用于机器人收获的双末端执行器制造技术

一种示例系统包括：喷嘴，其具有入口；出口机构，其纵向地设置在喷嘴附近；导管，其纵向地邻近出口机构，其中该导管包括沿着导管的长度纵向地设置的远端腔室、中间腔室和近端腔室；隔离块，其被构造成在(i)第一位置和(ii)第二位置之间移动，在第一位置处，隔离块横向地邻近中间腔室设置，使得隔离块偏离导管的纵向轴线，在第二位置处，隔离块驻留在远端腔室和近端腔室之间的中间腔室中；和减速结构，其设置在导管的近端并界定近端腔室，其中减速结构被构造成使已经穿过导管的果实减速。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人收获的双末端执行器相关申请的交叉引用本申请要求提交于2017年9月15日的名称为“用于机器人收获的双末端执行器(DoublesEnd-EffectorforRoboticHarvesting)”的美国临时专利申请第62/558,996号的优先权，并要求提交于2018年2月22日的名称为“用于机器人收获的带有撞击传感器的末端执行器(End-EffectorwithImpactSensorforRoboticHarvesting)”的美国临时专利申请第62/633,877号的优先权，所有这些申请的全部内容均通过引用结合于此，如同在本说明书中完全阐述一样。
技术介绍
果实采摘和收获仍然主要是手工操作。在诸如苹果、梨、杏、桃子等果实长在树上的果园里，农场工人可以移动梯子靠近树，爬上梯子，摘下果实，然后将果实转移到像篮子一样的临时仓库。在工人摘下那个地方的所有成熟果实之后，工人爬下梯子，将梯子移动到另一个地方，然后重复该过程。该过程对劳动力的要求很高，这导致操作成本很高，从而降低了农民的利润。依靠体力劳动也可能有其他风险。例如，工人生病或其他不能出工情况可能会影响劳动力供应。作为另一示例，缺乏未受过培训的工人会导致果实处理不当或错误。虽然采摘果实似乎需要低技能和低培训的工人，但熟练的农场工人每秒钟可能采摘多达两个果实，并且由于损坏造成的损失相对较低，而未经培训的工人可能工作速度明显较慢，并且可能由于果实损坏造成更高的损失。培训工人的成本可能导致农场运营成本的显著增加。因此，可能需要机械化果实收获系统，该系统减轻与体力劳动相关的一些风险。一种示例性机械化系统可以具有末端执行器，该末端执行器被构造成采摘果实，以代替手动采摘果实。为了降低这种机械化系统的成本，可能需要这样一种机械化系统，其不需要末端执行器的高度精确定位来有效地采摘果实。
技术实现思路
本公开描述了涉及机器人收获系统的实施例。在一个方面，本公开描述了一种收获系统。该收获系统包括：(i)具有入口的喷嘴，其中真空发生装置被构造成在喷嘴中产生真空环境，并且其中入口具有允许特定类型的果实通过入口并进入喷嘴中的真空环境的尺寸；(ii)出口机构，其纵向地设置在喷嘴附近，其中已经进入真空环境的果实能够通过出口机构离开真空环境；(iii)导管，其纵向地邻近出口机构，使得出口机构设置在导管和喷嘴之间，其中，导管包括沿导管长度纵向地设置的远端腔室、中间腔室和近端腔室；(iv)隔离块，其被构造成在(i)第一位置和(ii)第二位置之间移动，在第一位置处，隔离块设置成横向地邻近中间腔室，使得隔离块偏离导管的纵向轴线，在第二位置处，隔离块驻留在远端腔室和近端腔室之间的中间腔室中；和(v)减速结构，其设置在导管的近端并界定近端腔室，其中减速结构被构造成使已经穿过导管的果实减速。在另一方面，本公开描述了一种果实收获机器人系统。该果实收获机器人系统包括：(i)真空发生装置；(ii)机械臂；和(iii)收获装置，其联接到机械臂。收获装置包括：(a)末端执行器，其具有入口；(b)真空管，其联接到末端执行器的入口和真空发生装置，其中真空发生装置被构造成在真空管中产生真空环境，并且其中末端执行器的入口具有允许特定类型的果实通过入口并进入真空管中的真空环境的尺寸；(c)出口机构，其联接到真空管，其中已经进入真空环境的果实能够通过出口机构离开真空环境，和(d)导向切换器，其形成为支架，该支架具有在接合部处彼此联接的第一板和第二板，其中导向切换器通过接合部可枢转地安装到收获装置内的铰链，其中导向切换器与真空管纵向地对准，使得已经离开真空管的果实撞击导向切换器的第一板或第二板，导致导向切换器围绕铰链旋转。在另一方面，本公开描述了一种果实收获机器人系统。该果实收获机器人系统包括：(i)真空发生子系统；(ii)机械臂；(iii)收获装置，其联接到机械臂；和(iv)控制器。该收获装置包括：(a)第一真空管，其具有第一入口并联接到真空发生子系统，其中真空发生子系统被构造成在第一真空管中产生第一真空环境，并且其中第一入口具有允许特定类型的果实通过第一入口并进入第一真空管中的第一真空环境的尺寸，和(b)第二真空管，其基本上平行于第一真空管设置，其中第二真空管具有第二入口并联接到真空发生子系统，其中真空发生子系统被构造成在第二真空管中产生第二真空环境，并且其中第二入口具有允许特定类型的果实通过第二入口并进入第二真空管中的第二真空环境的尺寸。控制器被构造成执行操作，该操作包括：(a)使机械臂移动收获装置，以将收获装置定位在距具有至少两个果实的果实簇的预定距离内，使得第一真空管的第一入口与果实簇的第一果实基本上对准，并且第二真空管的第二入口与果实簇的第二果实基本上对准；和(b)启动真空发生子系统，以产生在第一真空管中的第一真空环境和在第二真空管中的第二真空环境，其中第一真空环境和第二真空环境在第一果实和第二果实上施加相应的力，将第一果实通过第一入口拉入第一真空管并将第二果实通过第二入口拉入第二真空管。前述
技术实现思路
仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了上面描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，另外的方面、实施例和特征将变得显而易见。附图说明图1示出了根据一个示例性实施方式的附接到树的苹果。图2A示出了根据一个示例性实施方式的用于收获的机器人系统。图2B示出了根据一个示例性实施方式的图2A所示机器人系统的内部构造。图3A示出了根据一个示例性实施方式的安装到托架的机械臂。图3B示出了根据一个示例性实施方式的围绕铰链在特定方向上旋转的托架。图3C示出了根据一个示例性实施方式的图2A所示机器人系统的后视图，示出了托架。图3D示出了根据一个示例性实施方式的围绕相应的铰链在特定方向上旋转的图3C所示托架。图4示出了根据一个示例性实施方式的机器人系统的控制系统。图5示出了根据一个示例性实施方式的机械臂系统。图6A示出了根据一个示例性实施方式的基于真空的收获系统的示意图。图6B示出了根据一个示例性实施方式的图6A所示的基于真空的收获系统，其中末端执行器相对于果实未对准。图7A示出了根据一个示例性实施方式的具有基于真空的末端执行器的收获系统，该末端执行器被构造成以与果实的脱落轴线成一角度施加扭转。图7B示出了根据一个示例性实施方式的管的切割区段的透视图。图7C示出了根据一个示例性实施方式的描绘管的远端的前视图。图7D示出了根据一个示例性实施方式的构造为柔性板的突出部。图7E示出了根据一个示例性实施方式的具有一对或多对电极的突出部。图8A示出了根据一个示例性实施方式的收获系统，该收获系统被构造成以与果实的脱落轴线成一角度向果实施加扭转。图8B示出了根据一个示例性实施方式的收获系统的操作。图8C示出了根据一个示例性实施方式的图8A所示收获系统的变型。图8D示出了根据一个示例性实施方式的图8C所示收获系统的操作。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种收获系统，包括：/n喷嘴，其具有入口，其中，真空发生装置被构造成在所述喷嘴中产生真空环境，并且其中，所述入口具有允许特定类型的果实通过所述入口并进入所述喷嘴中的所述真空环境的尺寸；/n出口机构，其纵向地设置在所述喷嘴附近，其中，已经进入所述真空环境的果实能够通过所述出口机构离开所述真空环境；/n导管，其纵向地邻近所述出口机构，使得所述出口机构设置在所述导管和所述喷嘴之间，其中，所述导管包括沿所述导管的长度纵向地设置的远端腔室、中间腔室和近端腔室；/n隔离块，其被构造成在(i)第一位置和(ii)第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述隔离块设置成横向邻近所述中间腔室，使得所述隔离块偏离所述导管的纵向轴线，在所述第二位置处，所述隔离块驻留在所述远端腔室和所述近端腔室之间的所述中间腔室中；和/n减速结构，其设置在所述导管的近端并界定所述近端腔室，其中，所述减速结构被构造成使已经穿过所述导管的果实减速。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170915 US 62/558996;20180222 US 62/6338771.一种收获系统，包括：
喷嘴，其具有入口，其中，真空发生装置被构造成在所述喷嘴中产生真空环境，并且其中，所述入口具有允许特定类型的果实通过所述入口并进入所述喷嘴中的所述真空环境的尺寸；
出口机构，其纵向地设置在所述喷嘴附近，其中，已经进入所述真空环境的果实能够通过所述出口机构离开所述真空环境；
导管，其纵向地邻近所述出口机构，使得所述出口机构设置在所述导管和所述喷嘴之间，其中，所述导管包括沿所述导管的长度纵向地设置的远端腔室、中间腔室和近端腔室；
隔离块，其被构造成在(i)第一位置和(ii)第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述隔离块设置成横向邻近所述中间腔室，使得所述隔离块偏离所述导管的纵向轴线，在所述第二位置处，所述隔离块驻留在所述远端腔室和所述近端腔室之间的所述中间腔室中；和
减速结构，其设置在所述导管的近端并界定所述近端腔室，其中，所述减速结构被构造成使已经穿过所述导管的果实减速。


2.根据权利要求1所述的收获系统，还包括控制器，其中，所述控制器被构造成执行操作，所述操作包括：
使所述收获装置将所述喷嘴的所述入口定位在距具有至少两个果实的果实簇的预定距离内，其中，所述真空环境在所述簇的第一果实上施加力，所述力将所述第一果实通过所述入口拉入所述喷嘴，其中，已经穿过所述出口机构和所述导管的所述第一果实通过所述减速结构减速以驻留在所述近端腔室中；
检测所述近端腔室中所述第一果实的存在；和
作为响应，使所述隔离块从所述第一位置移动到所述第二位置，以驻留在所述中间腔室中，并将所述近端腔室与所述远端腔室隔离，从而防止所述第一果实和随后通过所述喷嘴的所述入口从所述簇中拉出的第二果实之间的碰撞。


3.根据权利要求2所述的收获系统，其中，所述隔离块包括减速元件，所述减速元件面向所述远端腔室，以使所述第二果实减速，导致所述第二果实驻留在所述远端腔室中。


4.根据权利要求2所述的收获系统，其中，所述隔离块具有面向容纳所述第一果实的所述近端腔室的减速元件。


5.根据权利要求1所述的收获系统，其中，所述隔离块包括：
第一减速元件，其面向所述近端腔室；
第二减速元件，其面向所述远端腔室；和
支撑板，其设置在所述第一减速元件和所述第二减速元件之间，其中，所述支撑板可滑动地安装到至少一个导轨，以便于所述隔离块从所述第一位置移动到所述第二位置。


6.根据权利要求5所述的收获系统，其中，所述第一减速元件具有第一厚度，并且所述第二减速元件具有不同于所述第一厚度的第二厚度。


7.根据权利要求1所述的收获系统，其中，所述隔离块通过由螺线管控制的闩锁机构保持在所述第一位置，并且其中，所述收获系统还包括：
传感器，其被构造成检测所述近端腔室中果实的存在；和
控制器，其与所述传感器通信，其中，所述控制器被构造成执行操作，所述操作包括：
从所述传感器接收指示所述近端腔室中果实的存在的信息；和
向所述螺线管发送信号以释放所述闩锁机构并导致所述隔离块从所述第一位置移动到所述第二位置。


8.根据权利要求7所述的收获系统，还包括：
壳体，其包围所述导管；和
至少一个拉伸弹簧，其将所述隔离块联接到所述壳体，其中，所述至少一个拉伸弹簧被构造成当所述螺线管释放所述闩锁机构时将所述隔离块从所述第一位置拉至所述第二位置。


9.根据权利要求1所述的收获系统，其中，所述喷嘴包括一系列环形挡板，所述挡板包括柔顺材料。


10.根据权利要求1所述的收获系统，还包括：
第一对可枢转的门，其设置在所述近端腔室下方；
第二对可枢转的门，其设置在所述远端腔室下方；和
控制器，其被构造成执行操作，所述操作包括：
检测所述近端腔室中第一果实的存在和所述远端腔室中第二单元的存在；和
使所述第一对枢转门打开以分配所述第一果实，并且使所述第二对枢转门打开以分配所述第二果实。


11.根据权利要求1所述的收获系统，还包括：
护罩，其在所述喷嘴的远端处围绕所述喷嘴的外围设置；和
至少一个力传感器，其被构造成将所述护罩联接到所述喷嘴，并且被构造成测量在所述喷嘴的所述远端处的撞击力。


12.根据权利要求11所述的收获系统，其中，所述至少一个力传感器包括围绕所述喷嘴的外围周向地间隔开的多个力传感器。


13.根据权利要求12所述的收获系统，其中，所述多个力传感器包括围绕所述喷嘴的所述外围周向地间隔开的三个力传感器。


14.根据权利要求13所述的收获系统，其中，所述三个力传感器围绕所述喷嘴的所述外围彼此隔开120度设置。


15.根据权利要求11所述的收获系统，还包括：
盖，其在所述喷嘴的所述远端处围绕所述护罩的外围设置，其中，所述盖是环形的并且具有构造成允许果实通过的孔。


16.根据权利要求11所述的收获系统，其中，所述护罩通过间隙与所述喷嘴分离，使得所述护罩围绕所述喷嘴浮动。


17.一种果实收获机器人系...

【专利技术属性】
技术研发人员：C萨利斯伯里，DC斯蒂尔，M埃里克森，C施瓦布，
申请(专利权)人：裕盛机器人技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US