一种自适应无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法技术

本发明专利技术提供了一种自适应无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法，属于农业工程领域。解决了现有设备对种植密度大的双孢菇采摘困难以及采摘成功率低、易损伤问题。它包括折弯组件和自适应采摘爪，折弯组件包括驱动步进电机、弧形驱动外齿轮和弧形轨道；自适应采摘爪包括直线电机、滑槽安装座、仿形罩、滑动组件和手爪组件，仿形罩与待采蘑菇菌盖接触并产生自适应形变，驱动步进电机的输出轴带动弧形驱动外齿轮转动，从而带动弧形轨道和自适应采摘爪转动实现对待采蘑菇的弯折动作，直线电机的输出轴的伸出或缩回带动滑动组件运动从而带动手爪组件抓取或释放待采蘑菇。本发明专利技术所述的一种自适应无损双孢菇采摘机械手适用于双孢菇的采摘。摘。摘。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法


[0001]本专利技术创造属于农业工程领域，尤其是涉及一种自适应无损双孢菇采摘机械手及其采摘方法。

技术介绍

[0002]双孢蘑菇是目前世界上栽培最广、消费量最大的一种食用菌，具有很好的经济价值和社会效益。自上世纪90年代起，通过引进、吸收国外先进设备及技术工艺，我国双孢菇企业逐渐转向规模化、工厂化、智能化生产。在新型生产模式下，双孢菇工厂中的大部分工序已实现自动化生产。在双孢菇的收获环节中，面向罐头加工市场的双孢菇已实现高效的机械化收割，然而供应鲜菇市场的双孢菇采摘仍主要依靠人工完成。传统人工采摘方式劳动强度高、作业效率低，伴随着近年来人力资源短缺及人力成本上升等问题，该方式已无法适应现代双孢菇生产需求。结合当前社会现状及双孢菇产业发展情况，双孢菇采摘机器人的研发及应用已成为该产业的迫切需求。
[0003]为解决上述问题，纪伟茜等人专利技术了一种仿人手的可回转柔性蘑菇采摘机械手爪(技术专利，一种仿人手的可回转柔性蘑菇采摘机械手爪，申请号：CN202121405313.7)，该装置主要包括手指拉线回转机构，手爪旋转机构，采用的手指拉线回转机构及手爪旋转机构在共同协作下，可以实现褐蘑菇的无损采摘，避免菇盖与根茎分离，但是其蘑菇抓取手爪无法适应丛生蘑菇的情况，仅适用于单个蘑菇的采摘。卫群宗等人专利技术了一种食用菌工厂化种植蘑菇采摘机器人(技术专利，一种食用菌工厂化种植蘑菇采摘机器人，申请号：CN202121199852.X)，该采摘机器人采用蘑菇采摘小车对应第一个蘑菇种植床的一对轨道一端上面放置，通过中心控制模块对不同品种的蘑菇设置不同的蘑菇直径为采摘对象完成后，通过中心控制模块启动蘑菇采摘小车，升降轴电动导轨自动沿纵向轴电动导轨运行至的后端，纵向导轨行走机构自动带动纵向轴电动导轨运行至第一排、第二排的位置进行成熟蘑菇的采摘、收集，与上一专利相同，该方式仅适用于蘑菇单个生长时的情况。卢伟等人专利技术了一种适用于多层菇床作业的蘑菇采摘机器人(专利技术专利，一种适用于多层菇床作业的蘑菇采摘机器人，申请号：CN201910488814.7)，该机器人包括移动升降平台、伸缩导轨伸展平台、采摘机械手臂，能够根据采摘需求自主进行升降，但是其采摘终端采用SRT柔性夹爪，该手爪可自适应蘑菇形状，可在采摘过程中有效降低菇体损伤，但是该手爪体积较大，在丛生蘑菇环境中，无法避免对目标蘑菇邻域蘑菇的损伤。
[0004]双孢菇在整个生长周期中具有多次采摘期，且前1
‑
3次出菇时密度较高，蘑菇之间依靠较为紧密。双孢菇的另一特征是处于同一出菇期蘑菇的成熟度并不一致，在人工采摘过程中，采摘工人需要首先判断蘑菇的成熟度后，选择成熟蘑菇进行采摘，未成熟的蘑菇则留待下次采摘。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种自适应无损双孢菇采摘机械手及其采摘方
法，以解决现有设备对种植密度大的双孢菇采摘困难以及采摘成功率低、易损伤问题，本申请利用摩擦力与折弯动作实现蘑菇的仿人采摘，可应用于丛生、高密度蘑菇，且可在采摘过程中避免对邻域蘑菇的损伤。
[0006]为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：
[0007]一种自适应无损双孢菇采摘机械手，包括折弯组件和自适应采摘爪，所述折弯组件包括驱动步进电机、弧形驱动外齿轮和弧形轨道，所述弧形驱动外齿轮设置在驱动步进电机的输出轴上，所述弧形驱动外齿轮与弧形轨道上的弧形内齿条啮合；所述自适应采摘爪包括直线电机、滑槽安装座、仿形罩、滑动组件和手爪组件，所述直线电机安装在弧形轨道的下端，所述直线电机安装在滑槽安装座的上端，所述仿形罩安装在滑槽安装座的底端，所述滑动组件设置在滑槽安装座内，所述手爪组件与滑动组件连接且设置在滑槽安装座的周侧，所述仿形罩与待采蘑菇接触并产生自适应形变，驱动步进电机的输出轴带动弧形驱动外齿轮转动，从而带动弧形轨道和自适应采摘爪转动实现对待采蘑菇的弯折动作，直线电机的输出轴的伸出或缩回带动滑动组件运动从而带动手爪组件抓取或释放待采蘑菇。
[0008]更进一步的，所述自适应采摘爪还包括直线电机安装座，所述滑动组件包括第一限位座、第二限位座和滑动座，直线电机固定安装在直线电机安装座的前端，所述直线电机安装座下端与滑槽安装座的上端固定连接，所述滑槽安装座内部设有滑槽腔体，且在滑槽安装座周向上开设有四个直槽，所述第一限位座、第二限位座和滑动座均安装在滑槽安装座的滑槽腔体内，第一限位座和第二限位座分别固定在滑槽腔体的上端及下端，所述滑动座设置在第一限位座与第二限位座之间且能在滑槽腔体内沿其轴线上下滑动，所述滑动座上设有伸出轴，所述伸出轴末端伸出对应的直槽与直线电机的输出轴固定连接。
[0009]更进一步的，所述手爪组件包括三个第一连架杆、三个第二连架杆、三个连杆、三个曲杆和三个薄壁手爪，所述第一限位座、第二限位座和滑动座的周向上分别设有三个铰接耳，第一限位座的三个铰接耳分别与三个第一连架杆的一端铰接，第二限位座的三个铰接耳分别与三个第二连架杆的一端铰接，三个第二连架杆的另一端分别与三个连杆的一端铰接，三个连杆的另一端分别与三个第二连架杆的另一端铰接，三个第一连架杆中间铰接点分别与三个曲杆的一端铰接，三个曲杆的另一端分别与滑动座周向上的三个铰接耳铰接，三个薄壁手爪的上端分别与三个连杆固定连接，每个薄壁手爪的下端各固定安装有一个橡胶垫；当直线电机的输出轴伸出时，通过滑动座带动三组第一连架杆、第二连架杆及连杆运动，从而带动三组薄壁手爪和橡胶垫向下运动，实现对蘑菇的抓取。
[0010]更进一步的，所述滑槽腔体开设在滑槽安装座的上部，所述滑槽安装座下端为弧形底，在弧形底上设有多个气孔，当仿形罩安装在滑槽安装座下端时，仿形罩上表面与弧形底形成一个带有气孔的开放空间，当仿形罩接触蘑菇时，仿形罩根据菌盖表面形状发生形变，开放空间中的多余空气从气孔中排出，当仿形罩离开蘑菇时，空气可从气孔再次进入，使仿形罩复原。
[0011]更进一步的，所述仿形罩包括套管和薄橡胶套，所述薄橡胶套固定在套管的一端，薄橡胶套能在接触蘑菇菌盖上表面时根据菌盖上表面形状自适应的改变形状，所述套管上设有第一安装孔，通过第一安装孔实现仿形罩与所述滑槽安装座下端的固定连接。
[0012]更进一步的，所述滑槽安装座从上至下分别设有直线电机安装座安装孔、第一限位座安装孔、第二限位座安装孔和仿形罩安装孔，所述第一限位座和第二限位座的周向上
设有多个用于限位座与滑槽安装座连接的限位座安装孔。
[0013]更进一步的，在连架杆的两端设有连架杆铰接孔，在连架杆的中间设有中间铰接孔；在连杆的两端设有连杆铰接孔，所述连杆一侧设有用于连接薄壁手爪的薄壁手爪安装座，所述曲杆呈L型，在曲杆两端设有曲杆铰接孔。
[0014]更进一步的，所述薄壁手爪由薄壁金属制成，当自适应采摘爪采摘较大蘑菇时，能自适应产生弹性形变，实现对蘑菇的抓取，所述薄壁手爪的上端设有用于与连杆的薄壁手爪安装座连接的第二安装孔，所述薄壁手爪下端设有橡胶垫安装面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：包括折弯组件(2)和自适应采摘爪(1)，所述折弯组件(2)包括驱动步进电机(2
‑
1)、弧形驱动外齿轮(2
‑
3)和弧形轨道(2
‑
4)，所述弧形驱动外齿轮(2
‑
3)设置在驱动步进电机(2
‑
1)的输出轴上，所述弧形驱动外齿轮(2
‑
3)与弧形轨道(2
‑
4)上的弧形内齿条(2
‑
10)啮合；所述自适应采摘爪(1)包括直线电机(1
‑
2)、滑槽安装座(1
‑
3)、仿形罩(1
‑
4)、滑动组件和手爪组件，所述直线电机(1
‑
2)安装在弧形轨道(2
‑
4)的下端，所述直线电机(1
‑
2)安装在滑槽安装座(1
‑
3)的上端，所述仿形罩(1
‑
4)安装在滑槽安装座(1
‑
3)的底端，所述滑动组件设置在滑槽安装座(1
‑
3)内，所述手爪组件与滑动组件连接且设置在滑槽安装座(1
‑
3)的周侧，所述仿形罩(1
‑
4)与待采蘑菇菌盖接触并产生自适应形变，驱动步进电机(2
‑
1)的输出轴带动弧形驱动外齿轮(2
‑
3)转动，从而带动弧形轨道(2
‑
4)和自适应采摘爪(1)转动实现对待采蘑菇的弯折动作，直线电机(1
‑
2)的输出轴的伸出或缩回带动滑动组件运动从而带动手爪组件抓取或释放待采蘑菇。2.根据权利要求1所述的一种自适应无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：所述自适应采摘爪(1)还包括直线电机安装座(1
‑
1)，所述滑动组件包括第一限位座(1
‑
5)、第二限位座(1
‑
6)和滑动座(1
‑
7)，直线电机(1
‑
2)固定安装在直线电机安装座(1
‑
1)的前端，所述直线电机安装座(1
‑
1)下端与滑槽安装座(1
‑
3)的上端固定连接，所述滑槽安装座(1
‑
3)内部设有滑槽腔体(1
‑3‑
1)，且在滑槽安装座(1
‑
3)周向上开设有四个直槽(1
‑3‑
2)，所述第一限位座(1
‑
5)、第二限位座(1
‑
6)和滑动座(1
‑
7)均安装在滑槽安装座(1
‑
3)的滑槽腔体(1
‑3‑
1)内，第一限位座(1
‑
5)和第二限位座(1
‑
6)分别固定在滑槽腔体(1
‑3‑
1)的上端及下端，所述滑动座(1
‑
7)设置在第一限位座(1
‑
5)与第二限位座(1
‑
6)之间且能在滑槽腔体(1
‑3‑
1)内沿其轴线上下滑动，所述滑动座(1
‑
7)上设有伸出轴(1
‑7‑
1)，所述伸出轴末端伸出对应的直槽(1
‑3‑
2)与直线电机(1
‑
2)的输出轴固定连接。3.根据权利要求2所述的一种自适应无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：所述手爪组件包括三个第一连架杆(1
‑
8)、三个第二连架杆(1
‑
9)、三个连杆(1
‑
10)、三个曲杆(1
‑
11)和三个薄壁手爪(1
‑
12)，所述第一限位座(1
‑
5)、第二限位座(1
‑
6)和滑动座(1
‑
7)的周向上分别设有三个铰接耳，第一限位座(1
‑
5)的三个铰接耳分别与三个第一连架杆(1
‑
8)的一端铰接，第二限位座(1
‑
6)的三个铰接耳分别与三个第二连架杆(1
‑
9)的一端铰接，三个第二连架杆(1
‑
9)的另一端分别与三个连杆(1
‑
10)的一端铰接，三个连杆(1
‑
10)的另一端分别与三个第二连架杆(1
‑
9)的另一端铰接，三个第一连架杆(1
‑
8)中间铰接点分别与三个曲杆(1
‑
11)的一端铰接，三个曲杆(1
‑
11)的另一端分别与滑动座(1
‑
7)周向上的三个铰接耳铰接，三个薄壁手爪(1
‑
12)的上端分别与三个连杆(1
‑
10)固定连接，每个薄壁手爪(1
‑
12)的下端各固定安装有一个橡胶垫(1
‑
13)；当直线电机(1
‑
2)的输出轴伸出时，通过滑动座(1
‑
7)带动三组第一连架杆(1
‑
8)、第二连架杆(1
‑
9)及连杆(1
‑
10)运动，从而带动三组薄壁手爪(1
‑
12)和橡胶垫(1
‑
13)向下运动，实现对蘑菇的抓取。4.根据权利要求2所述的一种自适应无损双孢菇采摘机械手，其特征在于：所述滑槽腔体(1
‑3‑
1)开设在滑槽安装座(1
‑
3)的上部，所述滑槽安装座(1
‑
3)下端为弧形底(1
‑3‑
4)，在弧形底(1
‑3‑
4)上设有多个气孔(1
‑3‑
3)，当仿形罩(1
‑
4)安装在滑槽安装座(1
‑
3)下端时，仿形罩(1
‑
4)上表面与弧形底(1
‑3‑
4)形成一个带有气孔(1
‑3‑
3)的开放空间，当仿形罩(1
‑
4)接触蘑菇时，仿形罩(1
‑
4)根据菌盖表面形状发生形变，开放空间中的多余空气从气孔(1
‑3‑
3)中排出，当仿形罩(1
‑
4)离开蘑菇时，空气可从气孔(1
‑3‑
3)再次进入，使仿形罩
(1
...

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