一种两段式升降自适应柔性采摘机构制造技术

本发明专利技术提供了一种两段式升降自适应柔性采摘机构，其包括柔性末端采摘机构(3)、滑套滑杆升降机构(1)和直线位置运动升降机构(7)。本发明专利技术通过两段式升降结构解决了实际工厂化生产中因培养架高度空间狭小而一般单段升降机构无法既能满足采摘变化行程要求大又能实现高速将采摘到双孢蘑菇送到收集传输带上收集的矛盾，有助于实际工厂化双孢蘑菇智能采摘的高效采收。本发明专利技术可适应采摘行程大、柔性高、结构紧凑，很好地解决了食用菌工厂化实际生产的高效采收的关键问题，有利于很好的推动双孢蘑菇智能采摘的产业化进程。本发明专利技术同样适用于褐菇、草菇等具有相似培育方式的食用菌的的采摘。

A two-stage lifting adaptive flexible picking mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种两段式升降自适应柔性采摘机构
本专利技术涉及一种两段式升降自适应柔性采摘机构，特别是涉及工厂化生产中的双孢蘑菇与褐菇的采摘，属于果蔬采摘领域。
技术介绍
目前，双孢蘑菇的主流生产方式是工厂化生产，在工厂化生产中，双孢蘑菇的培育过程除了采收，其它过程例如上料、覆土、分级、包装等都基本实现了机械化、自动化。然而，一方面，由于双孢蘑菇生长异构性大，例如菌种不同会使得双孢蘑菇的生长高度参差不齐、生长姿态不一，特别地，在不同采摘时期，由于需要不断的往培养土中喷水，并且不断的采摘，会导致培养土面的高度出现不断的下降，经测定变化的范围较大，在30mm-60mm左右；另一方面，双孢蘑菇工厂化种植所用培养架的每层高度狭小，除去培养料和覆土，采收机械可用高度约为300mm；并且，对于面向实际生产的双孢蘑菇采收装置，不但要求能够完成对双孢蘑菇的自动无损采摘，而且要求在采摘后能够把采摘完成的双孢蘑菇进行快速收集。在如此狭小的空间中既要实现对蘑菇表面的无损摘取，又要做到对大行程采摘的适应、还要能将双孢蘑菇高效收集，难度较大。目前现有的蘑菇采摘末端执行机构，基本上采用一段式结构，由于采摘完成后采摘臂无法收缩，若满足了对高度方向大行程采摘的适应性，则很难做到在狭小空间中的对蘑菇的快速收集，都只适合实验室环境，无法满足工厂化生产的实际采收环境和要求。另外，目前对于蘑菇采摘高度的控制主要采用的是利用视觉系统来识别高度，然后控制系统通过电机驱动位置控制系统到达蘑菇表面，采用这种方式，对视觉识别系统的高度识别精度要求较高，否则容易出现识别高度偏小摘取不到蘑菇或识别高度太高使得摘取机构过度压在蘑菇上而损伤蘑菇。因此，有必要提供一种新型的采摘机构。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种能够应用于工厂化生产实际环境特别是能应用在狭小培养架空间中的、适应不同菌种、不同采摘时期的不同高度、不同姿态双孢蘑菇的采摘，且采摘后有利于能实现快速收集的自适应柔性采摘机构。本专利技术特别是涉及食用菌工厂化生产中的双孢蘑菇的智能无损采摘。为了适应不同高度的双孢蘑菇并且在采摘结束后尽量减少对高度空间的占据以便于采摘下来蘑菇的高效收集。本专利技术拟采用基于高度控制及重力下滑驱动原理的两段式自适应升降结构，以满足对蘑菇姿态不同、培养土高度变化大的自适应能力。双孢蘑菇的摘取采用柔性真空吸附旋转末端采摘结构实现对双孢蘑菇的无损采摘。为了解决以上的技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供了一种两段式升降自适应柔性采摘机构，其包括柔性末端采摘机构3、滑套滑杆升降机构1和直线位置运动升降机构7，其中滑套滑杆升降机构1包括滑杆101和滑套102，其中滑杆101套在滑套102中，滑套102通过第一连接件2与气缸5缸体固定连接，并且通过第四连接件10与气缸5的活塞杆下端连接构成第二段自适应升降结构；第二电机4与直线位置运动升降机构7连接构成第一段升降结构；第二段自适应升降结构通过第二连接件8固定在滑台6上实现与第一段升降结构的连接，从而使得柔性末端采摘机构3可以在第一段升降结构和第二段自适应升降结构的作用下实现两级升降来完成采摘。进一步，柔性末端采摘机构3包括柔性吸附腔309和旋转控制机构，其中，旋转控制机构包括第一电机301、第一齿轮303、第二齿轮308、微型位置传感器305和感应片307，其中，柔性吸附腔309与第二齿轮308连接，第二齿轮308与第一齿轮303啮合，第一齿轮303固定在第一电机301上，第一电机301通过第一电机固定板302与第二齿轮固定板306连接。进一步，微型位置传感器305固定在第二齿轮固定板306上，用于检测到感应片307信号后，控制电机停止正转并开始反转到原位停止。进一步，感应片307固定在第二齿轮308上，随着齿轮的转动而转动。进一步，感应片307是磁铁。进一步，在滑套102下方及第三连接件9之间的滑杆101上套有弹簧103。进一步，直线位置运动升降机构7可以是滚珠丝杠结构、带传动机构、螺杆螺母传动机构或直线电机传动机构。进一步，第二电机4可以是步进电机、伺服电机或其它可实现位置控制的电机。一种面向工厂化生产的双孢蘑菇两段式自适应柔性采摘机构，由柔性末端采摘机构、气缸连接的滑套滑杆升降机构和电机控制的直线位置运动升降机构组合构成两段式升降自适应柔性采摘机构。柔性末端采摘机构通过第一连接件与滑套滑杆升降机构中的滑杆下端固定连接，滑套滑杆升降机构通过第二连接件与气缸缸体固定连接、通过第二连接件与气缸的活塞杆下端连接构成第二段自适应升降结构，电机与直线位置运动升降机构连接构成第一段升降结构，第二段自适应升降结构通过第三连接件固定在滑台上实现与第一段自适应升降结构的连接。通过以上结构和连接，柔性末端采摘机构可以在第一段升降结构和第二段升降结构的作用下实现两级升降来完成采摘。电机根据双孢蘑菇所需采摘高度控制直线位置运动升降机构下降到指定高度，然后释放气缸的缸内气体，此时，柔性末端采摘机构下降直至压紧双孢蘑菇表面，然后，柔性末端采摘机构抽真空形成负压吸附住双孢蘑菇。双孢蘑菇被吸附后，控制微型直流电机使柔性末端采摘机构依次正反旋转将蘑菇根部从土中先松动，然后给气缸充气，驱动滑杆抬升，同时，电机控制直线位置运动升降机构的滑台抬升，最终带动柔性末端采摘机构吸附着蘑菇抬升，实现双孢蘑菇的采摘。这种两段式升降结构的最大行程是直线位置运动升降机构的行程和气缸的行程之和，行程足够大、可满足蘑菇采摘高度范围大的要求；同时，该两段式结构抬升时，高度空间上两段结构折叠在一起，只占用了约下降行程一半的距离，有效地节约了高度空间，从而在高度方向上为蘑菇的收集，例如移放到传输带上预留了空间，便于实现采摘与收集的高效一体化操作。所述电机控制的直线位置运动升降机构为第一段升降机构，通过电机驱动直线位置运动升降机构对其移动高度进行控制，实现对不同采摘时期下培养土高度不同的适应。所述电机可以是步进电机、伺服电机或其它可实现位置控制的电机。所述直线位置运动升降机构可以是滚珠丝杠结构、带传动机构、螺杆螺母传动机构、直线电机传动机构等位置可控制的直线传动机构。所述气缸连接的滑套滑杆升降机构是基于重力自下滑的高度自适应机构，可实现对蘑菇高度不同的自适应。所述滑杆是光轴、套在滑套里，滑杆下降时，释放气缸的缸内气体，由于是滑杆滑套结构，那么固定在滑杆上的柔性末端采摘机构就会在重力的作用下下降，直至压紧双孢蘑菇菇帽。若蘑菇高度不同，那么滑杆下降的高度就不同。所以通过这种结构，可以在不测量蘑菇高度或蘑菇高度测量不是很准的情况下，依靠纯机械结构实现对蘑菇高度不同的自适应。同时，因为是依靠重力的下降，下降结构在压到菇帽的时候就自动停止了，菇帽表面受到的力是柔性末端采摘机构的重力，因重力并不大，能有效地防止执行装置碰伤菇帽表面。所以，气缸连接的滑套滑杆升降机构依靠滑杆滑套纯机械自适应结构，即可以实现对不同高度双孢蘑菇的自适应采摘，又能有效的保护菇帽不受损伤，还可大大降低智能识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两段式升降自适应柔性采摘机构，其特征在于，其包括柔性末端采摘机构(3)、滑套滑杆升降机构(1)和直线位置运动升降机构(7)，其中/n滑套滑杆升降机构(1)包括滑杆(101)和滑套(102)，其中滑杆(101)套在滑套(102)中，滑套(102)通过第一连接件(2)与气缸(5)缸体固定连接，并且通过第四连接件(10)与气缸(5)的活塞杆下端连接构成第二段自适应升降结构；/n第二电机(4)与直线位置运动升降机构(7)连接构成第一段升降结构；/n第二段自适应升降结构通过第二连接件(8)固定在滑台(6)上实现与第一段升降结构的连接，从而使得柔性末端采摘机构(3)可以在第一段升降结构和第二段自适应升降结构的作用下实现两级升降来完成采摘。/n

【技术特征摘要】
1.一种两段式升降自适应柔性采摘机构，其特征在于，其包括柔性末端采摘机构(3)、滑套滑杆升降机构(1)和直线位置运动升降机构(7)，其中
滑套滑杆升降机构(1)包括滑杆(101)和滑套(102)，其中滑杆(101)套在滑套(102)中，滑套(102)通过第一连接件(2)与气缸(5)缸体固定连接，并且通过第四连接件(10)与气缸(5)的活塞杆下端连接构成第二段自适应升降结构；
第二电机(4)与直线位置运动升降机构(7)连接构成第一段升降结构；
第二段自适应升降结构通过第二连接件(8)固定在滑台(6)上实现与第一段升降结构的连接，从而使得柔性末端采摘机构(3)可以在第一段升降结构和第二段自适应升降结构的作用下实现两级升降来完成采摘。


2.根据权利要求1所述的两段式升降自适应柔性采摘机构，其特征在于，柔性末端采摘机构(3)包括柔性吸附腔(309)和旋转控制机构，
其中，旋转控制机构包括第一电机(301)、第一齿轮(303)、第二齿轮(308)、微型位置传感器(305)和感应片(307)，
其中，柔性吸附腔(309)与第二齿轮(308)连接，第二齿轮(308)与第一齿轮(303)啮合，第一齿轮(303)固定在第一电机(301...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淑珍，陆翔宇，俞涛，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：上海;31