本發明公開了一種末端采摘裝置，具體涉及一種用于芒果采摘機械手的末端采摘裝置，屬于果蔬采摘智能裝備領域。

背景技術：

我國芒果主要種植于西南的山地地區。山區地勢給芒果采摘帶來了很大困難。由于芒果采摘質量也將影響其保鮮周期，隨著西方國家紛紛應用采摘機器人收獲蘋果、柑橘、西紅柿、西瓜和葡萄等水果，國內也相繼提出應用于芒果采摘的機械手。

中國專利CN204616444公開了一種山區芒果可伸縮高空摘果裝置，該裝置主要包括果夾、支桿、傳動繩、牽引把手、輔助桿，通過果夾夾持芒果，利用輔助桿上鐮刀切斷果梗。中國專利CN202918709公開了一種芒果采摘機械手，它通過手控剪切機構切斷果梗。綜合分析上述兩個專利發現，盡管兩種采摘裝置都實現了對芒果的采摘，但其自動化、智能化程度還有待提高。尤其隨著我國目前用工成本不斷增減，對芒果采摘的智能裝備的需求顯得日益迫切。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對背景技術中提及的現有芒果采摘機械手自動化程度不高，以及果梗切斷不夠靈活等問題。

為解決上述技術問題，本發明的提出一種用于芒果采摘機械手的末端采摘裝置，具體技術方案是：

一種用于芒果采摘機械手的末端采摘裝置，包括用于調節采摘位置的末端調置機構、用于夾持芒果的芒果夾持機構、用于切斷芒果果梗的果梗切斷機構和用于檢測需要采摘的芒果位置的芒果檢測機構；末端調置機構一端部連接芒果采摘機械手、另一端部連接芒果夾持機構；果梗切斷機構和芒果檢測機構均連接芒果夾持機構。

對本發明技術方案的改進，末端調置機構包括第一級擺動缸、第二級擺動缸和第三級旋轉缸；第一級擺動缸通過連接座與芒果采摘機械手連接，第一級擺動缸上設有兩個同軸的動力輸出端；第二級擺動缸上對應第一級擺動缸上的兩個動力輸出端設置動力輸入端，第二級擺動缸上的兩個動力輸入端與第一級擺動缸上的兩個動力輸出端之間均通過第一連接擺桿相連且第一級擺動缸與第二級擺動缸之間相對擺動；第二級擺動缸上設有兩個同軸的動力輸出端；第三級旋轉缸上對應第二級擺動缸上的兩個動力輸出端設置動力輸入端，第三級旋轉缸上的兩個動力輸入端與第二級擺動缸上的兩個動力輸出端之間均通過第二連接擺桿相連且第二級擺動缸與第三級旋轉缸之間相對擺動；第三級旋轉缸上設有一個動力輸出端，第三級旋轉缸的動力輸出端通過連接支座連接芒果夾持機構。此末端調置機構內的的設置，實現了本發明對芒果果梗多方位的切斷，提高了切斷操作的靈活性。

對本發明技術方案的改進，第一級擺動缸為柱型擺動缸，第二級擺動缸為球型擺動缸，第三級旋轉缸為柱型擺動缸；第一級柱型擺動缸的擺動軸線與第二級球型擺動缸的擺動軸線呈異面垂直；第三級柱型旋轉缸的轉動軸線與第一級柱型擺動缸的擺動軸線同面垂直相交；第三級柱型旋轉缸的轉動軸線與第二級球型擺動缸的擺動軸線同面垂直相交。此技術方案中的第一級擺動缸、第二級擺動缸和第三級旋轉缸的具體設計位置，是為了靈活調整果梗切斷機構，更好地用于切割不同位置處的芒果。

對本發明技術方案的改進，芒果夾持機構包括支架、升降缸、夾緊缸和V型夾爪；支架與第三級旋轉缸上的動力輸出端通過連接支座相連，支架上設有果梗位置調整槽、果梗切斷機構安裝槽、芒果夾持機構安裝槽和芒果檢測機構安裝槽；升降缸安裝在支架下底面上，升降缸輸出軸穿過芒果夾持機構安裝槽連接夾緊缸且夾緊缸位于支架內；夾緊缸設有兩個活塞桿，兩個活塞桿末端均裝接用于夾持芒果的V型夾爪。內藏式芒果夾持機構的設計，避免了芒果采摘過程中果梗、枝干等干擾。進一步，V型夾爪的夾持中心與果梗位置調整槽圓弧槽底中心同軸，為了便于芒果夾緊機構實現夾緊操作。

對本發明技術方案的改進，第一級擺動缸、第二級擺動缸、第三級旋轉缸、升降缸和夾緊缸為氣缸或油缸或液壓缸。

對本發明技術方案的改進，果梗切斷機構包括旋轉馬達和果梗切斷刀具；旋轉馬達安裝于果梗切斷機構安裝槽內的，其輸出軸穿過槽壁固接果梗切斷刀具且果梗切斷刀具外漏出支架。此技術方案中的內藏式果梗切斷機構的設計，避免了芒果采摘過程中果梗、枝干等干擾。

對本發明技術方案的改進，芒果檢測機構包括兩個智能攝像頭和用于固定智能攝像頭的攝像頭固定支架，智能攝像頭通過攝像頭固定支架安裝于芒果檢測機構安裝槽上且位于支架內部。此技術方案中的內藏式芒果檢測機構的設計，避免了芒果采摘過程中果梗、枝干等干擾。

對本發明技術方案的改進，兩個智能攝像頭安裝等高，兩個智能攝像頭像數相等。目的是，為了便于芒果檢測機構在線獲取被采摘芒果的位置信息。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

本用于芒果采摘機械手的末端采摘裝置，自動化程度高，果梗切斷靈活；末端調置機構的設置，實現了本發明對芒果果梗多方位的切斷，提高了切斷操作的靈活性；通過對芒果夾持機構、果梗切斷機構、芒果檢測機構的內藏式設計，避免了芒果采摘過程中果梗、枝干等干擾；芒果檢測機構的設置，使本發明能夠在線獲取被剪切的芒果的位置，實現對其果梗自動剪切。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為本發明的末端調置機構示意圖。

圖3為本發明的芒果夾持機構、芒果切斷機構與芒果檢測結構組裝示意圖。

圖4為本發明的芒果夾持機構的支架結構示意圖。

圖5為本發明的芒果夾持機構。

圖6為本發明的系統控制器組成結構示意圖。

圖中：1000、末端調置機構；1001、第一級擺動缸；1002、第二級擺動缸；1003、第三級旋轉缸；1004、連接座；1005、第一連接擺桿；1006、第二連接擺桿；2000、芒果夾持機構；2001、支架；2001-1、果梗位置調整槽；2001-2、果梗切斷機構安裝槽；2001-3、芒果夾持機構安裝槽；2001-4、芒果檢測機構安裝槽；2002、升降缸；2003、夾緊缸；2004、V型夾爪；2005、連接支座；2006、活塞桿；3000、果梗切斷機構；3001、旋轉馬達；3002、果梗切斷刀具；4000、芒果檢測機構；4001、智能攝像頭；4002、攝像頭固定支架；5000、系統控制器；5000-1、圖形處理模塊；5000-2、運動規劃模塊；5000-3、運動控制模塊。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

為使本發明的內容更加明顯易懂，以下結合附圖1-圖6和具體實施方式做進一步的描述。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例：

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1，用于芒果采摘機械手的末端采摘裝置，包括末端調置機構1000、芒果夾持機構2000、果梗切斷機構3000和芒果檢測機構4000，本實施例采摘裝置在使用時還包括與末端調置機構1000、芒果夾持機構2000、果梗切斷機構3000、芒果檢測機構4000采用電性連接的系統控制器5000；

此系統控制器5000采用的是現有技術中的常規產品，系統控制器5000如圖6所示，系統控制器5000包括用以處理芒果檢測機構4000所獲信息的圖形處理模塊5000-1、用以求解末端調置機構1000的運動規劃模塊5000-2、用以控制末端調置機構1000、芒果夾持機構2000和果梗切斷機構3000的運動控制模塊5000-3。

末端調置機構1000包括第一級擺動缸1001、第二級擺動缸1002、第三級柱型旋轉缸1003。

芒果夾持機構2000包括支架2001、升降缸2002、夾緊缸2003和V型夾爪2004。

果梗切斷機構3000包括旋轉馬達3001和果梗切斷刀具3002。

芒果檢測機構4000包括兩個智能攝像頭4001和攝像頭固定支架4002。

如圖1和圖2所示，末端調置機構1000，第一級擺動缸1001通過連接座1004與芒果采摘機械手(圖中未畫)連接，第一級擺動缸1001上設有兩個同軸的動力輸出端；第二級擺動缸1002上對應第一級擺動缸1001上的兩個動力輸出端設置動力輸入端，第二級擺動缸1002上的兩個動力輸入端與第一級擺動缸1001上的兩個動力輸出端之間均通過第一連接擺桿1005相連且第一級擺動缸1001與第二級擺動缸1002之間相對擺動；第二級擺動缸1002上設有兩個同軸的動力輸出端；第三級旋轉缸1003上對應第二級擺動缸1002上的兩個動力輸出端設置動力輸入端，第三級旋轉缸1003上的兩個動力輸入端與第二級擺動缸1002上的兩個動力輸出端之間均通過第二連接擺桿1006相連且第二級擺動缸1002與第三級旋轉缸1003之間相對擺動；第三級旋轉缸1003上設有一個動力輸出端，第三級旋轉缸1003的動力輸出端通過連接支座2005連接芒果夾持機構2000。第一級擺動缸1001選用現有技術中的柱型擺動缸，第二級擺動缸1002選用現有技術中的球型擺動缸，第三級旋轉缸1003選用現有技術中的柱型擺動缸。第一級柱型擺動缸的擺動軸線與第二級球型擺動缸的擺動軸線呈異面垂直；第三級柱型旋轉缸的轉動軸線與第一級柱型擺動缸的擺動軸線同面垂直相交；第三級柱型旋轉缸的轉動軸線與第二級球型擺動缸的擺動軸線同面垂直相交。

如圖3、圖4和圖5所示，芒果夾持機構2000包括支架2001、升降缸2002、夾緊缸2003和V型夾爪2004；支架2001與第三級柱型旋轉缸1003上的動力輸出端通過連接支座2005相連。支架2001上設有果梗位置調整槽2001-1、果梗切斷機構安裝槽2001-2、芒果夾持機構安裝槽2001-3和芒果檢測機構安裝槽2001-4；升降缸2002安裝在支架2001下底面上，升降缸2002輸出軸穿過芒果夾持機構安裝槽2001-3連接夾緊缸2003且夾緊缸2003位于支架2001內，夾緊缸2003設有兩個活塞桿2006，活塞桿2006末端裝接V型夾爪2004。為了便于芒果夾緊機構實現夾緊操作，裝接于活塞桿2006末端的兩個V型夾爪2004的夾持中心與果梗位置調整槽2001-1圓弧槽底中心同軸。

如圖3所示，果梗切斷機構3000包括旋轉馬達3001和果梗切斷刀具3002，旋轉馬達3001安裝于果梗切斷機構安裝槽2001-2內，果梗切斷刀具3002安裝在旋轉馬達3001輸出軸上且果梗切斷刀具3002外漏出支架2001。

如圖3所示，芒果檢測機構4000包括兩個智能攝像頭4001和攝像頭固定支架4002，安裝于芒果檢測機構安裝槽2001-4內的智能攝像頭4001，通過攝像頭固定支架4002安裝在支架2001上且位于支架2001內部。兩個智能攝像頭4001安裝等高，兩個智能攝像頭4001像數相等。這里所述的智能攝像頭為現有技術中的常規技術產品。

為了靈活調整果梗切斷機構，上述第一級柱型擺動缸1001擺動軸線與第二級球形擺動缸1002擺動軸線呈異面垂直，上述第三級柱型旋轉缸1003轉動軸線與第一級柱型擺動缸1001擺動軸線、第二級球形擺動缸1002擺動軸線分別同面垂直相交。

本實施例采摘裝置的工作步驟如下所述：

步驟1：首先在芒果采摘機械手(圖中未畫)帶動下，通過芒果檢測機構4000的兩個智能攝像頭4001在線獲取被采摘的芒果圖像，并送至系統控制器5000，由圖形處理模塊5000-1、運動規劃模塊5000-2、運動控制模塊5000-3分別獲得被采摘芒果的位置信息，以及末端調置機構1000、芒果夾持機構2000和果梗切斷機構的運動控制指令；

步驟2：然后由系統控制器5000控制末端調置機構1000，啟動第一級擺動缸1001、第二級擺動缸1002、第三級旋轉缸1003，帶動果梗切斷機構3000和芒果夾持機構4000運行至芒果采摘的相應位置；

步驟3：接著系統控制器5000控制芒果夾持機構2000，啟動升降缸2002，由升降缸2002調整V型夾爪2004的高度，啟動夾緊缸2003，帶動V夾爪2004夾持被采摘的芒果；

步驟4：最后，系統控制器5000控制果梗切斷機構3000，旋轉馬達3001啟動，由刀具3002切斷果梗，實現芒果自動采摘。

本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。