CN102187766A - 果实采收末端执行器及果实采收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业机器人领域,具体公开了一种果实采收末端执行器,包括:吸附件;螺杆,其一端与所述吸附件连接;固定块,所述螺杆的另一端从固定块中穿出;驱动部件,位于所述固定块的上方且与固定块连接;两个夹持手指,分别与所述驱动部件连接,位于所述吸附件的上方,在所述驱动部件的控制下开合;切割部件,与两个所述夹持手指连接。本发明能够高效、无损的对小型果实进行采收、分选以及包装等作业。
Description
技术领域
本发明涉及农业机器人技术领域,特别涉及针对小型果实采收操作的末端执行器,及使用该末端执行器对果实进行采收的方法。
背景技术
草莓、樱桃、圣女果等小型果实具有高产、种植面积广泛以及个体差异大等特点,对其进行采摘等工序如果人工作业完成,不仅需要大量人力,耗时费力,而且效率低下,成本较高。随着农业机器人技术的发展,应用于小型果实的采摘、分选以及包装的智能化设备陆续出现,这些智能化采摘设备均需要有末端执行器,负责对果实进行实际操作,完成相应功能。由于小型果实表皮柔嫩,末端执行器需要具有柔性夹持的特点,以防止对果实表皮造成损伤。同时为保证果实食用卫生要求,末端执行器在对果实的操作过程中应减少污染源引入。江苏大学发明专利CN10238775A、CN101019484描述的果蔬采摘机器人末端执行器,采用柔性材料手指夹持果实。中国农业大学专利CN101317516A描述的草莓采摘末端执行器采用手爪夹持果柄方式夹持草莓果实,同时带动手爪上的切刀对果柄进行切割分离。
现有的末端执行器多采用夹持果实方式,然而由于果实品种的不同和生长环境的不同等因素,其耐受夹持压力的差异性较大。末端执行器对夹持手指力度控制的难度也较大,而且草莓等果实表皮非常柔嫩,采用手指夹持操作容易造成果实表皮损伤,直接影响果实品质,以及后续加工和储藏。末端执行器采用切刀对果柄进行切割分离,切口暴露于外界环境,容易引起作物病害。果实亦常因切口感染细菌而腐烂,造成损失。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何高效、无损的对果实进行采收,且不会对作物造成污染。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种果实采收末端执行器,包括:
吸附件;
螺杆,其一端与所述吸附件连接;
固定块,所述螺杆的另一端从固定块中穿出;
驱动部件,位于所述固定块的上方且与固定块连接;
两个夹持手指,分别与所述驱动部件连接,位于所述吸附件的上方,在所述驱动部件的控制下开合;
切割部件,与两个所述夹持手指连接
其中,所述切割部件包括:位于一个所述夹持手指上的固定架,与所述固定架连接的加热件,位于另一个所述夹持手指上的切割垫板,所述切割垫板对应于加热件的部分开设有槽。
两个夹持手指对合时,所述加热件嵌合在切割垫板的槽中。
所述加热件为镍铬加热丝。
所述驱动部件为气爪,所述气爪与电磁阀连接,两个所述夹持手指分别与气爪的活动块连接。
所述气爪通过螺钉与固定块连接,所述气爪与固定块之间的距离可通过调节螺钉调整。
所述吸附件为风琴式吸盘,其一端为吸盘,另一端为连接板,所述连接板与螺杆连接,所述吸附件与真空发生器组件连接。
两个所述夹持手指的对端分别设置有夹持垫片。
为了解决上述技术问题,本发明还提供了一种果实采收方法,包括:
步骤1、启动所述真空发生器组件为吸附件提供负压,所述吸附件吸附住待采收的果实;
步骤2、通过控制电磁阀控制气门的活动块活动,从而使得两个夹持手指对合,加热件与切割垫板的槽嵌合,将果柄夹住;
步骤3、接通所述加热件的电源,高温的加热件与切割垫板将果柄切断。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点:通过高效、无损的对小型果实进行采收、分选以及包装等作业,对果实进行无损夹持、搬运,以及采收时进行果柄切割等。
附图说明
图1是本发明实施例的果实采收末端执行器的结构示意图;
图2是本发明实施例的果实采收末端执行器的局部结构示意图;
图3是本发明实施例的果实采收方法的流程图。
其中,1:吸附件;11:吸盘;12:连接板;2:螺杆;3:固定块;4:气爪;5:夹持垫片;6:夹持手指;7:加热件;8:固定架;9:切割垫板;91:槽;10:调节螺钉;13:果实。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1、2所示,图1是本发明实施例的果实采收末端执行器包括果实吸附部分、果实夹持部分和果柄切割部分三部分。气爪果实吸附部分用于吸住待采摘的果实13,包括吸附件1、螺杆2和固定块3。果实夹持部分用于将待采摘的果实13夹住,包括作为驱动部件的气爪4、夹持垫片5和夹持手指6。果柄切割部件用于将待采摘果实13的果柄切断,包括加热件7,固定架8和切割垫板9。
其中,吸附件1具体为风琴式吸盘,其一端为吸附端,即吸盘11,另一端为连接板12,连接板12与螺杆2连接,螺杆2穿过固定块3并穿出,穿出的一端与真空发生器组件(未示出)连接,通过调节螺杆2能够调整吸附件1伸出固定块3的长度,以适应大小不同的果实、不同果柄长度的果实的采摘要求。
气爪4通过调节螺钉10固定在固定块3的上方,通过调节螺钉10能够调节吸附件1与夹持手指6之间的距离。本实施例的气爪4具体为平行开闭型气爪,气爪4的开启闭合由电磁阀(未示出)控制。在其对应于吸附件1的一端,气爪4的活动块(未示出)通过螺钉或螺栓连接有两个夹持手指6,当两个夹持手指6靠近时其端部对合,能够组合成U型,用于夹住待采摘果实13。一个夹持手指6的端部上方设置有固定架8,固定架8上设置有加热件7。该固定架8可以为U型,其开口端被作为加热件7的镍铬电热丝连接,另一个夹持手指6上设置有切割垫板9,切割垫板9上对应于加热件7的位置设置有槽91,该槽91的形状与加热件7的形状相适应,当两个夹持手指6对合,加热件7就嵌合在切割垫板9的槽91中。固定架8和切割垫板9都伸出夹持手指6的端面,因此夹持手指6的端面还设置有夹持垫片5,用于缩短两个夹持手指6端部的距离,以便更牢固的夹住果实13的果柄。
本实施例中,镍铬电热丝、电磁阀以及真空发生器组件均采用同一直流电源供电,其各自状态由控制器通过继电器控制。
如图3所示,本发明还提供了一种果实采收方法,包括以下步骤:
步骤S1、启动真空发生器组件为吸附件提供负压,吸附件吸附住待采收的果实;
步骤S2、通过控制电磁阀控制气门的活动块活动,从而使得两个夹持手指对合,加热件与切割垫板的槽嵌合,将果柄夹住;
步骤S3、接通加热件的电源,高温的加热件与切割垫板将果柄切断。
为适应不同品种的果实的外形特征,本实施例采用可调式结构设计,通过旋转螺杆可以调节吸盘伸出固定块的伸出长度,以适应大小不同的果实、不同果柄长度的果实的采摘要求;同时为保证产品的通用性,吸盘、气爪以及电热丝等部件均为可拆卸式装配方式,可根据作业需要进行拆卸安装,以满足采摘、分选、包装等不同功能环境的要求。
本发明提供的装置和方法可以高效、无损的对小型果实进行采收、分选以及包装等作业,对果实进行无损夹持、搬运,以及采收时进行果柄切割等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.果实采收末端执行器,其特征在于,包括:
吸附件;
螺杆,其一端与所述吸附件连接;
固定块,所述螺杆的另一端从固定块中穿出;
驱动部件,位于所述固定块的上方且与固定块连接;
两个夹持手指,分别与所述驱动部件连接,位于所述吸附件的上方,在所述驱动部件的控制下开合;
切割部件,与两个所述夹持手指连接。
2.如权利要求1所述的果实采收末端执行器,其特征在于,所述切割部件包括:位于一个所述夹持手指上的固定架,与架设在所述固定架上的加热件,位于另一个所述夹持手指上的切割垫板,所述切割垫板对应于加热件的部分开设有槽。
3.如权利要求2所述的果实采收末端执行器,其特征在于,两个夹持手指对合时,所述加热件嵌合在切割垫板的槽中。
4.如权利要求2所述的果实采收末端执行器,其特征在于,所述加热件为镍铬加热丝。
5.如权利要求1所述的果实采收末端执行器,其特征在于,所述驱动部件为气爪,所述气爪与电磁阀连接,两个所述夹持手指分别与气爪的活动块连接。
6.如权利要求5所述的果实采收末端执行器,其特征在于,所述气爪通过螺钉与固定块连接,所述气爪与固定块之间的距离可通过调节螺钉调整。
7.如权利要求1所述的果实采收末端执行器,其特征在于,所述吸附件为风琴式吸盘,其一端为吸盘,另一端为连接板,所述连接板与螺杆连接,所述吸附件与真空发生器组件连接。
8.如权利要求1所述的果实采收末端执行器,其特征在于,两个所述夹持手指的对端分别设置有夹持垫片。
9.采用权利要求1-8任一项所述的果实采收末端执行器的果实采收方法,其特征在于,包括:
步骤S1、启动所述真空发生器组件为吸附件提供负压,所述吸附件吸附住待采收的果实;
步骤S2、通过控制电磁阀控制气门的活动块活动,从而使得两个夹持手指对合,加热件与切割垫板的槽嵌合,将果柄夹住;
步骤S3、接通所述加热件的电源,高温的加热件与切割垫板将果柄切断。
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