一种无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法技术

本发明专利技术提出了一种无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法，属于农业工程领域。解决了现有设备难以实现丛生蘑菇采摘以及蘑菇抓取过程中对蘑菇的损伤问题。它包括相互连接的采摘爪和折弯组件，所述折弯组件包括驱动步进电机、电机安装座、驱动外齿轮、弧形轨道和弧形内齿轮条，所述驱动外齿轮安装在驱动步进电机的输出轴上，所述驱动步进电机安装在电机安装座的一侧，所述电机安装座另一侧的限位平面上安装有弧形轨道，弧形轨道上设有弧形内齿轮条，所述弧形内齿轮条与驱动外齿轮啮合连接，所述采摘爪固定安装在弧形轨道的下端。它主要用于双孢蘑菇的采摘。孢蘑菇的采摘。孢蘑菇的采摘。

【技术实现步骤摘要】
一种无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法


[0001]本专利技术属于农业工程领域，特别是涉及一种无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法。

技术介绍

[0002]双孢蘑菇是世界性栽培和消费的菌类，其外观圆正、无鳞片，菌盖厚、不易开伞，菌柄中粗、较直短，其菌肉呈白色且肉质肥厚。随着双孢菇栽培技术的不断发展，其种植过程已实现工厂化，可以通过对菇房的环境控制实现一年四季不间断地生产。双孢菇的采摘仍需大量依靠人工进行，但是人工采摘效率低、成本高，且采摘工人有患上“蘑菇肺”等职业病的风险。采用蘑菇采摘机器人代替人工是解决上述问题的有效途径之一。
[0003]为解决上述问题，公告号为CN213523278U的中国专利技术专利公开了一种蘑菇采摘装置，该装置包括环境监控系统、车体、两组导轨、两组机械臂装置，该装置可通过车体及导轨将采摘终端移动目标蘑菇上方，但该专利技术采用SRT柔性采摘手进行采摘，采摘占用空间大，未考虑到菇床高密度种植的现实条件；公告号为CN205546557U的中国专利技术专利公开了一种蘑菇采摘装置，该装置采用吸盘实现对蘑菇菌盖的抓取，同时配合竖直向上的提拉动作进行采摘，但是该装置仅适用于单个蘑菇的采摘，且该蘑菇与培养土连接力不可过大，因此对于丛生蘑菇的适应性较差。公开号为CN110073904A的中国专利技术专利公开了一种适用于多层菇床作业的蘑菇采摘机器人，该机器人包括采摘机械手臂、移动升降平台、伸缩导轨伸展平台，可以根据采摘目标调整作业高度，但是其采摘终端亦是采用SRT柔性夹爪，该方式虽可有效降低对蘑菇的采摘损伤，但无法应用于工厂生产中高密度种植的蘑菇。双孢菇具有多次采摘期，且前1
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3次的出菇密度较高、蘑体间依靠紧密。在采摘时，首先需要观察目标蘑菇是否成熟，并在采摘过程中应注意不损伤菌体以及周围的蘑菇。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法,以解决现有设备难以实现丛生蘑菇采摘以及蘑菇抓取过程中对蘑菇的损伤问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种无损双孢菇采摘机械手，包括相互连接的采摘爪和折弯组件，所述折弯组件包括驱动步进电机、电机安装座、驱动外齿轮、弧形轨道和弧形内齿轮条，所述驱动外齿轮安装在驱动步进电机的输出轴上，所述驱动步进电机安装在电机安装座的一侧，所述电机安装座另一侧的限位平面上安装有弧形轨道，弧形轨道上设有弧形内齿轮条，所述弧形内齿轮条与驱动外齿轮啮合连接，所述采摘爪固定安装在弧形轨道的下端。
[0007]更进一步的，所述采摘爪包括连接座、手爪安装座、连接活塞、四个固定指和直线电机，所述连接座与折弯组件固定连接，所述手爪安装座安装在连接座的下端，所述连接活塞安装在手爪安装座内，所述连接活塞与直线电机的输出端连接，所述直线电机安装在连接座的侧端，四个固定指均布在连接活塞的下端。
[0008]更进一步的，所述手爪安装座均布设有四个滑槽壳体，所述滑槽壳体内设有滑槽，四个固定指分别滑动安装在四个滑槽壳体的滑槽内。
[0009]更进一步的，所述手爪安装座的上端设有活塞腔体，所述活塞腔体外侧均布设有四个直槽，所述连接活塞的下端均布设有四个限位杆，四个限位杆分别滑动连接在四个直槽内，所述连接活塞的侧面安装有驱动连接轴，所述驱动连接轴与直线电机的输出端连接。
[0010]更进一步的，所述手爪安装座底面为弧形且安装有弧形橡胶垫，所述手爪安装座下端横截面分为直线段、第一弧形过渡段和第一圆形滑动段，所述滑槽壳体横截面分为第二弧形过渡段和第二圆形滑动段，所述第一弧形过渡段与第二弧形过渡段相同，所述第一圆形滑动段与第二圆形滑动段半径相同。
[0011]更进一步的，所述固定指由上到下依次设有第一刚性段、柔性段和第二刚性段，所述第一刚性段与限位杆固定连接，所述第二刚性段的半径与第一圆形滑动段和第二圆形滑动段的半径相同且同心设置，所述第二刚性段、第一圆形滑动段和第二圆形滑动段的半径为R。
[0012]更进一步的，所述折弯组件还包括限位平垫、拉压传感器和盖板，所述盖板安装在电机安装座上，所述弧形轨道上设有多个弧形槽，弧形槽具有一定的圆心角α，所述电机安装座上设有多组对称布置的立柱，对称立柱中心线夹角为γ，多组立柱均带设有台阶形成用于安装弧形轨道的限位平面，所述弧形轨道通过弧形槽、限位平垫、盖板和紧固件共同限制安装在电机安装座的限位平面上，所述拉压传感器设置在采摘爪与弧形轨道之间。
[0013]更进一步的，所述立柱限位高度H1大于弧形轨道厚度B1。
[0014]更进一步的，所述弧形橡胶垫与手爪安装座底面的弧面曲率相同，所述弧形橡胶垫下弧面与蘑菇菌盖弧度相同，所述弧形橡胶垫的下弧面设有网面凸起。
[0015]一种无损双孢菇采摘机械手的采摘方法，它包括以下步骤：
[0016]步骤1：将无损双孢菇机械手通过外围设备移动至待采蘑菇正上方，并将机械手旋转至适宜方向；
[0017]步骤2：通过外围设备将无损双孢菇采摘机械手竖直向下移动，待弧形橡胶垫接触蘑菇菌盖表面且拉压传感器的压力信号达到预设值后，启动驱动步进电机；
[0018]步骤3：驱动步进电机通过驱动外齿轮带动弧形轨道、采摘爪和待采蘑菇绕蘑菇根部旋转；
[0019]步骤4：持续对驱动步进电机通电，直至采摘爪轴线相对竖直位置夹角的变化量达到所需求的值，这时蘑菇已被采下；
[0020]步骤5：对直线电机通电，直线电机输出端伸出，并经由连接活塞带动四个固定指运动，使固定指第二刚性段包围蘑菇菌盖，实现对蘑菇的抓取；
[0021]步骤6：通过外围设备将无损双孢菇采摘机械手和已采获蘑菇向上提升，同时反转驱动步进电机使弧形轨道返回初始位置；
[0022]步骤7：通过外围设备将无损双孢菇采摘机械手和已采获蘑菇移动至后续工作部件，待后续工序结束后，将机械手移动至蘑菇收集盒正上方并将固定指缩回，蘑菇在重力作用下落入收集盒内。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]1.本专利技术采用折弯组件，在采摘爪夹持蘑菇之后，通过折弯组件能够实现蘑菇与
菇床的分离，进而提高采摘成功率，对蘑菇损伤小。
[0025]2.本专利技术采用弧形橡胶垫与蘑菇菌盖间产生的摩擦力实现对蘑菇的采摘，可避免采摘过程中对蘑菇的机械损伤，最大程度上保证了蘑菇的经济价值。
[0026]3.本专利技术采用的采摘指解决了蘑菇折弯动作完成后的运输问题，该采摘指通过其圆形末端，巧妙实现了对蘑菇菌盖的抓取，抓取过程中不会对蘑菇造成损伤。
[0027]4.本专利技术采用的弧形轨道圆心位于蘑菇根部与培养土连接处，可实现类似于人手的折弯采摘动作，采摘成功率高、对蘑菇损伤小。
[0028]5.本专利技术采用的弧形轨道为对称式，可以在外围设备将机械手调整至适宜折弯方向的过程中至多减少一半的调整时间。
[0029]6.本专利技术配备拉压传感器，可通过检测压力信号控制折弯动作开启或结束，另外拉压传感器还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：包括采摘爪(1)和折弯组件(2)，所述折弯组件(2)包括驱动步进电机(2
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1)、电机安装座(2
‑
2)、驱动外齿轮(2
‑
3)、弧形轨道(2
‑
4)和弧形内齿轮条(2
‑
10)，所述驱动外齿轮(2
‑
3)安装在驱动步进电机(2
‑
1)的输出轴上，所述驱动步进电机(2
‑
1)安装在电机安装座(2
‑
2)的一侧，所述电机安装座(2
‑
2)另一侧的限位平面上安装有弧形轨道(2
‑
4)，弧形轨道(2
‑
4)上设有弧形内齿轮条(2
‑
10)，所述弧形内齿轮条(2
‑
10)与驱动外齿轮(2
‑
3)啮合连接，所述采摘爪(1)固定安装在弧形轨道(2
‑
4)的下端。2.根据权利要求1所述的一种无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：所述采摘爪(1)包括连接座(1
‑
1)、手爪安装座(1
‑
2)、连接活塞(1
‑
3)、四个固定指(1
‑
5)和直线电机(1
‑
7)，所述连接座(1
‑
1)固定连接在弧形轨道(2
‑
4)的下端，所述手爪安装座(1
‑
2)安装在连接座(1
‑
1)的下端，所述连接活塞(1
‑
3)安装在手爪安装座(1
‑
2)内，所述连接活塞(1
‑
3)与直线电机(1
‑
7)的输出端连接，所述直线电机(1
‑
7)安装在连接座(1
‑
1)的侧端，四个固定指(1
‑
5)均布在连接活塞(1
‑
3)的下端。3.根据权利要求2所述的一种无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：所述手爪安装座(1
‑
2)均布设有四个滑槽壳体(1
‑
4)，所述滑槽壳体(1
‑
4)内设有滑槽(1
‑4‑
3)，四个固定指(1
‑
5)分别滑动安装在四个滑槽壳体(1
‑
4)的滑槽(1
‑4‑
3)内。4.根据权利要求3所述的一种无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：所述手爪安装座(1
‑
2)的上端设有活塞腔体(1
‑
8)，所述活塞腔体(1
‑
8)外侧均布设有四个直槽(1
‑
12)，所述连接活塞(1
‑
3)的下端均布设有四个限位杆(1
‑3‑
2)，四个限位杆(1
‑3‑
2)分别滑动连接在四个直槽(1
‑
12)内，所述连接活塞(1
‑
3)的侧面安装有驱动连接轴(1
‑3‑
1)，所述驱动连接轴(1
‑3‑
1)与直线电机(1
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7)的输出端连接。5.根据权利要求4所述的一种无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：所述手爪安装座(1
‑
2)底面为弧形且安装有弧形橡胶垫(1
‑
6)，所述手爪安装座(1
‑
2)下端横截面分为直线段(1
‑
9)、第一弧形过渡段(1
‑
10)和第一圆形滑动段(1
‑
11)，所述滑槽壳体(1
‑
4)横截面分为第二弧形过渡段(1
‑4‑
1)和第二圆形滑动段(1
‑4‑
2)，所述第一弧形过渡段(1
‑
10)与第二弧形过渡段(1
‑4‑
1)相同，所述第一圆形滑动段(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄铭森，万雨洁，李洪昌，张成龙，张东辉，张涛，王胜山，高芳，刘勺华，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：