一种气力夹持式末端执行器

本发明涉及农业果蔬采摘机器人末端执行器的开发领域，特别是苹果采摘机器人的末端执行器的。

背景技术：

1、近年来，国内外的农业机器人发展比较迅速，采摘机器人的研究和开发也取得了不少成果。末端执行器作为农业果蔬采摘机器人的重要组成部分，国内外许多研究学者对末端执行器进行大量研究，但是由于果蔬柔嫩，一直无法实现实用化和商品化。在多数果蔬采摘作业中，均需通过末端执行器对果蔬实现摘取，因此避免夹持损伤成为实现末端执行器无损采摘的重点和关键。末端执行器对于农业的现代化发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种气力夹持式末端执行器采取柔软膨胀气囊夹持，可防止采摘时苹果的损伤，采用气动方式，速度快、工作介质无污染，对实现果实采摘机器人的实用化和商品化大有裨益。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种气力夹持式末端执行器，包括末端执行器和气动系统。末端执行器主要包括壳体和膨胀气囊，膨胀气囊的工作表面与对应非工作表面中间部位通过限制柱连接；气动系统主要包括气泵、安全阀、真空电磁阀、两位三通电磁阀、气压传感器、三通气动接头和气管，气泵、两位三通电磁阀和膨胀气囊通过气管连接，安全阀和气压传感器通过三通气动接头连接到主路上，真空电磁阀通过气管连接到两位三通电磁阀，气泵提供气动力，安全阀对管路进行压力保护，采用两位三通电磁阀可实现膨胀气囊的进气，完成苹果夹持，采用真空电磁阀实现膨胀气囊的稳压和排气，完成苹果的采摘和松开。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述两位三通电磁阀通过更换不同的控制位置状态，进而实现膨胀气囊的进气，完成对苹果的夹持。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述真空电磁阀通过更换不同的控制状态，实现膨胀气囊的稳压和排气，完成对苹果的采摘和松开。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述壳体的末端连接部位有均匀分布的四个螺栓孔，可以连接到各种中小型球形果实采摘机器人的机械臂上，提高通用性。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述膨胀气囊属于柔性材料，不仅可以膨胀夹持苹果，而且自身柔性可以更好地保护苹果，避免刚性夹持苹果，导致损伤苹果。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述膨胀气囊内部设有限制柱，用于连接膨胀气囊的工作表面与对应非工作表面，可以使膨胀气囊膨胀时中间凹两边凸，使夹持平面在夹持时由点接触变成面接触，增大与苹果表面接触面积，更好地夹持苹果。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述膨胀气囊设计成甲字形，为了增大膨胀气囊与气管的接触面积，并且膨胀气囊的进气孔与气管采用过盈配合，防止膨胀气囊在膨胀时泄气。

9、本发明所达到的有益效果是：该末端执行器采取柔软膨胀气囊夹持，可防止采摘时苹果的损伤，采用气动方式，速度快、工作介质无污染，对实现果实采摘机器人的实用化和商品化大有裨益。

技术特征：

1.一种气力夹持式末端执行器，包括末端执行器和气动系统,末端执行器主要包括壳体（9）和膨胀气囊（8），膨胀气囊（8）的工作表面与对应非工作表面中间部位通过限制柱（10）连接；气动系统主要包括气泵（1）、安全阀（2）、真空电磁阀（3）、两位三通电磁阀（4）、气压传感器（5）、三通气动接头（6）和气管（7），气泵（1）、两位三通电磁阀（4）和膨胀气囊（8）通过气管（7）连接，安全阀（2）和气压传感器（3）通过三通气动接头（6）连接到主路上，真空电磁阀（3）通过气管（7）连接到两位三通电磁阀（4），气泵（1）提供气动力，安全阀（2）对管路进行压力保护，采用两位三通电磁阀（4）可实现膨胀气囊（8）的进气，完成苹果夹持，采用真空电磁阀（3）实现膨胀气囊（8）的稳压和排气，完成苹果的采摘和松开,本末端执行器采取柔软膨胀气囊（8）夹持，可防止采摘时苹果的损伤，采用气动方式，速度快、工作介质无污染，对实现果实采摘机器人的实用化和商品化大有裨益。

2.根据权利要求1所述的一种气力夹持式末端执行器，其特征在于，所述的两位三通电磁阀（4）通过更换不同的控制位置状态，进而实现膨胀气囊（8）的进气。

3.根据权利要求1所述的一种气力夹持式末端执行器，其特征在于，所述的真空电磁阀（3）通过更换不同的控制状态，实现膨胀气囊（8）的稳压和排气。

4.根据权利要求1所述的一种气力夹持式末端执行器，其特征在于，所述的壳体（9）的末端连接部位有均匀分布的四个螺栓孔，可以连接到各种中小型球形果实采摘机器人的机械臂上，提高通用性。

5.根据权利要求1所述的一种气力夹持式末端执行器，其特征在于，所述的膨胀气囊（8）属于柔性材料，不仅可以膨胀夹持苹果，而且自身柔性可以更好地保护苹果，避免刚性夹持苹果，导致损伤苹果。

6.根据权利要求1所述的一种气力夹持式末端执行器，其特征在于，所述的膨胀气囊（8）内部设有限制柱（10），用于连接膨胀气囊（8）的工作表面与对应非工作表面，可以使膨胀气囊（8）膨胀时中间凹两边凸，使夹持平面在夹持时由点接触变成面接触，增大与苹果表面接触面积，更好地夹持苹果。

7.根据权利要求1所述的一种气力夹持式末端执行器，其特征在于，所述的膨胀气囊（8）设计成甲字形，为了增大膨胀气囊（8）与气管（7）的接触面积，并且膨胀气囊（8）的进气孔与气管（7）采用过盈配合，防止膨胀气囊（8）在膨胀时泄气。

技术总结本发明公开了一种气力夹持式末端执行器，包括末端执行器和气动系统。末端执行器主要包括壳体和膨胀气囊，膨胀气囊的工作表面与对应非工作表面中间部位通过限制柱连接；气动系统主要包括气泵、安全阀、真空电磁阀、两位三通电磁阀、气压传感器、三通气动接头和气管，气泵、两位三通电磁阀和膨胀气囊通过气管连接，安全阀和气压传感器通过三通气动接头连接到主路上，真空电磁阀通过气管连接到两位三通电磁阀，气泵提供气动力，安全阀对管路进行压力保护，采用两位三通电磁阀可实现膨胀气囊的进气，完成苹果夹持，采用真空电磁阀实现膨胀气囊的稳压和排气，完成苹果的采摘和松开。本末端执行器采取柔软膨胀气囊夹持，可防止采摘时苹果的损伤，采用气动方式，速度快、工作介质无污染，对实现果实采摘机器人的实用化和商品化大有裨益。技术研发人员：陈军,陈超,胡广锐,姜彦武,周建国,骆通运,李浦航,赵开元受保护的技术使用者：西北农林科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11