采收机构及采收机器人的制作方法

1.本实用新型涉及自动化设备技术领域，特别是涉及采收机构及采收机器人。


背景技术：

2.在果蔬等农作物的生产作业中，收获采收是费力最大、耗时最多的一个环节。据统计，收获采收作业量约占整个作业量的40％，而且为了保证产品的质量，必须做到适时采收，是整个作业中最辛苦的工作，而现有技术中采收主要依靠人力进行采收，存在耗时长并且采收效率较低的问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有技术中农作物的采收作业费时费力且效率较低的技术问题，提供一种耗时短、并且采收效率较高的采收机构及采收机器人。
4.本技术实施例第一方面提供一种采收机构，应用于农作物的采收，
5.采收机构包括：基座；以及
6.能够彼此靠近或远离地设置在基座上的第一夹爪和第二夹爪；
7.其中，第一夹爪上设有第一夹持部和切割部，第二夹爪上设有与第一夹持部对应设置的第二夹持部、以及与切割部对应设置的配合部；
8.采收机构具有采收状态，在采收状态，第一夹持部与第二夹持部配合对农作物的茎叶进行夹持，切割部与配合部配合对所述农作物的茎叶进行切割。。
9.在其中一个实施例中，在采收状态，第一夹持部与第二夹持部之间的间距大于切割部和配合部之间的间距。
10.在其中一个实施例中，采收机构在与第一夹爪的移动平面垂直的方向上具有相对布置的第一侧和第二侧；
11.第一夹持部和切割部沿第一侧指向第二侧的方向依次布置；第二夹持部和配合部沿第一侧指向第二侧的方向依次布置。
12.在其中一个实施例中，第一夹持部设于第一夹爪的朝向第二夹爪的第三侧面上，第二夹持部设于第二夹爪的朝向第一夹爪的第四侧面上。
13.在其中一个实施例中，切割部具有切割刃；
14.切割刃相对于第三侧面凸出，且切割刃相对于第三侧面的凸出高度，大于第一夹持部相对于第三侧面的设置高度；第二夹持部和配合部相对于第四侧面的设置高度相同。
15.在其中一个实施例中，配合部被构造为能够供切割刃插入的狭缝。
16.在其中一个实施例中，第二夹爪的第四侧面上设有嵌入槽，第二夹持部嵌设在嵌入槽中，第二夹持部的靠第二侧的端面距离嵌入槽之间限具有间隔，以限定出狭缝；和/或
17.第一夹爪的第三侧面上设有安装槽，第一夹持部嵌设在安装槽中。
18.在其中一个实施例中，切割部还包括主体部，切割刃设于主体部的端部；
19.主体部连接在第一夹爪的朝向第二侧的端面上，以使切割刃向第二夹爪的方向伸
出。
20.在其中一个实施例中，第一夹持部和第二夹持部均被构造为块状件。
21.在其中一个实施例中，第一夹爪上设有第一移动底座，第二夹爪上设有第二移动底座；
22.基座上设有导轨，第一移动底座和第二移动底座均与导轨导向配合，以使第一夹爪和第二夹爪能够相对于基座向彼此靠近或远离的方向移动。
23.在其中一个实施例中，还包括驱动组件，驱动组件设于基座上，且驱动组件用于驱动第一移动底座和第二移动底座同时向彼此靠近或远离的方向移动。
24.本技术实施例第二方面提供一种采收机器人，包括上述的采收机构。
25.上述的采收机构及采收机器人的有益效果：
26.通过使第一夹爪和第二夹爪能够靠近或远离，当二者相互靠近时，通过第一夹爪上设置的第一夹持部、以及第二夹爪上设置的第二夹持部对茎部进行夹持，这实现了对茎部的抓取，并利用切割部与配合部配合对茎部进行切割，这实现了对农作物的采收过程，与人工采收相比，不仅耗时短，而且采收效率较高。
附图说明
27.图1a为本技术一实施例提供的采收机构的结构示意图；
28.图1b为本技术一实施例提供的采收机构的另一角度的结构示意图；
29.图2为图1a的a处的局部放大图；
30.图3为本技术一实施例提供的采收机构的使用状态示意图；
31.图4为图3的b处的局部放大图；
32.图5为本技术一实施例提供的采收机器人的结构示意图。
33.附图标号说明：
34.100、采收机构；10、基座；11、导轨；20、第一夹爪；21、第一夹持部；22、切割部；221、切割刃；222、主体部；23、第一移动底座；25、第三侧面；30、第二夹爪；31、第二夹持部；32、配合部；33、嵌入槽；34、第二移动底座；35、第四侧面；40、茎部；41、紧固件；42、螺栓；43、槽结构；
35.200、采收机器人；210、机器人本体。
具体实施方式
36.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装
置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
42.下面结合附图说明本技术实施例的采收机构和采收机器人。需要说明的是，本技术实施例的采收机构和采收机器人应用于对果树等农作物的采收，具体是要将农作物的茎部夹持，并将茎部切断。
43.这里的茎部具体指：农作物中叶子与主茎蒂之间的连接部分，或者农作物中叶子与分支茎蒂之间的连接部分，或者农作物中果实与茎蒂之间的连接部分。
44.本技术实施例中以对农作物中叶子与分支茎蒂之间的分离为例进行说明，对于农作物果实与茎蒂分离或者农作物其它部位与茎蒂之间的分离的过程与此类似，此处不再赘述。
45.图1a为本技术一实施例提供的采收机构的结构示意图，图1b为本技术一实施例提供的采收机构的另一角度的结构示意图，图2为图1的a处的局部放大图，图3为本技术一实施例提供的采收机构的使用状态示意图，图4为图3的b处的局部放大图。
46.参照图1、图2，本实用新型提供一种采收机构100，包括基座10以及能够彼此靠近或者远离地设置在基座10上的第一夹爪20和第二夹爪30；
47.其中，第一夹爪20上设有第一夹持部21和切割部22，第二夹爪30上设有与第一夹持部21对应设置的第二夹持部31、以及与切割部22对应设置的配合部32；
48.采收机构具有采收状态，在采收状态时，第一夹持部21与第二夹持部31配合对茎部40进行夹持，切割部22与配合部32配合对茎部40进行切割。
49.在上述方案中，使第一夹爪20和第二夹爪30能够靠近或远离，当二者相互靠近时，
通过第一夹爪20上设置的第一夹持部21、以及第二夹爪30上设置的第二夹持部31对茎部40进行夹持，这实现了对茎部40的抓取，并利用切割部22与配合部32配合对茎部40进行切割，这实现了农作物的采收需求，与人工采收相比，不仅耗时短，而且采收效率较高。
50.其中，基座10可以安装在采收机器人200的手臂末端。
51.而第一夹爪20和第二夹爪30可移动地设置在基座10上是指第一夹爪20可以相对于基座10移动，并且第二夹爪30可以相对于基座10移动，由此，第一夹爪20和第二夹爪30可以相对于基座10彼此向靠近的方向移动。在一些实施例中，第一夹爪20和第二夹爪30也可以相对于基座10彼此向远离的方向移动，这对应着切割完毕后，切割后的茎部40自采收机构100脱离的情况。
52.本技术实施例中，第一夹持部21和切割部22均设置在第一夹爪20上，第二夹持部31和配合部32均设置在第二夹爪30上，并且，第一夹持部21和第二夹持部31相对布置，以便于第一夹持部21和第二夹持部31的彼此相对的表面靠近时，对茎部40进行夹持。切割部22和配合部32也相对设置，以便于茎部40被夹持时，切割部22和配合部32相互配合对茎部40进行切割。
53.另外，为了保证茎部40夹持在第一夹持部21和第二夹持部31之间时，切割部22能够接触到茎部40，并对植物进行切割，在采收状态时，可以使第一夹持部21与第二夹持部31之间的间距大于切割部22和配合部32之间的间距。
54.第一夹持部21与第二夹持部31之间的间距具体可以指，第一夹持部21上最靠近第二夹持部31的部位，与第二夹持部31上最靠近第一夹持部21的部位之间的距离。
55.切割部22和配合部32之间的间距具体可以指，切割部22上最靠近配合部32的部位，与配合部32上最靠近切割部22的部位之间的距离。
56.由此，可以在第一夹持部21和第二夹持部31夹持茎部40时，使切割部22与配合部32配合对农作物的茎叶进行切割。
57.另外，为了防止第一夹持部21和第二夹持部31将柔软的茎部夹扁，可以如图1b所示，在第一夹持部21和第二夹持部31上均开设有槽结构43，在第一夹持部21和第二夹持部31为橡胶等软质材料制成时，第一夹持部21和第二夹持部31可以利用槽结构43进行一定的变形，以减小对茎部的夹持力的大小。
58.为了便于说明，定义采收机构100在与第一夹爪20的移动平面p垂直的方向上具有相对布置的第一侧f和第二侧s。第一夹持部21和切割部22沿第一侧f指向第二侧s的方向依次布置；第二夹持部31和配合部32沿第一侧f指向第二侧s的方向依次布置。
59.具体实现时，如图1a所示，可以是切割部22位于第一夹持部21的第二侧s，配合部32也位于第二夹持部31的第二侧s。可以理解的是，只要切割部22和配合部32分别位于第一夹持部21和第二夹持部31的相同侧，保证切割部22和配合部32相对设置即可，也可以是切割部22位于第一夹持部21的第一侧f，配合部32也位于第二夹持部31的第一侧f。
60.本技术实施例中，继续参照图1a、图1b、图2，第一夹爪20和第二夹爪30可以相对设置，其中，第一夹爪20和第二夹爪30分别具有相对布置的第三侧面25和第四侧面35。换言之，第一夹爪20包括第三侧面25，第二夹爪30包括第四侧面35，第三侧面25和第四侧面35相对设置。
61.为了便于第一夹持部21和第二夹持部31进行夹持，可以使第一夹持部21设于第一
夹爪20的朝向第二夹爪30的第三侧面25上；第二夹持部31设于第二夹爪30的朝向第一夹爪20的第四侧面35上，即第一夹持部21设于第三侧面25上，第二夹持部31设于第四侧面35上，这样可以使第一夹持部21和第二夹持部31也相对布置。
62.进一步的，第一夹持部21和第二夹持部31均被构造为块状件，这样便于加工，也便于安装。示例性的，第一夹持部21和第二夹持部31均可以是硅胶垫，或者也可以是其它硬度较低的块状件。可以根据植物叶茎的尺寸更换不同尺寸的第一夹持部和第二夹持部。
63.继续参照图1a、图1b切割部22具有切割刃221，切割刃221可以相对于第三侧面25凸出，且切割刃221相对于第三侧面25的凸出高度h1大于第一夹持部21相对于第三侧面25的设置高度(这里以第一夹持部21和第三侧面25齐平为例进行说明)。并且，第二夹持部31和配合部32各自相对于第四侧面35的设置高度相同(本技术实施例中以第二夹持部31和配合部32与第四侧面35齐平为例进行说明)。这样实际上，若以第三侧面25作为基准，切割刃221比第一夹持部21的凸出高度高，这样保证第一夹持部21夹持到茎部40时，切割刃221能够切到茎部40上。
64.可以理解的是，这里第一夹持部21相对于第三侧面25的设置高度是指第一夹持部21的朝向第二夹持部31的端部与第三侧面25之间的间距；
65.第二夹持部31相对于第四侧面35的设置高度是指第二夹持部31的朝向第一夹持部21的端部与第四侧面35之间的间距；
66.配合部32相对于第四侧面35的设置高度是指配合部32的朝向第一夹持部21的端部与第四侧面35之间的间距。
67.具体实现时，切割部22可以是切割刀片。在一些实施例中，参照图3、图4，切割部22还包括主体部222，切割刃221设于主体部222的端部；主体部222连接在第一夹爪20的第二侧的端面上，切割刃221与主体部222连接并朝向第二夹爪30的方向延伸。此种设置可方便安装和更换切割刃221。
68.切割部22可拆卸地设置在第一夹爪20上，示例性的，切割部22通过紧固件41、例如螺钉而连接在第一夹爪20上。
69.本技术实施例中，配合部32的作用是与切割部22配合对茎部40进行切割，配合部32也可以是块状件等结构。
70.参照图2、图3、图4，作为一种可能的实施方式，配合部32被构造为能够供切割刃221插入的狭缝。茎部40在切割刃221和狭缝之间时，在切割刃221和狭缝的口部还有一定间距时，接触到茎部40，茎部40在切割刃221的切割力作用下，朝向狭缝方向产生弯折，碰到狭缝的口部时被阻挡而停止继续弯折，此时切割刃221继续向狭缝移动时，进入狭缝内，并将茎部40割断。此种方案中，与切割刃221直接接触到平面而将茎部40割断的方案相比，茎部40的切口不会被切割刃221和狭缝的口部压得扁平，切口较为整齐，并且不会在切口处发生明显的变形，利于茎部40的后续保鲜。
71.具体实现时，参照图1a、图2，第二夹爪30的第四侧面35上开设有嵌入槽33，第二夹持部31嵌设在嵌入槽33中，第二夹持部31的朝向第二侧的端面距离嵌入槽33的槽壁之间限具有间隔，以限定出狭缝。需要注意的是，第二夹持部31的顶部可以与第四侧面齐平，或者略高于第四侧面，具体可针对目标剪切物的平均粗细程度设置。
72.与第二夹持部31的安装方式类似地，第一夹爪20的第三侧面上也可以设有安装槽
(未图示)，第一夹持部21可以嵌设在该安装槽中。
73.如前所述，第一夹爪20和第二夹爪30可以相对靠近或者远离，具体实现时，可以在第一夹爪20上设有第一移动底座23，第二夹爪30上设有第二移动底座34。
74.基座10上设有导轨11，第一移动底座23和第二移动底座34均与导轨11导向配合，以使第一夹爪20和第二夹爪30能够相对于基座10向彼此靠近或远离的方向移动。
75.更具体的，第一夹爪20可以连接于第一移动底座23朝向第二移动底座34的侧面上，第二夹爪30可以连接于第二移动底座34朝向第一移动底座23的侧面上。
76.例如，第一夹爪20可以通过螺栓42等紧固件连接在第一移动底座23上，第二夹爪30也可以通过螺栓42等紧固件连接在第二移动底座34上。
77.可以理解的是，采收机构100还可以包括驱动组件(未图示)，驱动组件设于基座10上，且驱动组件用于驱动第一移动底座23和第二移动底座34同时向彼此靠近或远离的方向移动。驱动组件可以为电动驱动组件或气动驱动组件，只要能实现驱动第一移动底座23和第二移动底座34相向和相背的运动即可，具体不做限定。
78.下面说明本实施例的采收机构100的工作过程。
79.驱动组件驱动第一移动底座23和第二移动底座34向相互靠近的方向移动，使第一夹爪20带动第一保持部和切割部22向靠近第二夹爪30的方向移动，并使第二夹爪30带动第二保持部和配合部32向靠近第一夹爪20的方向移动，直至第一夹持部21和第二夹持部31达到预设的夹持间距(可以根据要采收的农作物的茎部40的具体外径来确定)，将茎部40夹持在第一夹持部21和第二夹持部31之间，与此同时，切割部22的切割刃221切断茎部40并进入配合部32的狭缝内，完成茎部40的切割，如图3所示。采收机器人的手臂可以带动采收机构100到达预设的地点，驱动组件驱动第一移动底座23和第二移动底座34向相互远离的方向移动，使第一夹爪20带动第一保持部和切割部22向远离第二机械部的方向移动，使第二夹爪30带动第二保持部和配合部32向远离第一夹爪20的方向移动，茎部40自采收机构脱落，农作物的叶片落入预设地点的储存容器中，完成采收。
80.图5为本技术一实施例提供的采收机器人200的结构示意图。
81.参照图5，本技术实施例还提供一种采收机器人200，包括上述的采收机构100。
82.该采收机器人200还包括机器人本体210，机器人本体210可包含多个连接臂和设于连接臂之间的关节(连接臂和关节的数量可根据需要的运动自由度确定，例如，当需要在空间任一角度和姿态下进行采摘时，可采用具有6个或7个关节的6自由度机器人本体)。采收机构100可以连接在机器人本体210上，具体的，可以使基座10连接在机器人本体210上，从而使采收机构100安装在机器人本体210上。
83.需要注意的是，采收机构100的具体结构、功能、工作原理等已经在前面进行过详细的说明，此处不再赘述。
84.本实施例中的采收机器人200可以是具有多个自由度的工业机器人或者其他类型的机器人，只要能够应用本技术采收机构100即可，本技术对此不作限制。
85.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
86.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，
但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。