一种用于自主采摘的末端执行器及控制系统

本发明属于采摘机械，具体涉及自主采摘的末端执行器及控制系统。背景技术：1、农作物采摘通常需要耗费大量的人力，以此来保证被采摘农作物的完整性与成熟度。但人力采摘的效率不高，劳动强度大，对于大型农场无疑提升了种植成本，因此需要大力研究开发采摘型机器。2、目前主流采摘机器由机器视觉，机械臂，移动底盘和末端执行器组成，其中末端执行器将直接影响果蔬采摘的最终效果。目前末端执行器先利用夹具夹取或真空吸盘吸附果实，然后通过机械扭断或利刃切割将果实与农作物根茎分离。3、但是因为各类农作物外果皮对果实的保护程度不同，一些果实的果皮柔软，一些果实的果皮较坚硬，相同果实不同生长状态的外表形状差异也较大、果梗坚韧程度不一，机械扭断或利刃切割将果实与农作物根茎分离过程中容易造成果实的损伤。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种用于自主采摘的末端执行器及控制系统，以解决采摘过程中容易造成果实的损伤的技术问题。2、为达到上述目的，第一方面本发明所采用的技术方案是：3、一种用于自主采摘的末端执行器，包括安装套筒；4、所述安装套筒内伸缩设置有吸附机构，吸附机构连接气路控制系统，所述安装套筒的吸附机构伸缩端设置有剪切机构，吸附机构和剪切机构采样同一驱动机构驱动；5、当吸附机构伸出安装套筒，所述剪切机构处于张开状态；当吸附机构缩回安装套筒，所述剪切机构处于闭合状态。6、优选的，所述吸附机构包括滑动壳体；所述安装套筒沿轴向滑动连接所述滑动壳体，并且滑动壳体设置于安装套筒内；吸盘通过弹簧支架设置于滑动壳体上；所述吸盘与气路控制系统管路连接。7、优选的，气路控制系统包括第一电磁阀、支路一和支路二；所述吸盘与所述第一电磁阀之间设有第一过滤器；所述吸盘通过第一电磁阀管路连接支路一和支路二；8、所述支路一上依次设置有第一消音器、节流阀和气源；所述第一消音器与所述第一电磁阀管路连接；9、所述支路二上依次设置有第二消音器、单向阀、气压表、减压阀、第二电磁阀和气泵，并且所述气泵通过第二电磁阀依次连接第二过滤器和气源；10、当吸盘需要吸附时，所述第一电磁阀动作切换所述吸盘与支路二连通，所述气泵工作为吸盘提供负压；当吸盘需要释放时，所述第一电磁阀动作切换所述吸盘与支路一连通，所述吸盘与气源连通卸去所述吸盘内的负压。11、优选的，所述驱动机构包括伺服电机、齿轮和齿条；所述伺服电机设置于所述安装套筒；所述伺服电机驱动所述齿轮转动，所述齿轮和齿条啮合，所述齿条设置于所述滑动壳体上。12、优选的，所述剪切机构包括第一切割组件、第二切割组件和剪叉结构；所述第一切割组件和第二切割组件通过剪叉结构与驱动机构传动连接；所述剪切机构处于张开状态，所述第一切割组件和第二切割组件分离；所述剪切机构处于闭合状态，所述第一切割组件和第二切割组件贴合。13、优选的，两组剪叉结构对称设置于安装套筒两侧；所述剪叉结构包括交叉设置的连杆a和连杆b；所述连杆a和连杆b交叉处通过固定轴转动连接；所述固定轴设置于所述安装套筒上；所述驱动机构驱动所述连杆a和连杆b绕连接轴转动；14、所述两组剪叉结构中的连杆a分别转动连接于第一切割组件两端；所述两组剪叉结构中的连杆b分别转动连接于第二切割组件两端；所述第一切割组件和第二切割组件上均转动连接有拉杆；所述拉杆与安装套筒转动连接。15、优选的，一组剪叉结构中的连杆a与第一短杆转动连接，连杆b与第二短杆转动连接，第一短杆和第二短杆之间通过连接轴转动连接，所述连接轴传动连接至所述滑动壳体或齿条上；16、另一组剪叉结构中的连杆a和连杆b之间设置有氮气弹簧；所述氮气弹簧通过剪叉结构驱动剪切机构由闭合状态转换至张开状态；所述滑动壳体或齿条滑动驱动剪切机构由张开状态转换至闭合状态。17、优选的，所述安装套筒上设置有至少一个导向座；所述导向座上设置有导向孔；所述导向孔内滑动设置有导向杆；所述导向杆一端与所述连接轴连接；所述导向杆另一端通过拉链与所述滑动壳体或齿条连接。18、优选的，所述第一切割组件和第二切割组件包括活动架、定锯齿和动锯齿；所述活动架转动连接于所述剪叉结构和拉板；所述定锯齿设置于所述活动架；所述定锯齿上设置有滑槽；所述动锯齿上设置有限位凸起；所述限位凸起沿所述滑槽滑动；19、所述活动架上设有切割电机；所述切割电机的输出轴与曲柄连接；所述曲柄与动齿连杆转动连接；所述动齿连杆与所述动锯齿转动连接；所述切割电机驱动所述动锯齿沿滑槽滑动。20、优选的，所述安装套筒侧壁上设置有开口，所述开口与输送软管连接；21、所述伺服电机驱动所述齿轮转动，所述齿轮通过齿条带动滑动壳体伸出安装套筒外，所述氮气弹簧通过剪叉结构驱动剪切机构由闭合状态转换至张开状态，所述第一切割组件和第二切割组件分离，所述气路控制系统动作控制吸盘吸附果实；22、所述伺服电机驱动所述齿轮转动，所述齿轮通过齿条带动滑动壳体缩回安装套筒内，同时滑动壳体拉动所述剪叉结构运动，所述剪叉结构驱动所述剪切机构由张开状态转换为闭合状态，所述第一切割组件和第二切割组件贴合对果实的根茎进行剪切；23、当伺服电机驱动所述滑动壳体滑动使所述吸盘与开口相对，所述气路控制系统动作控制吸盘释放果实后果实落入输送软管内。24、第二方面本发明提供了一种控制系统，用于控制第一方面所述末端执行器，包括控制芯片、气压计模块、电磁阀控制模块、伺服电机控制模块、切割电机控制模块、dc-dc模块和ldo模块；所述控制芯片、气压计模块、电磁阀控制模块、伺服电机控制模块和切割电机控制模块通过dc-dc模块和ldo模块电性连接电源；控制芯片通过电磁阀控制模块控制吸附机构；控制芯片通过伺服电机控制模块控制驱动机构；控制芯片通过切割电机控制模块控制第一切割组件和第二切割组件；气压表通过气压计模块电性连接控制芯片。25、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：26、本发明所述安装套筒内伸缩设置有吸附机构，吸附机构连接气路控制系统，所述安装套筒的吸附机构伸缩端设置有剪切机构，吸附机构和剪切机构采样同一驱动机构驱动；当吸附机构伸出安装套筒，所述剪切机构处于张开状态；当吸附机构缩回安装套筒，所述剪切机构处于闭合状态；与利用夹爪抓取果实相比吸附机构吸附果实，更够一定程度上避免挤压损伤果实；吸附机构吸附果实后缩回安装套筒内，能够避免剪切过程中损伤到果实最后利用剪切机构切除与果实连接的茎，能够较大程度上保护柔软果实不被损坏。技术特征：1.一种用于自主采摘的末端执行器，其特征在于，包括安装套筒；所述安装套筒内伸缩设置有吸附机构，吸附机构连接气路控制系统，所述安装套筒的吸附机构伸缩端设置有剪切机构，吸附机构和剪切机构采样同一驱动机构驱动；2.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，气路控制系统包括第一电磁阀、支路一和支路二；所述吸盘与所述第一电磁阀之间设有第一过滤器；所述吸盘通过第一电磁阀管路连接支路一和支路二；3.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述驱动机构包括伺服电机、齿轮和齿条；所述伺服电机设置于所述安装套筒；所述伺服电机驱动所述齿轮转动，所述齿轮和齿条啮合，所述齿条设置于所述滑动壳体上。4.根据权利要求3所述的末端执行器，其特征在于，两组剪叉结构对称设置于安装套筒两侧；所述剪叉结构包括交叉设置的连杆a和连杆b；所述连杆a和连杆b交叉处通过固定轴转动连接；所述固定轴设置于所述安装套筒上；所述驱动机构驱动所述连杆a和连杆b绕连接轴转动；5.根据权利要求4所述的末端执行器，其特征在于，一组剪叉结构中的连杆a与第一短杆转动连接，连杆b与第二短杆转动连接，第一短杆和第二短杆之间通过连接轴转动连接，所述连接轴传动连接至所述滑动壳体或齿条上；6.根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，所述安装套筒侧壁上设置有开口，所述开口与输送软管连接；7.根据权利要求6所述的末端执行器，其特征在于，所述第一切割组件和第二切割组件包括活动架、定锯齿和动锯齿；所述活动架转动连接于所述剪叉结构和拉板；所述定锯齿设置于所述活动架；所述定锯齿上设置有滑槽；所述动锯齿上设置有限位凸起；所述限位凸起沿所述滑槽滑动；8. 一种控制系统，其特征在于，用于控制权利要求1 至7任一项所述末端执行器；包括控制芯片、气压计模块、电磁阀控制模块、伺服电机控制模块、切割电机控制模块、dc-dc模块和ldo模块；所述控制芯片、气压计模块、电磁阀控制模块、伺服电机控制模块和切割电机控制模块通过dc-dc模块和ldo模块电性连接电源；所述第一电磁阀和第二电磁阀通过电磁阀控制模块电性连接控制芯片；所述伺服电机通过伺服电机控制模块电性连接控制芯片；所述切割电机通过切割电机控制模块电性连接控制芯片；所述气压表通过气压计模块电性连接控制芯片。技术总结本发明公开了一种用于自主采摘的末端执行器及控制系统，包括安装套筒；所述安装套筒内伸缩设置有吸附机构，吸附机构连接气路控制系统，所述安装套筒的吸附机构伸缩端设置有剪切机构，吸附机构和剪切机构采样同一驱动机构驱动；当吸附机构伸出安装套筒，所述剪切机构处于张开状态；当吸附机构缩回安装套筒，所述剪切机构处于闭合状态；吸附机构吸附果实后缩回安装套筒内，最后利用剪切机构切除与果实连接的茎，最大程度上保护柔软果实不被损坏。技术研发人员：李宇超,张永宏,董天天,宋先鲁,秦夏洋,李飞翔受保护的技术使用者：南京信息工程大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12