【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业机器人，尤其涉及到自花授粉设施作物授粉装置，具体是指一种自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器及使用方法。
技术介绍
1、设施农业作为一种高效的现代农业生产方式，其应用范围愈加广泛，番茄等自花授粉作物大部分在温室大棚中种植。在棚室栽培条件下，由于棚室内通风较差，昆虫等媒介少，不利于传粉授粉，对作物产量与品质有很大影响，因此合理高效的授粉方法对自花授粉设施作物的生产具有重要意义。
2、大部分自花授粉设施作物种植地区常用的授粉方式是蘸花、喷花或点花等人工授粉方式，用工成本高，劳动强度大，授粉效率低，喷洒不均匀时，易导致果实畸形，效益降低；部分地区采用蜂媒授粉，但受环境温度影响大，培育成本高。
3、目前已出现的作物授粉装置多是依赖人工通过喷粉装置实现授粉，需要大量花粉，喷洒精度无法保证，且通过人工手持，作业强度大，占用劳动力较多，而且效率较低。
4、虽然也出现了一些电动授粉的设备，例如申请号2011202329068的专利公开的电动授粉器，虽然在一定程度上实现了自花授粉，但是，由于采用对茎秆敲击的方式，摆动杆间歇式与茎秆接触，对茎秆不断形成冲击，从而对花序会产生一定损伤，影响果实品质。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提供一种自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器及使用方法，不仅实现了自花授粉设施作物的无损伤自动化授粉，而且避免了敲击式接触授粉造成的花序损伤，同时提高了授粉效率，降低了用工成本。
2、本专利
3、本方案在使用时，通过将驱动机构设置在壳体内，避免了花粉落至驱动机构而影响驱动机构的正常工作，同时通过设置的壳体给末端执行器提供安装主体，提高了末端执行器的整体性；预授粉植株夹持在两夹持板形成的作物枝茎夹持区，在连杆带动夹持装置往复摆动的过程中，使得两夹持板始终与预授粉植株接触，避免了对植株的冲击；通过设置长孔，避免了对连杆往复摆动的干涉；通过设置光幕传感器，检测植株是否进入夹持区，以及对进入夹持区的植株直径进行测量，从而控制驱动机构的动作和频率。
4、作为优化，两夹持板的夹角大于0度且小于等于45度，两夹持板远离连杆一端的间距大于两夹持板靠近连杆一端的间距。本优化方案将两夹持板设置为具有一定夹角，使得两夹持板的间距范围更大，可以适用于多种规格的植株，同时利用两夹持板远离连杆一端的间距较大的特点，更方便植株进入夹持区。
5、作为优化，两夹持板相靠近的一端固接有连接耳座，所述连接耳座与连杆可拆卸固接，两夹持板相靠近的一端通过圆弧过渡。本优化方案通过连接耳座，将两夹持板固接为一体，且通过连接耳座与连杆进行连接，结构简单，安装方便；将两夹持板相靠近的一端设置为圆弧过渡，更加充分利用两夹持板之间的空间，使得两夹持板相靠近的一端内部也可以用于对植株夹持，避免存在尖角而对植株造成损坏。
6、作为优化，两夹持板上分别开设有与光幕传感器发射端、光幕传感器接收端适配的安装孔。本优化方案通过设置安装孔，使得光幕传感器发射端、光幕传感器接收端分别位于两夹持板的安装孔中，对光幕传感器形成防护，避免对光幕传感器直接与植株接触而造成损坏。
7、作为优化，所述驱动机构包括固装于所述壳体内的电机、固装于电机输出轴上的曲柄，以及通过铰轴与所述连杆铰接的u形连接板；所述连杆套设在旋转轴上， u形连接板的两侧板分别位于连杆与旋转轴连接端的两侧，且所述铰轴与旋转轴垂直，u形连接板的底板上垂直固接有远离u形连接板的侧板所在侧延伸的连接柱；所述曲柄包括与电机输出轴固接的第一连板，以及自所述第一连板的一端向上倾斜延伸的第二连板，所述第二连板与所述连接柱转动连接。本优化方案的驱动机构，打破了常规地凸轮式摆动结构 ，通过u形连接板绕铰轴轴线的转动，同时绕旋转轴轴线转动，实现连杆的往复摆动，从而实现了电机输出轴的转动向连杆摆动的转化，满足了电机轴向与连杆长度方向的安装要求，减小了末端执行器宽度尺寸，从而减小了在机械臂移动过程中对相邻枝茎的碰撞和影响。
8、作为优化，所述夹持板朝向作物枝茎夹持区的侧面安装有压力传感器，所述压力传感器、光幕传感器和驱动机构均与控制器电连接。本优化方案的设置，通过压力传感器检测夹持板对作物枝茎的力，避免对枝茎造成损伤，同时也保证了枝茎到位，处于与两夹持板接触的被夹持状态，防止出现夹持板对枝茎形成冲击。
9、本方案还提供一种自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器的使用方法，包括以下步骤：
10、1、将壳体远离连杆的一端通过快换装置安装在机器人机械臂末端，通过机器人和机械臂的动作，带动夹持装置移至预授粉植株；
11、2、通过光幕传感器检测预授粉植株是否完全进入夹持装置的夹持区域，若未进入或未完全进入，将测量信息反馈至控制器，修正机械臂运动轨迹；
12、若完全进入，光幕传感器进行茎粗测量并反馈至控制器，启动驱动机构，对于较粗的植株，控制器通过脉冲宽度调制增大电机转速，进而提高夹持装置的摆动频率，对于较细的植株，则减小电机转速，从而降低夹持装置的摆动频率；
13、3、驱动机构的电机转动时，通过电机的输出轴带动曲柄转动，通过曲柄带动u型连接板转动，从而带动连杆绕旋转轴轴线摆动，同时，u形连接板绕铰轴轴线转动，在曲柄旋转过程中，带动u形连接板绕铰轴轴线往复摆动，带动连杆绕旋转轴轴线往复摆动，通过夹持装置实现对预授粉植株的往复摆动。
14、本专利技术的有益效果为：通过夹持装置对预授粉植株进行夹持，使预授粉植株位于两夹持板之间，减小了夹持板对植株的冲击，并通过设置的光幕传感器对植株是否到位以及植株的直径进行检测，根据植株直径调整摆动频率，进一步防止花序受损，从而保证了授粉质量。
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1.一种自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：包括壳体（3）、连杆（2）和固装在所述连杆远离壳体一端的夹持装置（1），所述壳体内安装有旋转轴（7），所述连杆远离夹持装置的一端与所述旋转轴转动连接，壳体内还安装有驱动所述连杆绕旋转轴轴线往复摆动的驱动机构，壳体顶部开设有供所述连杆摆动通过的长孔；
2.根据权利要求1所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：两夹持板的夹角大于0度且小于等于45度，两夹持板远离连杆一端的间距大于两夹持板靠近连杆一端的间距。
3.根据权利要求2所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：两夹持板相靠近的一端固接有连接耳座，所述连接耳座与连杆可拆卸固接，两夹持板相靠近的一端通过圆弧过渡。
4.根据权利要求1所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：两夹持板上分别开设有与光幕传感器发射端、光幕传感器接收端适配的安装孔。
5.根据权利要求1所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：所述驱动机构包括固装于所述壳体内的电机（10）、固装于电机
6.根据权利要求1所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：所述夹持板朝向作物枝茎夹持区的侧面安装有压力传感器，所述压力传感器、光幕传感器和驱动机构均与控制器电连接。
7.权利要求5所述自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：包括壳体（3）、连杆（2）和固装在所述连杆远离壳体一端的夹持装置（1），所述壳体内安装有旋转轴（7），所述连杆远离夹持装置的一端与所述旋转轴转动连接，壳体内还安装有驱动所述连杆绕旋转轴轴线往复摆动的驱动机构，壳体顶部开设有供所述连杆摆动通过的长孔；
2.根据权利要求1所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：两夹持板的夹角大于0度且小于等于45度，两夹持板远离连杆一端的间距大于两夹持板靠近连杆一端的间距。
3.根据权利要求2所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于：两夹持板相靠近的一端固接有连接耳座，所述连接耳座与连杆可拆卸固接，两夹持板相靠近的一端通过圆弧过渡。
4.根据权利要求1所述的自花授粉作物授粉机器人摆动式末端执行器，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李天华，张传厚，施国英，张观山，李文显，邱凯，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：
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