业任务可以同时采收一棵植株上的一簇若干个番茄果实，提高机器人采摘效率；旋转盘转动迫使簇状番茄的多根果梗聚合拧紧，从而使切割刀片的高速圆周运动可有效提高旋转切割装置的果梗分离成功率。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种机器人末端执行器，特别涉及一种面向簇状番茄采摘的机器人末端执行器。

背景技术

截止目前，大田作物如水稻、小麦、玉米、油菜、大豆、花生、薯类等均可实现机械化收获，但是市售新鲜番茄的采收至今仍未能实现机械化。随着城市扩张和城镇人口剧增，新鲜番茄的市场需求量日益增大，温室番茄栽培的规模亦将进一步扩大。考虑到种植面积增加、采收时间短、劳动强度大、工作任务重、作业环境恶劣、人工采收成本高等不利因素，研发温室番茄采收机器人代替人工作业已成为当务之急。然而现有果蔬采摘机器人的单次作业任务主要针对番茄植株上的单个果实进行采收，采收效率较低，是制约其推广应用的主要原因。此外，针对单个果实采摘时，机器人的机械臂要求具有较高的定位精度，才能使末端执行器对果实完成精准的抓握操作，从而延长了机器人的决策过程和路径规划时间，降低了机器人的采摘作业效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种面向簇状番茄采摘的机器人末端执行器，改变果蔬采摘机器人的采收作业方式，通过该末端执行器，在单次作业任务中可以同时采收一棵植株上的一簇若干个番茄果实，从而提高机器人的采摘作业效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种面向簇状番茄采摘的机器人末端执行器，包括外圆筒3、内圆筒6、簇状果实收集机构10、果实释放机构4和N个果梗旋转切割机构9，其特征在于：

所述内圆筒6固定在外圆筒3内部，外圆筒3的底部固定有下端盖1，内圆筒6的中心有一圆柱轴6-2；

所述簇状果实收集机构10位于内圆筒6中，包括直流减速电机10-1，限位开关10-6、直流减速电机输出轴10-3与圆柱轴6-2同轴且位于其前端，直流减速电机输出轴10-3上安装旋转盘8，旋转盘8为圆形，其上分布N个中心对称的通孔，限位开关10-6上有一个弹簧片10-7，当所有番茄从旋转盘8的通孔进入内圆筒6碰到限位开关10-6上的弹簧片10-7后，直流减速电机10-1通电开始转动；

所述果实释放机构4包括安装在外圆筒3外壁上的手柄4-1，在手柄4-1上有用于连接机械臂的法兰盘5，手柄4-1通过电磁装置实现对外圆筒3的抱紧或者释放；

所述N个果梗旋转切割机构9布置于外圆筒3和内圆筒6之间，沿内圆筒6的中心均匀布置；

采摘时，番茄由旋转盘8的通孔进入内圆筒6，通过旋转盘8的转动使番茄果梗拧紧在一起，由果梗旋转切割机构9切割。

所述外圆筒3的内壁上侧固定有环形的挡板7，所述内圆筒6中设置有N个挡板6-1，各挡板6-1的一侧连接于圆柱轴6-2，另一侧连接于内圆筒6的内壁，将内圆筒6均分为N个空间。

所述圆柱轴6-2的前端设置有带盖子10-5的发条盒10-2，直流减速电机10-1固定在发条盒10-2下方，发条盒10-2的内壁和直流减速电机输出轴10-3上各有一个凸块，发条10-4上有两个凹槽，两个凸块分别安装在发条10-4的两个凹槽上，使得发条10-4分别与发条盒10-2和直流减速电机输出轴10-3固定连接，在直流减速电机10-1停止转动时，直流减速电机输出轴10-3和旋转盘8在发条10-4的弹簧扭力作用下回到原始位置。