一种用于香蕉采摘的柔性夹持装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种用于香蕉采摘的柔性夹持装置及其控制方法，该装置由主控器、夹持定位机构和柔性夹持爪构成，其中柔性夹持爪装接于夹持定位机构的活动末端并随动调节空间定位及朝向，该柔性夹持爪由安装底座、电动推杆和一对夹持爪臂组装成一体，夹持爪臂受控于电动推杆传动开合，且通过压力传感器检测并反馈夹紧香蕉果实程度，由主控器信号汇总并输出控制。根据实时反馈夹紧力与主控器中预设力度范围的对应关系，灵敏地调节夹持爪臂的抱合强度。应用该柔性夹持装置及其控制方法，使用基于力馈的电动推杆限电流方法，自适应调整面向香蕉果串的夹紧力，切实保障了脆弱果皮的防破损，提高了香蕉采摘的效率和收获质量，也减轻了人力投入。了人力投入。了人力投入。

【技术实现步骤摘要】
一种用于香蕉采摘的柔性夹持装置


[0001]本专利技术涉及一种农业自动化的夹具设备，尤其涉及一种用于取代人工参进行香蕉采摘的柔性夹持装置，以利于在水果种植业中自动化设备的推广应用。

技术介绍

[0002]香蕉是世界四大水果之一，国内外对香蕉的需求也随着生活质量的提高而大大增加，随着种植香蕉的人越来越多，香蕉产业的发展空间也愈加广阔。但在香蕉种植过程中，大部分地区的香蕉仍然使用人工来采摘。通常需要配备两个以上工人一起完成香蕉串采摘，其中一人负责背负或者抱合香蕉果串，另一人负责砍断果柄。由此可见，上述人工采摘的方式缺点很明显，即工人的劳动强度高、工作效率低，并且因工人抱合或抓握力失控，容易对香蕉造成损伤，大大降低香蕉的储存时间和质量，更有甚者影响香蕉的收获质量，降低了香蕉的市场价值。基于当前市场需求，高效率、低损耗的香蕉机械采摘装备成了很多人研究的重点。
[0003]近年来，轻简型辅助人工采摘装备和智能采摘机械手是香蕉采摘装备中最主要的手段。轻简型辅助人工采摘装备是半人工半机械的设计，主要在香蕉采摘中起辅助作用，劳动强度虽然得到了减弱，但仍是以人工为主。而且由于是机械设备刚性接触的原因，使香蕉果串的成品损耗大大增加。智能采摘机械手相比较另一种方式，作业过程中不需要人工参与，且采摘的精准度高，实用性也相对较高。但是香蕉果实过重，无法柔性采摘，也增加了推广难度。所以解决柔性采摘这个问题成为了此类自动化设备的重中之重，同时兼顾香蕉采摘的自动化水平，在柔性夹持角度寻求突破，将之与智能机械手进行搭配。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的旨在提出一种用于香蕉采摘的柔性夹持装置及其控制方法，解决在保留自动化作业的前提下对香蕉等果皮脆弱且重量较大的水果进行柔性夹持，并以此提高收获质量的问题。
[0005]本专利技术实现上述一个目的的技术解决方案是，一种用于香蕉采摘的柔性夹持装置，其特征在于：由主控器、夹持定位机构和柔性夹持爪构成，其中所述柔性夹持爪装接于夹持定位机构的活动末端并随动调节空间定位及朝向，所述柔性夹持爪由安装底座、电动推杆和一对夹持爪臂组装成一体，其中夹持爪臂通过销轴枢接于安装底座两侧，以枢接点为分界，夹持爪臂的主体部为弧形设置并成开口幅度可调的环抱状，夹持爪臂的次接杆与电动推杆的两端相接并随动靠拢或增大间距，并且所述主体部的内侧设有检测夹紧香蕉果实程度的压力传感器，所述压力传感器、夹持定位机构的驱动端与电动推杆相接的限电流控制器均信号接入主控器。
[0006]上述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，进一步地，所述柔性夹持爪基于安装底座设有沿香蕉果串竖立方向分布的两组电动推杆和两对夹持爪臂，其中靠上位的一对夹持爪臂的环抱直径大于靠下位的一对夹持爪臂的环抱直径，且每对夹持爪臂各设有压力传感器并
与对应装接的电动推杆独立随动。
[0007]上述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，更进一步地，所述夹持爪臂包覆设有一层橡胶保护套，且压力传感器随夹持爪臂潜埋于橡胶保护套之中。
[0008]上述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，进一步地，所述电动推杆定位固接于安装底座之中，且电动推杆两端的伸缩杆受控朝安装底座两侧同步推送、拉回。
[0009]上述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，进一步地，所述夹持定位机构设有旋转平台及三轴滑动模组，所述旋转平台受驱在周向360
°
范围内转动可调、定位锁定，所述三轴滑动模组设有基于旋转平台组装的X轴滑轨和X轴滑台，基于X轴滑台组装的Y轴滑轨和Y轴滑台，基于Y轴滑台组装的Z轴滑轨和Z轴滑台，且Z轴滑台对接安装柔性夹持爪，各轴滑台的驱动端均接入并受控于主控器。
[0010]上述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，更进一步地，各轴滑台设为电机驱动的滚珠丝杆线轨组件，各电机和旋转平台的驱动端接入主控器单独受控。
[0011]上述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，更进一步地，所述Z轴滑台基于夹持爪安装台装接有一个以上柔性夹持爪，且所述夹持爪安装台具有两种以上长度规格、可替换装接于Z轴滑台。
[0012]本专利技术实现上述另一个目的的技术解决方案是，一种用于香蕉采摘的柔性夹持控制方法，基于权利要求1至7中任一项装置实现，其特征在于，对于任一香蕉果串的采摘过程包括：S1、通过夹持定位机构初步调整柔性夹持爪的位置至香蕉果串的生长位置，并驱动电动推杆收缩将夹持爪臂张开至最大的开口幅度；S2、通过夹持定位机构带动柔性夹持爪进位，使夹持爪臂的环抱中心与香蕉果串的竖向中轴相接近；S3、驱动电动推杆伸展使夹持爪臂收拢，根据设于夹持爪臂内侧的压力传感器反馈夹紧力，在反馈夹紧力未及主控器中夹紧香蕉果串预设力度范围时所述夹持爪臂缓步抱合，随反馈夹紧力接近预设力度范围逐渐降低抱合速度，当反馈夹紧力到达预设力度范围则锁定电动推杆中止抱合；S4、切割香蕉果柄使香蕉果串与树分离，若反馈夹紧力陡增超出预设力度范围，则驱动电动推杆收缩、以带动夹持爪臂缓步张开的方式使反馈夹紧力减弱至预设力度范围，再锁定电动推杆，若反馈夹紧力增加且未超出预设力度范围，则保持电动推杆锁定；S5、搬运及摆放位置释放过程中，所述夹持定位机构受主控器驱动带动柔性夹持爪移动，随香蕉果串本身移动加速度变化带来反馈夹紧力的波动，自适应调整夹持爪臂的抱合松紧程度，夹持定位机构在收集香蕉果串的摆放位置暂停，夹持爪臂张开并由夹持定位机构带动脱离香蕉果串。
[0013]进一步地，所述电动推杆通过内置集成的限电流控制器信号接入主控器，S3~S5通过基于力馈的电动推杆限电流控制方法瞬时响应，调节对香蕉果串的实际夹紧程度。
[0014]应用本专利技术的柔性夹持装置及其控制方法，较之于传统人工采摘和已有的采摘机械手，具备如下优点：该柔性夹持装置使用基于力馈的电动推杆限电流方法，自适应调整面向香蕉果串的夹紧力，在保持夹紧状态使之不掉落的同时，切实保障了脆弱果皮的防破损，提高了香蕉采摘的效率和收获质量，也减轻了人力投入。
附图说明
[0015]图1是本专利技术橡胶采摘的柔性夹持装置的总装结构示意图。
[0016]图2是图1所示柔性夹持装置中夹持定位机构的结构示意图。
[0017]图3是图1所示柔性夹持装置中柔性夹持爪的结构示意简图。
[0018]图4是本专利技术柔性夹持控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0019]以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握，从而对本专利技术的保护范围做出更为清晰的界定。
[0020]在掌握了香蕉种植和生长特性的基础上，为实现对香蕉果串的定位及模拟人工采摘的动作，本专利技术提出了一种香蕉采摘的柔性夹持装置及其控制方法，有利于应用在香蕉自动化采摘的夹持定位，加强了与智能采摘装备协同作业的能力，同时减少了人力的劳动。
[0021]如图1至图3所示，本专利技术该柔性夹持装置的技术概述如下：由主控器、夹持定位机构1和柔性夹持爪2a、2b构成，其中该柔性夹持爪装接于夹持定位机构的活动末端并随动调节空间定位及朝向，满足对应香蕉树不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于香蕉采摘的柔性夹持装置，其特征在于：由主控器、夹持定位机构和柔性夹持爪构成，其中所述柔性夹持爪装接于夹持定位机构的活动末端并随动调节空间定位及朝向，所述柔性夹持爪由安装底座、电动推杆和一对夹持爪臂组装成一体，其中夹持爪臂通过销轴枢接于安装底座两侧，以枢接点为分界，夹持爪臂的主体部为弧形设置并成开口幅度可调的环抱状，夹持爪臂的次接杆与电动推杆的两端相接并随动靠拢或增大间距，并且所述主体部的内侧设有检测夹紧香蕉果实程度的压力传感器，所述压力传感器、夹持定位机构的驱动端与电动推杆相接的限电流控制器均信号接入主控器。2.根据权利要求1所述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，其特征在于：所述柔性夹持爪基于安装底座设有沿香蕉果串竖立方向分布的两组电动推杆和两对夹持爪臂，其中靠上位的一对夹持爪臂的环抱直径大于靠下位的一对夹持爪臂的环抱直径，且每对夹持爪臂各设有压力传感器并与对应装接的电动推杆独立随动。3.根据权利要求1或2所述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，其特征在于：所述夹持爪臂包覆设有一层橡胶保护套，且压力传感器随夹持爪臂潜埋于橡胶保护套之中。4.根据权利要求1所述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，其特征在于：所述电动推杆定位固接于安装底座之中，且电动推杆两端的伸缩杆受控朝安装底座两侧同步推送、拉回。5.根据权利要求1所述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，其特征在于：所述夹持定位机构设有旋转平台及三轴滑动模组，所述旋转平台受驱在周向360
°
范围内转动可调、定位锁定，所述三轴滑动模组设有基于旋转平台组装的X轴滑轨和X轴滑台，基于X轴滑台组装的Y轴滑轨和Y轴滑台，基于Y轴滑台组装的Z轴滑轨和Z轴滑台，且Z轴滑台对接安装柔性夹持爪，各轴滑台的驱动端均接入并受控于主控器。6.根据权利要求5所述用于香蕉采摘的柔性夹持装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王之烁，丁云鹏，崔勇，王春生，杨亚琴，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：