本發明涉及一種果蔬采摘機器人的末端執行器，屬于機械技術領域。

背景技術：

柑橘屬這類水果畝產量數量較大采摘更需要耗費巨大的人力，目前世界上沒有什么方法或農業機械能夠有效的解決這一問題。現有兩種末端執行器，一種為利用腕關節的兩個垂直方向上的轉動來模擬人掰擰果柄的動作，另一種為兩半球形夾蓋夾取水果后，利用旋轉刀片切割。兩種執行器分別有無法連續采摘、易破壞果實表面不利于存儲和抓取準確率低的缺點，且兩種方法皆無法實現對果實連續的采摘作業，無法應付生長密度高的柑橘屬這類水果的采摘。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術不足，提供一種果蔬采摘機器人的末端執行器。

本發明所述末端執行器結構包括：抓取系統、切割系統、傳感控制系統、外殼四部分。

所述抓取系統結構包括電動機、直齒圓柱齒輪、橡膠滾筒1、直齒圓錐齒輪軸1、直齒圓錐齒輪軸2、橡膠滾筒2、橡膠滾筒3、橡膠滾筒4、渦輪、渦輪軸、齒形鏈、蝸桿、小滾筒軸1、橡膠滾筒5、滾筒連接套、小滾筒軸2；安裝于抓取系統電動機軸上的直齒圓柱齒輪與直齒圓錐齒輪軸1嚙合，直齒圓錐齒輪軸1與直齒圓錐齒輪軸2嚙合，同時直齒圓錐齒輪與蝸桿后端的直齒圓錐齒輪嚙合，蝸桿與渦輪軸上渦輪嚙合，渦輪軸經齒形鏈可驅動小滾筒軸1與小滾筒軸2，5個滾筒連接套分別安裝于直齒圓錐齒輪軸1、直齒圓錐齒輪軸2、蝸桿、小滾筒軸1與小滾筒軸2上，5個橡膠滾筒分別與其滾筒連接套固連；抓取系統電動機經直齒圓柱齒輪嚙合驅動直齒圓錐齒輪軸1旋轉，直齒圓錐齒輪軸1分別經齒輪傳動驅動直齒圓錐齒輪軸2與蝸桿進行旋轉，蝸桿嚙合渦輪軸驅動齒形鏈來帶動小滾筒軸1和小滾筒軸2旋轉，如此，驅動五個橡膠滾筒向中心旋轉，5個橡膠滾筒利用旋轉及其對果蔬表皮的高摩擦力將果實抓取至末端執行器內部。

所述切割系統包括切割系統電動機、絲桿螺母機構、固定支架、菱形機構、切割器、鋸片、電磁機構；切割系統電動機轉軸上裝有絲桿，絲桿與螺母組成絲桿螺母機構，菱形機構一端分別由轉動銷連接于固定支架與螺母上，菱形機構另一端分別由轉動銷與滑動槽連接于切割器，切割器上裝有電磁機構與能夠小幅度往復運動的鋸片；切割系統電動機帶動絲桿，使得螺母向前移動，伸展菱形機構，使得切割器向前推進，切割器上的電磁機構驅動鋸片進行快速的往復銼動，從而將抓取系統抓取的果實的枝條劇斷。

所述傳感控制系統包括壓力傳感器、微型視覺傳感器；壓力傳感器分別裝于大橡膠滾筒與其滾筒連接套之間，微型視覺傳感器裝于切割器上方；壓力傳感器用于檢測橡膠滾筒的壓力，微型視覺傳感器用于檢測抓取部分是否有果實存在，傳感控制系統用于協調抓取系統和切割系統的工作。

本發明的有益效果是：該裝置解決了前代果蔬采摘末端執行器無法連續采摘、無法實現對果實連續的采摘作業、無法應付生長密度高的水果、易破壞果實表面不利于存儲和抓取準確率低的問題。這款新型機械手能夠從各個角度進行對果實的抓取和采摘，且下方能夠直接連接收集裝置，一邊采摘一邊收集，大幅度提高采摘速度。該裝置實用性高，便于生產加工，成本低，且具有巨大的創新意義，不同于以往的采摘機械手。這款末端執行器，適用于大部分球狀果蔬的收割，具有很大的適應性和廣闊的應用前景，同時也具有很好的推廣價值，對未來新型農業的發展有巨大的意義。

附圖說明

圖1是本發明的等軸測圖，圖中：1-外殼，2-抓取系統，3-切割系統；

圖2（a）是本發明的抓取系統及切割系統的俯視圖，圖2（b）是抓取系統的傳動部分的軸測圖；圖中：4-抓取系統電動機，5-直齒圓柱齒輪，6-直齒圓錐齒輪軸1，7-橡膠滾筒1，8-壓力傳感器，9-直齒圓錐齒輪軸2，10-橡膠滾筒2，11-橡膠滾筒3，12-橡膠滾筒4，13-齒形鏈，14-蝸桿，15-渦輪,，16-渦輪軸，17-小滾筒軸1，18-橡膠滾筒5，19-滾筒連接套，20-小滾筒軸2，21-微型視覺傳感器；

圖3（a）是本發明的切割系統伸展的俯視圖，圖3（b）是本發明的切割系統壓縮的俯視圖；圖中：22-切割系統電動機，23-絲桿螺母機構，24-固定支架，25-菱形機構，26-轉動銷，27-切割器，28-鋸片，29-電磁機構；

圖4是本發明的采摘工作剖視圖；圖中：G-果實。

具體實施方式

下面參照附圖，對本發明的具體實施作進一步的詳細說明。

如圖1、圖2（a）所示，末端執行器由抓取系統、切割系統、傳感控制系統、外殼四部分組成。

抓取系統（2）主要由抓取系統電動機（4）、直齒圓柱齒輪（5）、直齒圓錐齒輪軸1（6）、橡膠滾筒1（7）、直齒圓錐齒輪軸2（9）、橡膠滾筒2（10）、橡膠滾筒3（11）、橡膠滾筒4（12）、齒形鏈（13）、蝸桿（14）、渦輪（15）、渦輪軸（16）、小滾筒軸1（17）、橡膠滾筒5（18）、滾筒連接套（19）、小滾筒軸2（20）組成；安裝于抓取系統電動機（4）軸上的直齒圓柱齒輪（5）與直齒圓錐齒輪軸1（6）嚙合，直齒圓錐齒輪軸1（6）與直齒圓錐齒輪軸2（9）嚙合，同時直齒圓錐齒輪與蝸桿（14）后端的直齒圓錐齒輪嚙合，蝸桿（14）與渦輪軸（16）上渦輪（15）嚙合，渦輪軸經齒形鏈可驅動小滾筒軸1（17）與小滾筒軸2（20），5個滾筒連接套（19）分別安裝于直齒圓錐齒輪軸1（6）、直齒圓錐齒輪軸2（9）、蝸桿（14）、小滾筒軸1（17）與小滾筒軸2（20）上，5個橡膠滾筒（7）（10）（11）（12）（18）分別與其滾筒連接套（19）固連；抓取系統電動機（4）經直齒圓柱齒輪（5）嚙合驅動直齒圓錐齒輪軸1（6）旋轉，直齒圓錐齒輪軸1（6）分別經齒輪傳動驅動直齒圓錐齒輪軸2（9）與蝸桿（14）進行旋轉，蝸桿嚙合渦輪軸（16）驅動齒形鏈（13）來帶動小滾筒軸1（17）和小滾筒軸2（20）旋轉，如圖4，驅動五個橡膠滾筒向中心旋轉，5個橡膠滾筒利用旋轉及其對果蔬表皮的高摩擦力將果實抓取至末端執行器內部。

切割系統（3）主要由切割系統電動機（22）、絲桿螺母機構（23）、固定支架（24）、菱形機構（25）、轉動銷（26）、切割器（27）、鋸片（28）、電磁機構（29）組成；切割系統電動機（22）轉軸上裝有絲桿，絲桿與螺母組成絲桿螺母機構（23），菱形機構（25）一端分別由轉動銷連接于固定支架（24）與螺母上，菱形機構另一端分別由轉動銷（26）與滑動槽連接于切割器（27），切割器（27）上裝有電磁機構（29）與能夠小幅度往復驅動的鋸片（28）；切割系統電動機（22）帶動絲桿，使得螺母向前移動，伸展菱形機構（25），使得切割器（27）向前推進，切割器（27）上的電磁機構（29）驅動鋸片（28）進行快速的往復銼動，從而將抓取系統抓取的果實的枝條劇斷。

傳感控制系統主要由壓力傳感器（8）、微型視覺傳感器（21）組成；壓力傳感器（8）分別裝于大橡膠滾筒（7）（10）（18）與其滾筒連接套（19）之間，微型視覺傳感器（21）裝于切割器（27）上方；壓力傳感器（8）用于檢測橡膠滾筒的壓力，微型視覺傳感器（21）用于檢測抓取部分是否有果實存在于切割范圍中，若無則啟動切割系統進行切割，若有則控制抓取系統電動機加大扭矩進行抓取，傳感控制系統用于協調抓取系統（2）和切割系統（3）的工作。

上述實施例僅表達了本發明的一種實施方式，且描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。