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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112997694A(43)申请公布日2021.06.22(21)申请号202110323917.5(22)申请日2021.03.26(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人刘继展阳开雨金玉成(51)Int.Cl.A01D46/30(2006.01)A01D91/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图9页(54)发明名称一种果实平留梗采摘的机器人末端执行器及作业方法(57)摘要本发明提供了一种果实平留梗采摘的机器人末端执行器及作业方法,该末端执行器主要包括半圆条形摆刀和两1/4球面指,采摘时,果实进入两1/4球面指之间,1/4球面指快速合拢同时膨胀环形气囊向上滑动到采摘位形成对果实的可靠柔性抓握,1/4球面指开口缝隙适应果梗的方位偏差;半圆条形摆刀齐平于果蒂完成果梗切割,环形气囊收缩使果实落入送果软管完成回收。本发明通过双1/4球面指、半圆条形摆刀与筒内可移动环形气囊的有机组合,实现树上果实大小、位姿自适应的机器人平留梗采摘与回收作业,结构简单可靠。CN112997694ACN112997694A权利要求书1/2页1.一种果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,包括:圆筒环形气囊机构,包括圆筒(6)和环形气囊(7),环形气囊(7)滑动连接在圆筒(6)内壁,环形气囊(7)与气动系统相连,在气动系统的作用下,环形气囊(7)能够处于膨胀状态或收缩状态;球面双指机构,包括两1/4球面指(1)和球面指电机(3),两1/4球面指(1)形状相同,对称安装于圆筒(6)的上管口,球面指电机(3)通过齿轮机构驱动两1/4球面指(1)开合;摆刀机构,包括半圆条形摆刀(4)和摆刀电机(13),半圆条形摆刀(4)安装在圆筒(6)上管口,半圆条形摆刀(4)由摆刀电机(13)驱动;所述半圆条形摆刀(4)位于一对1/4球面指(1)的外侧;所述1/4球面指(1)的外壁上安装有限位开关(11)。2.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,所述齿轮机构为两相互啮合的球面指齿轮(16)和电机轴齿轮(17),球面指电机(3)与电机轴齿轮(17)连接,电机轴齿轮(17)与一球面指齿轮(16)啮合,球面指齿轮(16)安装在两1/4球面指(1)的同一端。3.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,所述半圆条形摆刀(4)的回转轴线同时与圆筒(6)中心线、两1/4球面指(1)的回转轴线垂直,两1/4球面指(1)的回转轴线平行且与圆筒(6)中心线垂直。4.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,沿1/4球面指(1)回转轴线的投影面内,限位开关(11)的安装位置为与开口(15)的夹角为θ,且限位开关(11)的安装位置位于半圆条形摆刀(4)初始状态的远端,开口(15)为两1/4球面指(1)相对的位置。5.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,所述圆筒(6)的内径R满足:k1Rmax≤R≤k2Rmax,其中Rmax为采摘期该品种水果的最大果实半径,k1、k2为系数。6.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,所述环形气囊(7)在收缩状态的环形内孔半径为Rb,Rb满足:Rb≥1.1Rmax,其中Rmax为采摘期该品种水果的最大果实半径。7.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,所述环形气囊(7)的水平中心线到圆筒(6)上管口面的距离D满足:其中,Rmin为采摘期该品种水果的最小果实半径,Rmax为采摘期该品种水果的最大果实半径,R为圆筒(6)内径,Ra为环形气囊(7)在膨胀状态A1的环形内孔半径,ε为环形气囊(7)与果实(14)挤压产生的径向变形量。8.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,两1/4球面指(1)的张开状态,使两开口(15)之间的间隙为B,且B≥2Rmax+B0,其中,Rmax为采摘期该品种水果的最大果实半径,B0为适应机器人视觉与末端定位的误差。9.根据权利要求1所述的果实平留梗采摘的机器人末端执行器,其特征在于,两1/4球面指(1)的合拢状态为两开口(15)平行且留有宽度为d的缝隙,且c1dmax≤d≤c2dmax,dmax为采2CN112997694A权利要求书2/2页摘期该品种水果的最大果梗半径,c1、c2为系数。10.一种果实平留梗采摘的机器人末端执行器的作业方法,其特征在于,包括步骤:S1,半圆条形摆刀(4)处于与圆筒(6)上管口平行的初始状态,两1/4球面指(1)处于张开状态,环形气囊(7)处于下位S0且呈膨胀状态A1;S2,末端执行器运