菠萝采摘末端执行装置

本技术涉及农业机械，特别涉及一种菠萝采摘末端执行装置。

背景技术：

1、菠萝是我国重要的热带水果之一，国内种植面积在100万亩左右，我国的菠萝产量位居世界第三，是广东、海南等地的重要支柱性产业。菠萝是一种营养丰富的水果，含有丰富的维生素c、b1、b6、锰、铜、膳食纤维等。它有助于促进消化液分泌，能加快肠胃对身体内食物的消化与吸收，对人类的食少腹胀和与消化不良都有很好的缓解和调理作用。此外，菠萝还含有大量的果汁，还含有丰富的碳水化合物和维生素c以及无机盐，平时人们食用以后既可以吸收身体必需的营养成分，而且能消暑止渴，它特别适合人们在夏天食用，能缓解暑热烦渴，也能预防中暑症状发生。

2、菠萝属于四季水果，而夏季是最佳收获期。菠萝生产通常有四个采收季节，分别是春果4-5月成熟采摘，正造果(夏果)6-7月成熟采摘，秋果10-11月成熟采摘，冬果12月-翌年1月成熟采摘。目前我国大部分菠萝主要的采摘方式是人工采收，方式落后，其劳动强度，人工成本高(在整个采收作业周期内所需要的人力资源成本已占菠萝生产总成本的40％)，效率低、受季节、采摘周期时长的影响。

3、菠萝采摘机的普及，对于缓解劳动力资源紧缺，带动菠萝种植地区经济发展有着巨大的作用，菠萝采摘机通过机器精准识别菠萝位置，再通过机械手采摘菠萝，机械手模仿人工抱扭菠萝的方式进行采摘，但现有的机械手抱扭菠萝时，存在菠萝与菠萝茎连接处无法扭断的问题，此时需要人为对菠萝和菠萝茎进行补切割，降低了采摘效率。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种菠萝采摘末端执行装置，解决了现有的机械手抱扭菠萝时，菠萝与菠萝茎连接处无法扭断，需人为补切割的问题。

2、本实用新型的技术方案为：一种菠萝采摘末端执行装置，包括：固定座、旋转机构、夹紧机构、驱动连杆、机械手指、抱手和补切割机构；

3、所述旋转机构设置于所述固定座，所述夹紧机构与所述旋转机构活动连接，所述旋转机构能够带动所述夹紧机构转动，所述机械手指的一端与所述夹紧机构活动连接，另一端与所述抱手连接，所述驱动连杆的一端与所述夹紧机构的驱动座活动连接，另一端与所述机械手指活动连接，所述夹紧机构能够带动所述抱手夹紧或松开；所述补切割机构与所述固定座连接，所述补切割机构能够在抱扭菠萝的过程中切断菠萝与菠萝茎的连接。

4、进一步，所述旋转机构包括舵机、主动齿轮和从动齿轮，所述舵机与所述固定件连接，所述舵机通过齿轮联轴器与所述主动齿轮连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述从动齿轮通过齿轮联轴器与所述夹紧机构连接。

5、进一步，所述固定座包括相互连接的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和所述第二支撑件围合成收容空间，所述主动齿轮和所述从动齿轮位于所述收容空间内，所述舵机与所述第一支撑件连接。

6、进一步，所述夹紧机构包括步进电机、机械手腕、机械手臂、驱动座、丝杆、丝杆螺母座、第一卧式轴承、第二卧式轴承和第一光轴，所述第一卧式轴承与所述固定件连接，所述第一光轴的一端与所述机械手臂连接，另一端通过第一卧式轴承与所述从动齿轮的齿轮联轴器连接，所述步进电机设于所述机械手臂内，所述机械手腕与所述机械手臂连接，所述第二卧式轴承设于所述机械手腕，所述丝杆的一端通过所述第二卧式轴承与所述步进电机的弹簧联轴器连接，所述丝杆螺母座与所述丝杆连接，所述驱动座与所述丝杆螺母座连接，所述机械手指的一端与所述机械手腕活动连接，另一端与所述抱手连接。

7、进一步，所述补切割机构包括支撑臂、配重块、第二光轴和刀片，所述支撑臂的一端与所述固定座连接，所述支撑臂的另一端设有安装空间，所述刀片设于所述安装空间内，所述支撑臂上设有切割口，所述刀片能够显露于所述切割口，所述第二光轴与所述刀片连接，所述第二光轴与所述支撑臂和所述配重块活动连接，所述配重块上设有切割路径限位槽，所述第二光轴位于所述切割路径限位槽，所述第二光轴能够沿所述切割路径限位槽运动；在重力作用下，所述配重块封闭所述切割口，当抱扭菠萝时，菠萝茎能够顶起所述配重块进入所述切割口，在所述配重块被顶起的过程中，所述第二光轴沿所述切割路径限位槽的一端运动至另一端，带动所述刀片进入所述切割口以对菠萝茎进行切割。

8、进一步，所述第二光轴和所述刀片分别设有两个，所述配重块上设有两个所述切割路径限位槽，两个所述第二光轴与所述两个切割路径限位槽分别对应设置，所述切割路径限位槽倾斜设置，所述切割路径限位槽的延伸方向与重力方向形成夹角。

9、进一步，所述抱手的数量为两个，两个所述抱手能够围合形成六边形或圆形。

10、进一步，所述抱手、所述机械手指和所述驱动连杆的数量均为两个，两个所述抱手、两个所述驱动连杆和两个所述机械手指分别沿所述丝杆的轴线对称分布。

11、进一步，所述抱手设有压力传感器。

12、进一步，菠萝采摘末端执行装置还包括主控模块，所述主控模块与所述旋转机构和所述夹紧机构电性连接。

13、本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

14、本实用新型的菠萝采摘末端执行装置，通过伸缩机构带动抱手夹紧菠萝，再通过旋转机构带动伸缩机构转动，伸缩机构带动抱手转动，以实现抱扭菠萝；在抱扭菠萝过程中，当菠萝与菠萝茎之间的连接无法扭断时，补切割机构可对菠萝茎进行补切割，切断菠萝与菠萝茎的连接，无需人为补切割，提高采摘效率的同时，进一步降低人力成本。

技术特征：

1.菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，包括：固定座、旋转机构、夹紧机构、驱动连杆、机械手指、抱手和补切割机构；

2.根据权利要求1所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述旋转机构包括舵机、主动齿轮和从动齿轮，所述舵机与所述固定座连接，所述舵机通过齿轮联轴器与所述主动齿轮连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述从动齿轮通过齿轮联轴器与所述夹紧机构连接。

3.根据权利要求2所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述固定座包括相互连接的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和所述第二支撑件围合成收容空间，所述主动齿轮和所述从动齿轮位于所述收容空间内，所述舵机与所述第一支撑件连接。

4.根据权利要求2所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述夹紧机构包括步进电机、机械手腕、机械手臂、驱动座、丝杆、丝杆螺母座、第一卧式轴承、第二卧式轴承和第一光轴，所述第一卧式轴承与所述固定座连接，所述第一光轴的一端与所述机械手臂连接，另一端通过第一卧式轴承与所述从动齿轮的齿轮联轴器连接，所述步进电机设于所述机械手臂内，所述机械手腕与所述机械手臂连接，所述第二卧式轴承设于所述机械手腕，所述丝杆的一端通过所述第二卧式轴承与所述步进电机的弹簧联轴器连接，所述丝杆螺母座与所述丝杆连接，所述驱动座与所述丝杆螺母座连接，所述机械手指的一端与所述机械手腕活动连接，另一端与所述抱手连接。

5.根据权利要求1所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述补切割机构包括支撑臂、配重块、第二光轴和刀片，所述支撑臂的一端与所述固定座连接，所述支撑臂的另一端设有安装空间，所述刀片设于所述安装空间内，所述支撑臂上设有切割口，所述刀片能够显露于所述切割口，所述第二光轴与所述刀片连接，所述第二光轴与所述支撑臂和所述配重块活动连接，所述配重块上设有切割路径限位槽，所述第二光轴位于所述切割路径限位槽，所述第二光轴能够沿所述切割路径限位槽运动；在重力作用下，所述配重块封闭所述切割口，当抱扭菠萝时，菠萝茎能够顶起所述配重块进入所述切割口，在所述配重块被顶起的过程中，所述第二光轴沿所述切割路径限位槽的一端运动至另一端，带动所述刀片进入所述切割口以对菠萝茎进行切割。

6.根据权利要求5所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述第二光轴和所述刀片分别设有两个，所述配重块上设有两个所述切割路径限位槽，两个所述第二光轴与所述两个切割路径限位槽分别对应设置，所述切割路径限位槽倾斜设置，所述切割路径限位槽的延伸方向与重力方向形成夹角。

7.根据权利要求1所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述抱手的数量为两个，两个所述抱手能够围合形成六边形或圆形。

8.根据权利要求4所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述抱手、所述机械手指和所述驱动连杆的数量均为两个，两个所述抱手、两个所述驱动连杆和两个所述机械手指分别沿所述丝杆的轴线对称分布。

9.根据权利要求1所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，所述抱手设有压力传感器。

10.根据权利要求1-9任一所述的菠萝采摘末端执行装置，其特征在于，还包括主控模块，所述主控模块与所述旋转机构和所述夹紧机构电性连接。

技术总结本技术公开一种菠萝采摘末端执行装置，包括：固定座、旋转机构、夹紧机构、驱动连杆、机械手指、抱手和补切割机构；旋转机构设置于固定座，夹紧机构与旋转机构活动连接，旋转机构能够带动夹紧机构转动，机械手指的一端与夹紧机构活动连接，另一端与抱手连接，驱动连杆的一端与夹紧机构的驱动座活动连接，另一端与机械手指活动连接，夹紧机构能够带动抱手夹紧或松开；补切割机构与固定座连接，补切割机构能够在抱扭菠萝的过程中切断菠萝与菠萝茎的连接。当菠萝与菠萝茎之间的连接无法扭断时，补切割机构可对菠萝茎进行补切割，切断菠萝与菠萝茎的连接，无需人为补切割，提高采摘效率的同时，进一步降低人力成本。技术研发人员：甄文斌,杨国柱,练卓谦,李培基,邢岳,夏雅各,林栋受保护的技术使用者：华南农业大学技术研发日：20240129技术公布日：2024/9/26