一种采摘装置、末端执行器、采摘机架与采摘方法制造方法及图纸

为使自动化蘑菇采摘机器人适应高密度蘑菇采摘环境，实现高品质双孢菇自动化采摘，本发明专利技术提供了一种采摘装置、末端执行器、采摘机架与采摘方法。实现了蘑菇的自动定位，避开相邻蘑菇进行目标的切割采摘，以及蘑菇梗的切割分离，结构简单高效，易于投入生产。易于投入生产。易于投入生产。

【技术实现步骤摘要】
一种采摘装置、末端执行器、采摘机架与采摘方法


[0001]本专利技术涉及蘑菇自动采摘
，具体而言，涉及一种一种采摘装置、末端执行器、采摘机架与采摘方法。

技术介绍

[0002]双孢蘑菇是世界性栽培和消费的菇类，而双孢菇产业的发展中，实现高品质双孢菇自动化采摘是亟待解决的技术难题。
[0003]中国专利公开了一种仿人手的可回转柔性蘑菇采摘机械手爪，其专利号为CN202121405313.7，该专利公开了一种蘑菇采摘机械手，该机械手可以进行转动与加持工作，该方案机械手具有三个手指，手指的间距、相对位置、圆心等无法调整，且手指宽大。在应用到采摘时，因无法控制插入位置，在蘑菇密度大，互相触碰时，采摘一个蘑菇将同时破坏多个相邻蘑菇，造成经济损失。
[0004]中国专利公开了基于机器视觉的蘑菇自动采摘系统及方法，其专利号为CN201710257060.5，该专利公开了气动蘑菇采摘机械手结构，并通过气动装置切断蘑菇梗。应用到采摘时，该气动装置灵敏度不足，而且菇床的培养基上方有泥土层，通过该方案采下的蘑菇会包裹泥土，损伤菇床的结构，并且采收的结果并不清洁，需要后续的切根工作。该专利还公开了一种基于机器视觉的蘑菇自动采摘系统，通过图像处理生成菇床结构图像并确认采摘位置，该技术对算力要求很高，并且相机分辨率高，图像出现形变时会严重影响定位。而在蘑菇培养的潮湿环境中，难以长期保证镜头清洁无水滴，此类相机设备的维护也难以通过普通农业人员完成。
[0005]中国专利公开了一种无损采摘机器人手爪，其申请号为CN202011532354.2。该专利公开了一种食用菌采摘机械手抓，该机械手可以通过旋转调整采摘外径，但该旋转方案只能适应蘑菇的大小差异化采摘，在应用到采摘时，无法准确控制插入位置，在蘑菇密度大的应用环境无法通过程序控制躲避相邻蘑菇。
[0006]中国专利公开了一种蘑菇柔性采摘车用机械手末端执行器，其专利号为CN202010438050.3，该方案通过气囊配合维持蘑菇的柔性加持固定，但气囊的位置在框架上，与机械手的连接方式明显没有考虑到蘑菇密度带来的影响，造成该装置在实际使用中甚至难以靠近层层叠叠的目标。
[0007]中国专利公开了一种羊肚菌剪，其申请号为CN202210718179.9，该方案通过一个单片刀片实现对羊肚菌的菌柄进行切断，该方案需要人工，并非自动化方案，同时，该方案剪刀深度不足，在该深度切割会保留一部分菌柄根部，该根部在菌柄切断后会留在原地，在此位置将不会产生新的菌伞，降低了整体收获效率。
[0008]中国专利公开了一种食用菌采摘装置，其专利号为CN201820334155.2，该方案通过刀片实现对食用菌的采摘，其具有同样的问题，切割深度不足，遗留的菌柄处不会产生新的菌伞。于此同时，该方案的执行器体积巨大，无法有效应对高密度的蘑菇采摘情况。
[0009]中国专利公开了一种采摘机器人，其专利号为CN202220094082.0，该方案的采摘
小车通过一个传送带将结果送到外侧，带有泥土的蘑菇洁净度降低，还需要后续的分拣工序，分拣工序会进一步对蘑菇造成损伤。
[0010]中国专利公开了智能采摘机器人，其专利号为CN202122386125.0，该专利公开了切根方法，并通过两条传送带将蘑菇梗与蘑菇传输到外侧，由两个外侧的存放槽跟随采摘小车收集成品。其弊端在于机械部件严重过多，外侧的存放槽跟随行动成本过高并且难以维修，此外，蘑菇与菇梗同侧进出，微小的偏差既会出现装错的结果。该专利还公开了采摘小车的换层提升装置。该专利没有涉及一种电缆处理装置，电缆装置是该装置的技术难点，采摘小车需要在轨道上与层间行走，其电缆拉伸长度长，且需要转向。
[0011]综上所述，蘑菇采摘机器人需要解决末端执行器的大小问题以适应高密度采摘环境；此外，控制末端执行器的机械手需要能够自由调整旋转半径以及每个末端执行器的位置；在切割型采摘装置上，采摘深度不足会影响该位置长出下一个菇伞；在蘑菇采摘后需要一个切根步骤来防止泥土影响蘑菇产品质量；图像处理系统容易受到环境干扰等问题。

技术实现思路

[0012]为了解决现有技术蘑菇采摘机器人末端执行器大小与位置适应程度无法适应高密度采摘需求的问题，提供了一种采摘装置，包括至少两组采摘手指装置；多组采摘手指装置上，驱动装置驱动采摘手指围绕同一个中心作圆周运动，采摘手指执行蘑菇采摘动作。
[0013]作为优选，驱动装置，包括电机托架，旋转控制电机设置在电机托架的一端，采摘手指导轨设置在电机托架下，导轨在主动齿轮的一面带有齿，与主动齿轮配合。 该装置包括多个采摘手指导轨，每个采摘手指导轨上分别固定有采摘手指，随采摘手指导轨的转动而移动。
[0014]每个采摘手指导轨分别具有对应的驱动装置，不同的采摘手指装置分别转动，不互相干涉。其具体位置并不局限于相对布置，任何不干涉的布置均可以实现功能。 采摘装置调整采摘手指装置时，旋转控制电机带动主动齿轮转动，带动导轨转动，导轨带动采摘手指运动到制定位置。在转动期间，旋转控制电机位置不变，采摘手指位置改变。此方法固定的采摘手指在不与其他采摘手指干涉时可以分别随采摘手指导轨超过360度自由转动。
[0015]作为优选，所述电机托架远离旋转控制电机的一端设置有两个导轮；旋转控制电机输出轴上的主动齿轮与导轮夹紧采摘手指导轨。该导轮用于使该装置更平稳运转。
[0016]作为优选，采摘手指上包括推杆电机，推杆电机的输出螺杆配合螺母，螺母固定连接在滑块上。滑块与轨道滑动连接，在滑块的远离螺母的一段设置有末端执行器，末端执行器完成对蘑菇的采摘。采摘工作时，推杆电机的输出轴，通过螺母驱动滑块在轨道上移动，调整末端执行器的位置，使末端执行器能够分别自由改变旋转半径和在圆周上的位置。
[0017]为了解决现有技术蘑菇采摘机器人末端执行器大小与位置适应程度无法适应高密度采摘需求的问题，提供了一种末端执行器，包括一级推杆与二级推杆，一级推杆铰接在一级推杆支座上。二级推杆铰接在一级推杆远离一级推杆支座的一端。二级推杆的一端受动力装置驱动，中段与一级推杆铰接，二级推杆在铰接处弯曲一个角度，使动力装置在非工作位置时，一级推杆的杆体与二级推杆远离一级推杆一端的杆体的夹角接近180度。 二级推杆远离与动力装置连接处的一端带有刀头。在采摘工作位置时，二级推杆上的刀头与其在圆周相对的一个或多个刀头咬合。一级推杆上设有柔性结构。通过多个推杆结构，实现了
末端执行器切割端的形状变化，直接通过刀头在菇床土壤下层切断蘑菇梗的效果，柔性结构稳定抓起被采下的蘑菇。
[0018]作为优选，所述的动力装置为推力电磁铁，二级推杆的一端铰接在推力电磁铁的输出端上，推力电磁铁在无动作时，一级推杆的杆体与二级推杆远离一级推杆一端的杆体的在一条直线上，夹角接近180度。推力电磁铁动作时，二级推杆上的刀头与其在圆周相对的一个或多个刀头咬合，在咬合时推力电磁铁抵达最远动作位置。使用推力电磁铁在有限的空间内施放较大的力，推力电磁铁具有非工作与工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采摘装置，包括至少两组采摘手指装置（305）；多组采摘手指装置（305）上，驱动装置驱动采摘手指（307）围绕同一个中心作圆周运动，采摘手指（307）执行蘑菇采摘动作。2.根据权利要求1所述的一种采摘装置，其特征在于，驱动装置，包括电机托架（302），旋转控制电机（303）设置在电机托架（302）的一端；采摘手指导轨（301）设置在电机托架下，导轨（301）在主动齿轮的一面带有齿，与主动齿轮（306）配合；采摘手指（307）固定在采摘手指导轨（301）上，随采摘手指导轨（301）的转动而移动。3.根据权利要求2所述的一种采摘装置，其特征在于，所述电机托架（302）远离旋转控制电机（303）的一端设置有两个导轮（304）；旋转控制电机（303）输出轴上的主动齿轮（306）与导轮（304）夹紧采摘手指导轨（301）。4.根据权利要求1所述的一种采摘装置，其特征在于，采摘手指（307）上包括推杆电机（401），推杆电机（401）的输出螺杆配合螺母（410），螺母（410）固定连接在滑块（404）上；滑块（404）与轨道（403）滑动连接，在滑块的（404）远离螺母（410）的一段设置有末端执行器，末端执行器完成对蘑菇的采摘。5.一种末端执行器，其特征在于，包括一级推杆（409）与二级推杆（408），一级推杆（409）铰接在一级推杆支座（406）上；二级推杆（408）铰接在一级推杆（409）远离一级推杆支座（406）的一端；二级推杆（408）的一端受动力装置驱动，中段与一级推杆（409）铰接，二级推杆（408）在铰接处弯曲一个角度，使动力装置在非工作位置时，一级推杆（409）的杆体与二级推杆（408）远离一级推杆（409）一端的杆体的夹角接近180度；二级推杆408远离与动力装置连接处的一端带有刀头；在采摘工作位置时，二级推杆（408）上的刀头与其在圆周相对的一个或多个刀头咬合；一级推杆（409）上设有柔性结构。6.根据权利要求5所述的一种末端执行器，其特征在于，所述的动力装置为推力电磁铁（405），二级推杆（408）的一端铰接在推力电磁铁（405）的输出端上，推力电磁铁在无动作时，一级推杆（409）的杆体与二级推杆（408）远离一级推杆（409）一端的杆体的在一条直线上，夹角接近180度；推力电磁铁动作时，二级推杆（408）上的刀头与其在圆周相对的一个或多个刀头咬合，在咬合时推力电磁铁抵达最远动作位置。7.根据权利要求5所述的一种末端执行器，其特征在于，所述的动力装置为一种行程可控的驱动装置，二级推杆（408）的一端铰接在行程可控的驱动装置的输出端上，输出端带动二级推杆（408），二级推杆（408）带动一级推杆（409），输出端的位置控制二级推杆（408）与一级推杆（409）的夹角大小，所述的柔性结构为柔性压感垫，该装置采摘蘑菇的步骤包括：S1.二级推杆顶部插入蘑菇之间的空隙位置；S2.在插入空隙后，采摘手指下降，同时行程可控的驱动装置向下动作，使二级推杆贴合蘑菇转动；S3.采摘手指下降的同时，二级推杆持续贴合蘑...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜卫兵，卜琰，王建华，陈军，莫铖扬，汪高乾，杨波，卜熹珣，徐金珂，
申请(专利权)人：杭州自动化技术研究院传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：