一种全自动猕猴桃采摘机械手及方法技术

本发明专利技术涉及水果采摘领域，公开了一种全自动猕猴桃采摘机械手及方法，包括采摘头、采集机械臂和控制器，采摘头的外壳和采摘机械臂连接，圆柱形腔体滑动设置在外壳内，卡花的两瓣和圆柱形腔体转动连接，收集软管接头设置在圆柱形腔体的一侧，通过气动推杆推动金属棒控制圆柱形腔体上下滑动。卡花两瓣相对圆柱形腔体向上移动而打开，然后可以在外壳支撑下合拢，用于接触并掰下猕猴桃，收集软管接头设置在圆柱形腔体的侧面，在再次推动圆柱形腔体松开猕猴桃，使得掰下的猕猴桃可以通过收集软管接头滑落进入到收集器中进行收集，通过气动推杆和金属棒连接控制圆柱形腔体的移动，可以方便地对猕猴桃进行采摘并进行收集。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动猕猴桃采摘机械手及方法
本专利技术涉及水果采摘领域，尤其涉及一种全自动猕猴桃采摘机械手及方法。
技术介绍
水果行业逐渐形成了一个巨大的产业。由于人均水果消费量逐年增多，这种增长带来的动力，正在推动水果企业不断采用新技术和新方法提高生产效率，降低生产成本，以适应水果需求量的变化。随着自动化技术的不断发展，各行各业普遍产生了一种机器人代替人工的趋势。传统的猕猴桃采摘机械手有的使用现有的两爪机械手或者三爪机械手作为采摘机械手，这种机械手难以顺利的卸下果实，不能实现采摘一体化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全自动猕猴桃采摘机械手及方法，旨在解决现有设备不能实现采摘收集一体化的问题。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种全自动猕猴桃采摘机械手，包括采摘头、采集机械臂和控制器，所述采集机械臂与所述采摘头连接，所述控制器与所述采集机械臂连接；所述采摘头包括外壳、圆柱形腔体、收集软管接头、卡花、金属棒和气动推杆，所述圆柱形腔体与所述外壳滑动连接，并位于所述外壳内，所述卡花的两瓣转动设置在所述圆柱形腔体的一侧，并相对设置，所述收集软管接头与所述圆柱形腔体连通，并位于所述圆柱形腔体侧面，所述金属棒与所述圆柱形腔体固定连接，并位于所述圆柱形腔体远离所述卡花的一侧，所述气动推杆的伸缩杆与所述金属棒固定连接，并位于所述外壳的一侧。其中，所述采摘头还包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧设置在所述圆柱形腔体和所述气动推杆之间，且位于所述外壳内。在所述拉伸弹簧作用下会抬起所述圆柱形腔体以打开所述卡花，从而使得可以松开所述猕猴桃方便其滑落。其中，所述卡花每瓣的内表面附着有薄膜压力传感器。通过所述薄膜压力传感器可以检测与猕猴桃接触时产生的压力而对所述圆柱形腔体的移动位置进行调整，避免压坏猕猴桃。其中，所述气动推杆包括推杆本体、第一气动撑杆气嘴和第二气动撑杆气嘴，所述第一气动撑杆气嘴和第二气动撑杆气嘴与所述推杆本体连通，并位于所述推杆本体的两侧。通过所述第一气动撑杆气嘴和所述第二气动撑杆气嘴可以往所述推杆本体中送入气体，使得可以进行控制。其中，所述采集机械臂包括第一连杆、第二连杆和水平移动臂，所述第一连杆与所述外壳转动连接，并位于所述采摘头的一侧，所述第二连杆与所述第一连杆转动连接，并位于所述第一连杆远离所述外壳的一侧，所述水平移动臂包括第一步进电机和底座，所述底座与所述第二连杆固定连接，并位于所述第二连杆远离所述第一连杆的一侧，所述第一步进电机输出端与所述底座固定连接。通过所述第二连杆支撑所述第一连杆转动，所述第二连杆与底座固定，然后底座可以在所述第一步进电机的带动下转动，从而可以带动所述采摘头转动以调整位置。其中，所述采集机械臂还包括纵向移动臂，所述纵向移动臂包括杠杆连接头、第一拉杆、第二步进电机和第一转盘，所述杠杆连接头与所述第一连杆固定连接，并位于靠近所述第二连杆的一侧，所述第一转盘与所述第二连杆转动连接，并位于所述第二连杆靠近所述底座的一侧，所述第一拉杆与所述杠杆连接头转动连接，并与所述第一转盘转动连接，所述第二步进电机的输出端与所述第一转盘固定连接。所述纵向移动臂中转动所述第二步进电机可以带动所述第一转盘转动，第一转盘转动可以带动所述第一拉杆运动，从而借助所述杠杆连接头带动所述第一连杆转动而调整所述采摘头的高度。其中，所述采集机械臂还包括采摘头移动臂，所述采摘头移动臂包括第二拉杆、直角杠杆、第三拉杆、第二转盘和第三步进电机，所述直角杠杆与所述第二连杆转动连接，并位于所述第二连杆靠近所述第一连杆的一侧，所述第二拉杆与所述直角杠杆转动连接，并与所述外壳转动连接，所述第二转盘与所述第二连杆转动连接，并位于所述第一转盘的一侧，所述第三拉杆与所述直角杠杆转动连接，并与所述第二转盘转动连接，所述第三步进电机输出端与所述第二转盘固定连接。通过转动所述第三步进电机带动所述第二转盘转动，从而可以带动所述第三拉杆，通过所述直角杠杆带动所述第二拉杆移动，从而可以拉动所述采摘头转动而掰断猕猴桃。其中，所述控制器包括微处理器、WIFI模块、显示模块、ADC模块、开关模块和电机驱动模块，所述WIFI模块与所述微处理器连接，所述显示模块与所述微处理器连接，所述ADC模块与所述微处理器连接，所述开关模块与所述微处理器连接，所述电机驱动模块与所述微处理器连接。通过所述WIFI模块可以和上位机进行通讯，通过所述显示模块可以显示控制信息，所述ADC模块可以采集所述薄膜压力传感器的压力信号；所述微处理器用于对上位机下发的轨迹进行解析，然后驱动所述电机驱动模块控制电机转动以控制机械臂运动。第二方面，本专利技术还提供一种全自动猕猴桃采摘机械手的采摘方法，包括：上位机用摄像头识别并且确定猕猴桃的位置，然后上位机下发轨迹给控制器，控制器控制采集机械臂运动到指定位置；气动推杆向下拉动，卡花的两瓣受到外壳的挤压力的作用以夹紧猕猴桃；第三步进电机运动，第三拉杆拉动第二拉杆，第二拉杆拉动采摘头转动掰断猕猴桃；卡花回到准备状态，猕猴桃沿着收集软管接头回收；判断采摘任务是否完成，如果采摘任务完成就结束任务，如果采摘任务没有完成，那么再次进入抓取状态，进行下一次采摘，直到任务完成。本专利技术的一种全自动猕猴桃采摘机械手及方法，所述圆柱形腔体可以在所述外壳内上下滑动，两个所述卡花由硬度较小的材料制成，可以相对所述圆柱形腔体向上移动而打开，然后可以在所述外壳支撑下合拢，用于夹住并掰下猕猴桃，所述收集软管接头设置在所述圆柱形腔体的侧面，在再次推动所述圆柱形腔体松开猕猴桃，使得掰下的猕猴桃可以通过所述收集软管接头滑落进入到收集器中进行收集，通过所述气动推杆和所述金属棒连接控制所述圆柱形腔体的移动，从而可以方便地对猕猴桃进行采摘并进行收集，从而解决现有设备不能实现采摘收集一体化的问题。另外采摘头的内部的卡花采用柔软型材料制成，并且放有压力传感器控制卡花两瓣内壁对猕猴桃果实的压力，使猕猴桃最小的拉力情况下与果梗分离，由于采摘的拉力受控，这样就可以最大程度上减少采摘过程中对猕猴桃的损坏。采摘机械手轻量化设计大大节约了能耗。在设计过程中猕猴桃采摘机械手的电机均安装在采摘机械手的底部，由镂空结构的拉杆拉动机械臂的关节，减少了机械臂两个连杆的质量；机械臂连杆采用三毫米的铝合金金属管制成，减少了质量。在保证结构强度的同时大大减少了整个机械臂的质量，从而减小整个机械臂的质量，增加了运行速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的猕猴桃采摘受力分析图；图2是本专利技术的一种全自动猕猴桃采摘机械手的前部结构图；图3是本专利技术的一种全自动猕猴桃采摘机械手的顶部结构图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全自动猕猴桃采摘机械手，其特征在于，/n包括采摘头、采集机械臂和控制器，所述采集机械臂与所述采摘头连接，所述控制器与所述采集机械臂连接；/n所述采摘头包括外壳、圆柱形腔体、收集软管接头、卡花、金属棒和气动推杆，所述圆柱形腔体与所述外壳滑动连接，并位于所述外壳内，所述卡花的两瓣转动设置在所述圆柱形腔体的一侧，并相对设置，所述收集软管接头与所述圆柱形腔体连通，并位于所述圆柱形腔体侧面，所述金属棒与所述圆柱形腔体固定连接，并位于所述圆柱形腔体远离所述卡花的一侧，所述气动推杆的伸缩杆与所述金属棒固定连接，并位于所述外壳的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种全自动猕猴桃采摘机械手，其特征在于，
包括采摘头、采集机械臂和控制器，所述采集机械臂与所述采摘头连接，所述控制器与所述采集机械臂连接；
所述采摘头包括外壳、圆柱形腔体、收集软管接头、卡花、金属棒和气动推杆，所述圆柱形腔体与所述外壳滑动连接，并位于所述外壳内，所述卡花的两瓣转动设置在所述圆柱形腔体的一侧，并相对设置，所述收集软管接头与所述圆柱形腔体连通，并位于所述圆柱形腔体侧面，所述金属棒与所述圆柱形腔体固定连接，并位于所述圆柱形腔体远离所述卡花的一侧，所述气动推杆的伸缩杆与所述金属棒固定连接，并位于所述外壳的一侧。


2.如权利要求1所述的一种全自动猕猴桃采摘机械手，其特征在于，
所述采摘头还包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧设置在所述圆柱形腔体和所述气动推杆之间，且位于所述外壳内。


3.如权利要求1所述的一种全自动猕猴桃采摘机械手，其特征在于，
所述卡花每瓣的内表面附着有薄膜压力传感器。


4.如权利要求1所述的一种全自动猕猴桃采摘机械手，其特征在于，
所述气动推杆包括推杆本体、第一气动撑杆气嘴和第二气动撑杆气嘴，所述第一气动撑杆气嘴和第二气动撑杆气嘴与所述推杆本体连通，并位于所述推杆本体的两侧。


5.如权利要求1所述的一种全自动猕猴桃采摘机械手，其特征在于，
所述采集机械臂包括第一连杆、第二连杆和水平移动臂，所述第一连杆与所述外壳转动连接，并位于所述采摘头的一侧，所述第二连杆与所述第一连杆转动连接，并位于所述第一连杆远离所述外壳的一侧，所述水平移动臂包括第一步进电机和底座，所述底座与所述第二连杆固定连接，并位于所述第二连杆远离所述第一连杆的一侧，所述第一步进电机输出端与所述底座固定连接。


6.如权利要求5所述的一种全自动猕猴桃采摘机械手，其特征在于，
所述采集机械臂还包括纵向移动臂，所述纵向移动臂包括杠杆连接头、第一拉杆、第二步进电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓，吕海林，张琦，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45