一种非接触式串番茄自动采摘机械手及采摘方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115194742A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202210853147.X(22)申请日2022.07.07(71)申请人中国农业大学地址100083北京市海淀区清华东路17号(72)发明人李伟郭辉尹金亮袁挺(74)专利代理机构北京中安信知识产权代理事务所(普通合伙)11248专利代理师李彬徐林(51)Int.Cl.B25J9/04(2006.01)B25J9/16(2006.01)B25J15/00(2006.01)A01D46/30(2006.01)A01D46/22(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种非接触式串番茄自动采摘机械手及采摘方法(57)摘要本发明属于农业果蔬自动化采摘机器人技术领域，具体涉及一种非接触式串番茄自动采摘机械手及采摘方法。通过相机实时识别番茄串信息，通过整串果实的信息来推导位于番茄串上方合适的切割点位置，同时获取到执行器在切割点处的位置和姿态信息，控制多关节机械臂运动，将采摘机械手移动至指定采摘位置。采摘机械手的执行器从番茄串下方最低点的果实中心对准,自下往上移动套入果实，到达果梗剪切位置时，驱动七连杆仿人手机构剪切果梗，之后夹住番茄串，控制机械臂将番茄串放到指定的收集筐中，完成采摘任务。CN115194742ACN115194742A权利要求书1/2页1.一种非接触式串番茄自动采摘机械手，用于串番茄的自动采摘，其特征在于，包括机械臂(2)、支架(3)、执行器(4)和深度相机(5)；所述支架(3)固接在机械臂(2)的末端；所述深度相机(5)和执行器(4)分别固接在支架(3)的上部和下部；所述机械臂(2)的附近设有收集筐(1)；所述执行器(4)包括外壳(410)、气缸(409)和七连杆仿人手机构；所述七连杆仿人手机构包括左剪切刀(401)、右剪切刀(402)、左拨杆(403)、右拨杆(404)、左连杆(405)、右连杆(406)和接头(407)；所述外壳(410)通过螺栓固接在支架(3)上；外壳(410)的前端设有拨杆连接部(410‑1)；外壳(410)的后部设有气缸安装槽(410‑2)，所述气缸(409)固接在所述气缸安装槽(410‑2)内，气缸(409)的活塞杆(408)在外壳(410)的前部空间内自由伸缩；所述外壳(410)的前部左右两侧设有分别用于左连杆(405)和右连杆(406)前后移动的长槽(410‑3)；所述接头(407)通过螺纹和锁紧螺母与气缸(409)的活塞杆(408)的端部固接；所述左连杆(405)和右连杆(406)的后端分别与接头(407)的左右两侧铰接；左连杆(405)和右连杆(406)分别从外壳(410)的前部左右两侧的长槽(410‑3)穿出，并能够随活塞杆(408)的伸缩在长槽(410‑3)中前后滑动；所述左连杆(405)的前端与左拨杆(403)的后端铰接，右连杆(406)的前端与右拨杆(404)的后端铰接；所述左拨杆(403)的前端与左剪切刀(401)的后端铰接，所述右拨杆(404)的前端与右剪切刀(402)的后端铰接；所述左剪切刀(401)的前端与右剪切刀(402)的前端相互铰接；所述左拨杆(403)和右拨杆(404)的中部分别与拨杆连接部(410‑1)的左右两侧铰接；当气缸(409)的活塞杆(408)处于收缩状态时，拨杆连接部(410‑1)、左拨杆(403)和右拨杆(404)的前部以及左剪切刀(401)和右剪切刀(402)共同构成一允许果串(6)通过的采摘环；当气缸(409)的活塞杆(408)处于伸展状态时，左剪切刀(401)与右剪切刀(402)相互合拢，将果串(6)的果梗(7)切断并夹持；所述深度相机(5)获取串番茄的位置数据，控制器根据串番茄的位置数据识别出串番茄的姿态，确定切割位置并拟合出执行器(4)的运动轨迹；操作七连杆仿人手机构，使其形成允许果串(6)通过的采摘环，控制执行器(4)按照运动轨迹移动，到达果实串上方的果梗(7)上的切割位置；操作七连杆仿人手机构闭合将果串(6)的果梗(7)切断并夹持；操作机械臂(2)将执行器(4)移动到放置收集筐(1)上方，操作七连杆仿人手机构展开将果串(6)放置在收集筐(1)中。2.根据权利要求1所述的非接触式串番茄自动采摘机械手，其特征在于，所述左剪切刀(401)包括上下并列设置的剪切刀片(401‑1)和左夹持部(401‑2)；所述右剪切刀(402)包括与剪切刀片(401‑1)相对应的刀槽(402‑1)和与左夹持部(401‑2)相对应的右夹持部(402‑2)；所述剪切刀片(401‑1)的后部与左夹持部(401‑2)的后部通过一个销轴(401‑4)铰接；所述剪切刀片(401‑1)上沿其过销轴(401‑4)