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申请/专利权人：中国农业大学

摘要：本发明属于农业果蔬自动化采摘机器人技术领域，具体涉及一种非接触式串番茄自动采摘机械手及采摘方法。通过相机实时识别番茄串信息，通过整串果实的信息来推导位于番茄串上方合适的切割点位置，同时获取到执行器在切割点处的位置和姿态信息，控制多关节机械臂运动，将采摘机械手移动至指定采摘位置。采摘机械手的执行器从番茄串下方最低点的果实中心对准,自下往上移动套入果实，到达果梗剪切位置时，驱动七连杆仿人手机构剪切果梗，之后夹住番茄串，控制机械臂将番茄串放到指定的收集筐中，完成采摘任务。

主权项：1.一种非接触式串番茄自动采摘机械手，用于串番茄的自动采摘，其特征在于，包括机械臂（2）、支架（3）、执行器（4）和深度相机（5）；所述支架（3）固接在机械臂（2）的末端；所述深度相机（5）和执行器（4）分别固接在支架（3）的上部和下部；所述机械臂（2）的附近设有收集筐（1）；所述执行器（4）包括外壳（410）、气缸（409）和七连杆仿人手机构；所述七连杆仿人手机构包括左剪切刀（401）、右剪切刀（402）、左拨杆（403）、右拨杆（404）、左连杆（405）、右连杆（406）和接头（407）；所述外壳（410）通过螺栓固接在支架（3）上；外壳（410）的前端设有拨杆连接部（410-1）；外壳（410）的后部设有气缸安装槽（410-2），所述气缸（409）固接在所述气缸安装槽（410-2）内，气缸（409）的活塞杆（408）在外壳（410）的前部空间内自由伸缩；所述外壳（410）的前部左右两侧设有分别用于左连杆（405）和右连杆（406）前后移动的长槽（410-3）；所述接头（407）通过螺纹和锁紧螺母与气缸（409）的活塞杆（408）的端部固接；所述左连杆（405）和右连杆（406）的后端分别与接头（407）的左右两侧铰接；左连杆（405）和右连杆（406）分别从外壳（410）的前部左右两侧的长槽（410-3）穿出，并能够随活塞杆（408）的伸缩在长槽（410-3）中前后滑动；所述左连杆（405）的前端与左拨杆（403）的后端铰接，右连杆（406）的前端与右拨杆（404）的后端铰接；所述左拨杆（403）的前端与左剪切刀（401）的后端铰接，所述右拨杆（404）的前端与右剪切刀（402）的后端铰接；所述左剪切刀（401）的前端与右剪切刀（402）的前端相互铰接；所述左拨杆（403）和右拨杆（404）的中部分别与拨杆连接部（410-1）的左右两侧铰接；当气缸（409）的活塞杆（408）处于收缩状态时，拨杆连接部（410-1）、左拨杆（403）和右拨杆（404）的前部以及左剪切刀（401）和右剪切刀（402）共同构成一允许果串（6）通过的采摘环；当气缸（409）的活塞杆（408）处于伸展状态时，左剪切刀（401）与右剪切刀（402）相互合拢，将果串（6）的果梗（7）切断并夹持；所述深度相机（5）获取串番茄的位置数据，控制器根据串番茄的位置数据识别出串番茄的姿态，确定切割位置并拟合出执行器（4）的运动轨迹；操作七连杆仿人手机构，使其形成允许果串（6）通过的采摘环，控制执行器（4）按照运动轨迹移动，到达果实串上方的果梗（7）上的切割位置；操作七连杆仿人手机构闭合将果串（6）的果梗（7）切断并夹持；操作机械臂（2）将执行器（4）移动到放置收集筐（1）上方，操作七连杆仿人手机构展开将果串（6）放置在收集筐（1）中；所述左剪切刀（401）包括上下并列设置的剪切刀片（401-1）和左夹持部（401-2）；所述右剪切刀（402）包括与剪切刀片（401-1）相对应的刀槽（402-1）和与左夹持部（401-2）相对应的右夹持部（402-2）；所述剪切刀片（401-1）的后部与左夹持部（401-2）的后部通过一个销轴（401-4）铰接；所述剪切刀片（401-1）上沿其过销轴（401-4）的轴线设有至少一个垂直于刀片平面的固定栓（401-1-1）；所述左夹持部（401-2）上设有与固定栓（401-1-1）一一对应的活动槽（401-2-1），所述活动槽（401-2-1）为以销轴（401-4）为圆心的圆弧形；复位弹簧（401-3）和剪切刀片（401-1）的固定栓（401-1-1）位于左夹持部（401-2）的活动槽（401-2-1）内；且复位弹簧（401-3）位于活动槽（401-2-1）的靠近夹持工作面的一端与固定栓（401-1-1）之间，使得左夹持部（401-2）相对于剪切刀片（401-1）能够以销轴（401-4）为圆心作小幅转动，并能在复位弹簧（401-3）的作用下复位，进而使得左剪切刀（401）和右剪切刀（402）在相互合拢剪切果梗（7）时，剪切刀片（401-1）能够完全进入刀槽（402-1），避免不完整剪切；所述左夹持部（401-2）和右夹持部（402-2）为相互咬合的齿状结构；所述左夹持部（401-2）和右夹持部（402-2）的材质采用不锈钢材料。

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百度查询： 中国农业大学 一种非接触式串番茄自动采摘机械手及采摘方法