果蔬采收机器人用可控力的末端执行器制造技术

本实用新型专利技术涉及果蔬自动化采摘技术领域，具体而言涉及果蔬采收机器人用可控力的末端执行器，包括：两个相对设置的夹持部，被设置成与果蔬仿形的形状；两个弹性力传递构件，第一端分别被连接到所述夹持部；驱动构件，驱动构件连接到所述弹性力传递构件的第二端。本实用新型专利技术在驱动构件与夹持部之间设有弹性力传递构件，通过弹性力传递构件在驱动构件与夹持部之间实现力的解耦设计，提高夹持的可靠性。提高夹持的可靠性。提高夹持的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
果蔬采收机器人用可控力的末端执行器


[0001]本技术涉及果蔬自动化采摘
，具体而言涉及果蔬采收机器人用可控力的末端执行器。

技术介绍

[0002]在果蔬的规模化农业生产中，采摘收获工作量巨大。为了提高采摘收获的效率、保证果蔬的采摘质量，以及在收获期内及时的采摘，现有技术通常使用采摘机器人或者机械手实现自动化或者半自动化的采摘，例如对于苹果、橙、番茄等蔬果的采摘，通过计算机视觉定位果实位置，然后通过机械手剪断或者切断梗部，并将采摘的果实放入到接纳筐，实现对具有一致形貌特征的果蔬的快速采摘与归类摆放。
[0003]采摘过程中保证果蔬质量并且不破坏果蔬表面是规模农业的关键技术，一方面可提升果蔬整体的观感卖相、一致性和质量，另一方面，果蔬采摘质量的好坏，还将直接影响到水果的保鲜储藏、运输配送等后续工作。
[0004]采集机器人或者机械手的末端执行器，设计成与被采的果蔬仿形的方式，在通过视觉定位感知到果蔬的位置后，通过仿形的“夹持手”夹住或者抱住果蔬，然后进行剪断。在此过程中，对于夹持力的控制是个难题，夹持力过大容易造成果蔬破裂，破坏果蔬，夹持力过小存在不易将果蔬摘下的问题。
[0005]目前，现有技术中通常通过柔性夹爪等方式并通过对夹爪的夹紧驱动控制来实现夹紧和采摘。例如，专利文献1所提出的方案，采用柔性夹爪采摘果蔬，对果蔬有一定的保护效果，但是无法准确的控制力的大小。又如专利文献2所提出的方案，在夹持端设置传感器，控制夹持端的进给位移，而单一的传感器测量存在误差，导致可靠性低，因此，如何实现稳定、可靠的夹持是需要解决的难题。
[0006]现有技术文献：
[0007]专利文献1：CN101238775A果蔬收获机器人柔顺采摘末端执行器
[0008]专利文献2：CN206743906U一种猕猴桃果实采摘末端执行器

技术实现思路

[0009]本技术目的在于提供果蔬采收机器人机械用可控力的末端执行器，保持对果蔬夹持力控制的稳定。
[0010]本技术提出一种果蔬采收机器人用可控力的末端执行器，包括：
[0011]两个相对设置的夹持部，所述夹持部可被驱动相对运动以形成与果蔬仿形的夹持空间；所述夹持部相对运动的方向被定义成第一方向；
[0012]弹性力传递构件，与夹持部一一对应的设置，所述弹性力传递构件的第一端被连接到夹持部；
[0013]驱动构件，连接到所述弹性力传递构件的相对的第二端，所述驱动构件被设置成沿着第二方向驱动所述弹性力传递构件发生弹性变形；所述第一方向与第二方向相同；
[0014]其中，所述弹性力传递构件在被所述驱动构件驱动时，发生弹性变形并且向所述夹持部施力，以将驱动构件的驱动力传递至夹持部，驱动两个夹持部相互靠近运动，以对果蔬进行夹持。
[0015]优选地，所述弹性力传递构件包括弹性变形与驱动构件施加的驱动力成线性变化的线性弹性部件，并且在发生弹性形变时，产生沿第二方向并呈线性变化的弹力。
[0016]优选地，所述夹持部设有第一压力传感器，用于获取夹持部受到的压力，记为第一压力；所述弹性力传递构件的其中一端设有第二压力传感器，用于获取弹性力传递构件受到的压力，记为第二压力；所述驱动构件被设置成根据所述第一压力和第二压力控制夹持部对果蔬的夹持。
[0017]由此，通过夹持部以及弹性驱动部分的压力监测，由于电机驱动构件与夹持部之间通过解耦的方式进行力矩的传递，避免采用刚性的直接传递带来的对果蔬的损伤，当其中任意一个达到预设的阈值时，则停止电机的驱动力。
[0018]优选地，所述驱动构件包括电机以及由电机驱动的传动组件，所述传动组件被驱动实现直线往复运动，运动方向与所述第一方向保持一致。
[0019]优选地，所述传动组件的电机被设置在两个夹持部之间，传动组件与所述夹持部一一对应的设置；每个传动部件与夹持部之间连接所述的弹性力传递构件。如此，在夹持部与电机驱动构件组件实现解耦，并且结构紧凑设计。
[0020]优选地，所述传动部件包括一端连接到弹性力传递构件、另一端连接至电机的L型板，具有水平的连接板和竖直的驱动板，弹性力传递构件水平地横置于连接板上部并与其不接触，弹性力传递构件的一端连接至一侧的夹持部，另一端连接至驱动板，在其被电机驱动产生弹性变形时，使两个夹持部相互靠近运动。
[0021]优选地，所述弹性力传递构件具有恢复到初始状态的趋势。
[0022]优选地，所述弹性力传递构件包括线性弹簧。
[0023]优选地，所述驱动板上设有至少一个导向杆，所述夹持部和线性弹簧均套设在导向杆上，并且所述夹持部被设置成沿着导向杆滑动。
[0024]优选地，所述L型板的驱动板与夹持部之间还设置有限位组件，用以限制所述弹性力传递构件的最大形变。
[0025]优选地，所述限位组件包括与所述至少一个导向杆平行设置的限位杆，所述限位杆的一端连接到所述夹持部，另一端穿过驱动板并在端部设置接近开关，响应于接近开关感应所述驱动板达到最大位移，所述驱动构件停止驱动。
[0026]本技术的果蔬采收机器人机械用可控力的末端执行器，在驱动构件与夹持部之间设有弹性力传递构件，通过弹性力传递构件在电机驱动构件与夹持部之间实现力的解耦设计，提供柔性保护，利用驱动力的迟滞和缓冲，提高夹持的可靠性和稳定性。
[0027]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的技术主题的一部分。
[0028]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本技术教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0029]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本技术的各个方面的实施例，其中：
[0030]图1、2是本技术第一实施例的果蔬采摘机器人机械手的结构示意图；
[0031]图3是本技术果蔬采摘机器人机械手的力矩控制方法的原理简图；
[0032]图4是本技术果蔬采摘机器人机械手的控制原理框图。
具体实施方式
[0033]为了更了解本技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0034]在本公开中参照附图来描述本技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意果蔬采收机器人用可控力的末端执行器及力矩控制方法来实施，这是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种果蔬采收机器人用可控力的末端执行器，其特征在于，包括：两个相对设置的夹持部，所述夹持部可被驱动相对运动以形成与果蔬仿形的夹持空间；所述夹持部相对运动的方向被定义成第一方向；弹性力传递构件，与夹持部一一对应的设置，所述弹性力传递构件的第一端被连接到夹持部；驱动构件，连接到所述弹性力传递构件的相对的第二端，所述驱动构件被设置成沿着第二方向驱动所述弹性力传递构件发生弹性变形；所述第一方向与第二方向相同；其中，所述弹性力传递构件在被所述驱动构件驱动时，发生弹性变形并且向所述夹持部施力，以将驱动构件的驱动力传递至夹持部，驱动两个夹持部相互靠近运动，以对果蔬进行夹持。2.根据权利要求1所述的果蔬采收机器人用可控力的末端执行器，其特征在于，所述弹性力传递构件包括弹性变形与驱动构件施加的驱动力成线性变化的线性弹性部件，并且在发生弹性形变时，产生沿第二方向并呈线性变化的弹力。3.根据权利要求1所述的果蔬采收机器人用可控力的末端执行器，其特征在于，所述夹持部设有第一压力传感器，用于获取夹持部受到的压力，记为第一压力；所述弹性力传递构件的其中一端设有第二压力传感器，用于获取弹性力传递构件受到的压力，记为第二压力；所述驱动构件被设置成根据所述第一压力和第二压力控制夹持部对果蔬的夹持。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的果蔬采收机器人用可控力的末端执行器，其特征在于，所述驱动构件包括电机以及由电机驱动的传动组件，所述传动组件被驱动实现直线往复运动，运动方向与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺赟晖，刘承光，颜爱忠，宋成法，
申请(专利权)人：中苏科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：