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CN111512894B - 一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器 - Google Patents

一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器 Download PDF

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    • A01G18/70—Harvesting
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Abstract

本发明公开了一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，包括与蘑菇柔性采摘车上采摘驱动装置连接的机械手臂，机械手臂远离采摘驱动装置的一端连接有夹持罩，夹持罩呈喇叭口结构，夹持罩的内侧壁靠近开口处设有一圈抓取充气气囊，夹持罩的外侧壁靠近开口处设有一圈支撑板，支撑板外套设有旋转板，支撑板和旋转板朝向机械手臂的端面之间设有至少两组伸缩机构，伸缩机构包括伸缩板和驱动杆，夹持罩的侧壁上开设有供支撑板通过的开口，伸缩板朝向机械手臂的端面设有支撑充气气囊。本发明通过抓取充气气囊与支撑充气气囊配合完成蘑菇的柔性夹持固定，再通过采摘驱动装置的驱动即可完成采摘，避免了对蘑菇的造成外观伤痕，保证了蘑菇的品质。

Description

一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器
技术领域
本发明涉及农用机械设备技术领域，特别是一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器。
背景技术
随着农业技术的发展，规模化生产已成趋势。如我国双孢蘑菇(俗称白蘑菇)采用工业化生产生，种植范围遍及全国20多个省、市、自治区，产量逐年增加，年产量和年出口量均居世界首位。工业化生产蘑菇，对菇房环境要求较高，需要恒温、无杂菌，且采摘要求高，目前主要以人工采摘为主。对采摘的蘑菇进行检测、分组包装时，需要对其进行分拣，目前主要以人工分拣为主。然而，人工操作工作时间长、劳动强度大，且容易对蘑菇、菇房环境造成影响，不利于提高生产效率和产品品质。随着农村劳动力日益紧缺，采用先进的采摘、分拣设备势在必行。
采摘、分拣机器人是一种高效的设备，其关键部件为机械手末端执行器，用来夹持蘑菇，进行采摘或分拣。机械手末端执行器需要完成按压、夹持、旋转、摘取四个动作，夹持力复杂且不能过大，否则会造成蘑菇外观伤痕，影响蘑菇品质，同时还要求结构简单、容易清洗，不对目标物及周围造成污染。因此，为实现蘑菇的自动化采摘，需要针对蘑菇提供一种新型机械手末端执行器。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器。
本发明采用的技术方案是：
一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，包括与蘑菇柔性采摘车上采摘驱动装置连接的机械手臂，所述机械手臂远离采摘驱动装置的一端连接有夹持罩，所述夹持罩呈喇叭口结构，所述夹持罩的内侧壁靠近开口处设有一圈抓取充气气囊，所述夹持罩的外侧壁靠近开口处设有一圈支撑板，所述支撑板外套设有旋转板，所述支撑板和旋转板之间设有轴承，所述支撑板和旋转板朝向机械手臂的端面之间设有至少两组伸缩机构，所述伸缩机构包括伸缩板和驱动杆，全部伸缩机构以支撑板的轴心为圆心呈圆周阵列分布，所述伸缩板的一端与支撑板铰接，所述驱动杆的一端与旋转板铰接，所述驱动杆的另一端与伸缩板的另一端铰接，所述夹持罩的侧壁上开设有供支撑板通过的开口，所述伸缩板朝向机械手臂的端面设有支撑充气气囊，所述旋转板的外侧面设有从动齿轮，所述从动齿轮啮合有主动齿轮，所述主动齿轮连接有驱动电机，所述驱动电机通过支架与夹持罩连接。
优选的，所述支撑板和旋转板朝向机械手臂的端面之间设有三组伸缩机构。
优选的，所述夹持罩的侧壁上开设有排气孔。
优选的，所述抓取充气气囊和支撑充气气囊分别经充气管连接气泵。
优选的，所述气泵的进气口与夹持罩上的排气孔连通。
优选的，所述气泵设于机械手臂内，所述夹持罩的排气孔设于夹持罩的中心处。
本发明的有益效果是：
1、通过夹持罩包裹蘑菇的头部进行采摘，由抓取充气气囊充气后夹持蘑菇头部的顶面，通过驱动主动齿轮带动从动齿轮、旋转板转动，使驱动杆驱动伸缩板进入夹持罩内，由支撑充气气囊充气后对蘑菇头部的底面进行支撑，抓取充气气囊与支撑充气气囊配合完成蘑菇的柔性夹持固定，再通过采摘驱动装置的驱动即可完成采摘，避免了对蘑菇的造成外观伤痕，保证了蘑菇的品质；
2、通过在夹持罩上设置排气孔，确保蘑菇的头部和夹持罩的内壁之间不会形成正压，使抓取充气气囊与蘑菇能良好接触进行夹持；
3、通过气泵直接抽取蘑菇的头部和夹持罩的内壁之间的空气对抓取充气气囊和支撑充气气囊进行充气，即满足的充气要求，又使蘑菇的头部和夹持罩的内壁之间形成负压，使抓取充气气囊对蘑菇头部良好夹持，一举两得。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中伸缩机构的俯视结构示意图；
附图标记：10、机械手臂，20、夹持罩，21、排气孔，22、支撑板，30、抓取充气气囊，31、支撑充气气囊，40、旋转板，41、轴承，42、伸缩板，43、驱动杆，44、从动齿轮，45、主动齿轮，46、驱动电机，50、气管，51、气泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1、2所示，一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，包括与蘑菇柔性采摘车上采摘驱动装置连接的机械手臂10，所述机械手臂10远离采摘驱动装置的一端连接有夹持罩20，所述夹持罩20呈喇叭口结构，所述夹持罩20的内侧壁靠近开口处设有一圈抓取充气气囊30，所述夹持罩20的外侧壁靠近开口处设有一圈支撑板22，所述支撑板22外套设有旋转板40，所述支撑板22和旋转板40之间设有轴承41，所述支撑板22和旋转板40朝向机械手臂10的端面之间设有至少两组伸缩机构，所述伸缩机构包括伸缩板42和驱动杆43，全部伸缩机构以支撑板22的轴心为圆心呈圆周阵列分布，所述伸缩板42的一端与支撑板22铰接，所述驱动杆43的一端与旋转板40铰接，所述驱动杆43的另一端与伸缩板42的另一端铰接，所述夹持罩20的侧壁上开设有供支撑板22通过的开口，所述伸缩板42朝向机械手臂10的端面设有支撑充气气囊31，所述旋转板40的外侧面设有从动齿轮44，所述从动齿轮44啮合有主动齿轮45，所述主动齿轮45连接有驱动电机46，所述驱动电机46通过支架与夹持罩20连接。
使用时，通过采摘驱动装置驱动机械手臂10，带动夹持罩20包裹待采摘的蘑菇，然后利用驱动电机46通过主动齿轮45带动从动齿轮44和旋转板40以图2所示逆时针转动，旋转板40通过驱动杆43推动伸缩板42以其与支撑板22的铰接点为圆心逆时针旋转，从而使伸缩板42相对其与支撑板22铰接的另一端通过夹持罩20的开口进入夹持罩20内，并位于蘑菇头部的下方。分别对抓取充气气囊30和支撑充气气囊31进行充气，使抓取充气气囊30和支撑充气气囊31分别与蘑菇头部的顶部和底部接触将蘑菇头部夹持住，然后再由采摘驱动装置驱动机械手臂10完成蘑菇的采摘。抓取充气气囊30与支撑充气气囊31配合完成蘑菇的柔性夹持固定，避免了对蘑菇的造成外观伤痕，保证了蘑菇的品质。
在其中一个实施例中，所述支撑板22和旋转板40朝向机械手臂10的端面之间设有三组伸缩机构。
通过三组伸缩机构对蘑菇头部的底部进行正三角形的支撑，相对于两组伸缩机构，对蘑菇的施力更平衡，避免在夹持过程中可能存在施力不均衡致使蘑菇头弯曲影响品质。
在其中一个实施例中，所述夹持罩20的侧壁上开设有排气孔21。
通过在夹持罩20上设置排气孔21，确保蘑菇的头部和夹持罩20的内壁之间不会形成正压，使抓取充气气囊30与蘑菇能良好接触进行夹持
在其中一个实施例中，所述抓取充气气囊30和支撑充气气囊31分别经充气管50连接气泵51。
通过气泵51可方便的对抓取充气气囊30和支撑充气气囊31进行充气。
在其中一个实施例中，所述气泵51的进气口与夹持罩20上的排气孔21连通。
通过气泵51直接抽取蘑菇的头部和夹持罩20的内壁之间的空气对抓取充气气囊30和支撑充气气囊31进行充气，即满足的充气要求，又使蘑菇的头部和夹持罩20的内壁之间形成负压，使抓取充气气囊30对蘑菇头部良好夹持，一举两得
在其中一个实施例中，所述气泵51设于机械手臂10内，所述夹持罩20的排气孔21设于夹持罩20的中心处。
将气泵51内置于机械手臂10内，使整体结构更紧凑，占用空间更少，使用更方便。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，包括与蘑菇柔性采摘车上采摘驱动装置连接的机械手臂(10)，其特征在于，所述机械手臂(10)远离采摘驱动装置的一端连接有夹持罩(20)，所述夹持罩(20)呈喇叭口结构，所述夹持罩(20)的内侧壁靠近开口处设有一圈抓取充气气囊(30)，所述夹持罩(20)的外侧壁靠近开口处设有一圈支撑板(22)，所述支撑板(22)外套设有旋转板(40)，所述支撑板(22)和旋转板(40)之间设有轴承(41)，所述支撑板(22)和旋转板(40)朝向机械手臂(10)的端面之间设有至少两组伸缩机构，所述伸缩机构包括伸缩板(42)和驱动杆(43)，全部伸缩机构以支撑板(22)的轴心为圆心呈圆周阵列分布，所述伸缩板(42)的一端与支撑板(22)铰接，所述驱动杆(43)的一端与旋转板(40)铰接，所述驱动杆(43)的另一端与伸缩板(42)的另一端铰接，所述夹持罩(20)的侧壁上开设有供支撑板(22)通过的开口，所述伸缩板(42)朝向机械手臂(10)的端面设有支撑充气气囊(31)，所述旋转板(40)的外侧面设有从动齿轮(44)，所述从动齿轮(44)啮合有主动齿轮(45)，所述主动齿轮(45)连接有驱动电机(46)，所述驱动电机(46)通过支架与夹持罩(20)连接。
2.根据权利要求1所述的蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，其特征在于，所述支撑板(22)和旋转板(40)朝向机械手臂(10)的端面之间设有三组伸缩机构。
3.根据权利要求2所述的蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，其特征在于，所述夹持罩(20)的侧壁上开设有排气孔(21)。
4.根据权利要求3所述的蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，其特征在于，所述抓取充气气囊(30)和支撑充气气囊(31)分别经充气管(50)连接气泵(51)。
5.根据权利要求4所述的蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，其特征在于，所述气泵(51)的进气口与夹持罩(20)上的排气孔(21)连通。
6.根据权利要求5所述的蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，其特征在于，所述气泵(51)设于机械手臂(10)内，所述夹持罩(20)的排气孔(21)设于夹持罩(20)的中心处。
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