本实用新型涉及果蔬采摘机器人技术领域，更具体地说，涉及一种用于果蔬采摘机器人的夹剪机构。
背景技术：
目前，我国大部分的蔬果采摘均需要人工手动采摘，其所需劳动强度与劳动成本较大。在当今智能工业的高速发展与我国政府对农业扶持政策的深化下，制造业发生颠覆性变革，简单的人力劳动作业逐渐被机器人替代，将机械手应用于蔬果的采摘中，在很大程度下能降低劳动强度与成本，实现对蔬果的机械自动化和智能化采摘，实现蔬果采摘全程机械智能化，但是在目前的机器人采摘机构中，大部分都只适合一种或少数蔬果的采摘，并不能广泛适用于不同的蔬果。
中国发明专利《一种夹剪式机械臂末端执行器》(公开号：cn106508282a)公开了一种夹剪式机械臂末端执行器，此执行器主要包括夹剪机构、机架和驱动组件，通过动力源驱动组件，从而使夹剪机构动作，由于该机构为夹剪一体机构，能在剪切果蔬的果梗前有效夹持稳定果蔬的果梗，再进行剪切。但是上述夹剪式机械臂末端执行器存在如下缺点：
(一)该末端执行器选用舵机作为动力源，若驱动剪刀剪切较硬的果梗，其所需舵机提供较大的扭矩，而舵机的成本和重量与输出功率一般成正比；因此，若需要提供足够的驱动力，所对应的舵机成本较高；整体的质量较重；
(二)该末端执行器的起始张开角较小，因此对果梗定位剪切需较精准即容错率较低；
(三)该末端执行器的零件较多且复杂，且含有较多的非标设计零件，所需造价较为昂贵。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种用于果蔬采摘机器人、实现果梗剪切、可提高工作效率与减低劳动成本、结构简单轻便、可降低对果梗定位剪切的精确度、加快果蔬采摘效率的夹剪机构。
为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：包括安装底板、设置在安装底板上的驱动装置、导轨安装件、设置在导轨安装件上的导轨、可滑动地设置在导轨上的两个滑块、剪刃一、剪刃二和夹持结构；
所述剪刃一与剪刃二铰接，剪刃一和剪刃二分别与两个滑块铰接，以使剪刃一、剪刃二、导轨和两个滑块共同形成可变几何形状；剪刃一和剪刃二铰接处与安装底板铰接；导轨安装件与驱动装置连接，以实现驱动装置驱动导轨安装件往复移动来改变剪刃一和剪刃二铰接处与导轨安装件之间的距离，从而使可变几何形状发生变化，实现剪刃一与剪刃二打开或剪合；所述夹持结构设置在剪刃一和剪刃二上，以实现果梗夹持。
本实用新型夹剪机构的工作原理是：驱动装置驱动导轨安装件移动，使剪刃一和剪刃二铰接处与导轨安装件之间距离改变；因此，剪刃一、剪刃二、导轨和两个滑块共同形成的可变几何形状需要进行变化，通过两个滑块在导轨上滑动、剪刃一和剪刃二与滑块之间转动以及剪刃一与剪刃二之间转动来实现；随着可变几何形状变化，剪刃一与剪刃二背向转动实现打开或相向转动实现剪合，从而实现果梗剪切。本实用新型夹剪机构简单、轻便，剪刃一与剪刃二之间的起始张角可以打开较大角度，剪切前对位果梗的容错率较高，可降低对果梗定位剪切的精确度，加快果蔬采摘效率。
在剪刃一与剪刃二背向转动过程中，夹持结构也背向转动实现打开，剪刃一与剪刃二相向转动过程中，夹持结构也相向转动逐渐靠拢夹持果梗；因此果梗可在夹持情况下进行剪切，减缓剪切时刻果蔬受到的震动冲击。
优选地，所述夹持结构包括设置在剪刃一上的夹持固定端和设置在剪刃二上的夹持活动端。
优选地，所述夹持固定端为设置在剪刃一上的夹持固定块；夹持活动端包括设置在剪刃二上的夹持活动端固定座和夹持活动块；夹持活动块通过弹性元件设置在夹持活动端固定座靠近夹持固定块的一侧。
夹持固定端和夹持活动端可随着剪刃一和剪刃二转动而转动；在剪切过程中，随着剪刃一和剪刃二的相向转动，夹持活动块逐渐靠近夹持固定块，夹持固定块和夹持活动块先接触果梗实现初步定位；之后随着剪刃一和剪刃二的相向转动，夹持活动块继续向夹持固定块靠近，在弹性元件的弹性形变下夹持活动块与夹持固定块共同夹持果梗。该设计的夹持结构简单，可有效夹持和定位果梗，并可避免果梗夹伤。
优选地，所述驱动装置是指气缸；气缸的输出与导轨安装件连接。
优选地，所述气缸上设置有用于检测气缸行程的传感器；传感器与气缸信号连接。通过检测气缸行程来判断剪刃一和剪刃二是否剪合到位，从而获取剪切是否成功的信息；若剪切持续一定时间未能得到剪切成功的信号，则气缸加大驱动力，从而使剪刃一和剪刃二获得更大的剪切力来剪切较硬的果梗。因此，本实用新型夹角机构能实时调节剪切所需力的大小来适应硬度不同的果梗，可实现对不同果蔬的采摘，实现“一机多用”。
优选地，所述气缸是指双轴气缸；所述传感器是指气缸磁控接近传感器，气缸磁控接近传感器通过双轴气缸上的滑槽，固定于双轴气缸的内活塞推程行程的末端与始端上。
优选地，所述剪刃一和剪刃二均带有弯位；剪刃一和剪刃二与安装底板的铰接处均位于弯位上。
优选地，两个滑块分别连接有l型件；所述剪刃一和剪刃二分别与l型件铰接。
优选地，所述剪刃一与l型件之间、以及剪刃二与l型件之间通过螺栓一铰接，且铰接处设有轴承一。
优选地，所述剪刃一和剪刃二与安装底板通过螺栓二铰接，且铰接处设有轴承二。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：
1、本实用新型夹剪机构可实现果梗剪切，可提高工作效率与减低劳动成本；结构简单、轻便，剪刃一与剪刃二之间的起始张角可以打开较大角度，剪切前对位果梗的容错率较高，可降低对果梗定位剪切的精确度，加快果蔬采摘效率；
2、本实用新型，果梗可在夹持情况下进行剪切，减缓剪切时刻果蔬受到的震动冲击；
3、本实用新型夹角机构能实时调节剪切所需力的大小来适应硬度不同的果梗，可实现对不同果蔬的采摘，实现“一机多用”。
附图说明
图1是本实用新型夹剪机构打开状态的结构示意图；
图2是本实用新型夹剪机构剪合状态的结构示意图；
图3是本实用新型夹剪机构俯视角度下的结构示意图；
图4是本实用新型夹剪机构仰视角度下的结构示意图；
图5是本实用新型夹剪机构的爆炸图；
其中，1为驱动装置、2为导轨安装件、3为l型件、4a为剪刃一、4b为剪刃二、5为轴肩螺栓、6为夹持活动端固定座、7为弹性元件、8为夹持活动块、9为导轨、10为滑块、11为螺栓二、12为夹持固定块、13a为轴承一、13b为轴承二、14为安装底板、15为传感器、16为螺栓一。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其结构如图1至图5所示，包括安装底板14、设置在安装底板14上的驱动装置1、导轨安装件2、设置在导轨安装件2上的导轨9、可滑动地设置在导轨9上的两个滑块10、剪刃一4a、剪刃二4b和夹持结构。
剪刃一4a与剪刃二4b铰接，两个滑块10分别连接有l型件3；剪刃一4a和剪刃二4b分别与l型件3铰接。剪刃一4a、剪刃二4b、导轨9、两个l型件3和两个滑块10共同形成可变几何形状。剪刃一4a与剪刃二4b铰接处与安装底板14铰接。导轨安装件2与驱动装置1连接，驱动装置1驱动导轨安装件2往复移动来改变剪刃一4a与剪刃二4b铰接处与导轨安装件2之间的距离，从而使可变几何形状发生变化，实现剪刃一4a与剪刃二4b打开或剪合。
本实施例夹剪机构的工作原理是：驱动装置1驱动导轨安装件2移动，使剪刃一4a与剪刃二4b铰接处与导轨安装件2之间距离改变；因此，剪刃一4a、剪刃二4b、导轨9、两个l型件3和两个滑块10共同形成的可变几何形状需要进行变化，通过两个滑块10在导轨9上滑动、剪刃一4a和剪刃二4b与滑块10之间转动以及剪刃一4a与剪刃二4b之间转动来实现；随着可变几何形状变化，剪刃一4a与剪刃二4b背向转动实现打开或相向转动实现剪合，从而实现果梗剪切。本实用新型夹剪机构简单、轻便，剪刃一4a与剪刃二4b之间的起始张角可以打开较大角度，剪切前对位果梗的容错率较高，可降低对果梗定位剪切的精确度，加快果蔬采摘效率。
剪刃一4a和剪刃二4b均带有弯位；剪刃一4a和剪刃二4b与安装底板14的铰接处均位于弯位上。
为转动更加顺畅，剪刃一4a与l型件3之间、以及剪刃二4b与l型件3之间通过螺栓一16铰接，且铰接处优选设有轴承一13a。剪刃一4a和剪刃二4b与安装底板14通过螺栓二11铰接，且铰接处优选设有轴承二13b。
驱动装置1是指气缸；气缸的输出与导轨安装件2连接。气缸上优选设置有用于检测气缸行程的传感器15；传感器15与气缸信号连接。气缸优选采用双轴气缸；传感器15优选采用气缸磁控接近传感器15，气缸磁控接近传感器15通过双轴气缸上的滑槽，固定于双轴气缸的内活塞推程行程的末端与始端上。
双轴气缸的内活塞到达推程行程的末端时，剪刃一和剪刃二恰好闭合重叠，剪合到位，实现有效剪切。假若蔬果的个别果梗较硬，初定给定的工作气压值使双轴气缸提供的推力不足以剪切断果梗，导致剪刀并没有剪合到位，即内活塞未到达推程行程的末端，则剪刃一和剪刃二没能实现剪切作业；若持续一定时间气缸磁控接近传感器未能检测到剪合到位信号，则相应的电气比例阀则会调大双轴气缸的输入工作气压，使得双轴气缸获得更大的驱动力，从而驱动剪刃一和剪刃二剪切该较硬的果梗。
因此，本实用新型夹角机构能实时调节剪切所需力的大小来适应硬度不同的果梗，可实现对不同果蔬的采摘，实现“一机多用”。
夹持结构设置在剪刃一4a和剪刃二4b上，以实现果梗夹持。夹持结构包括夹持固定端和夹持活动端。夹持固定端为设置在剪刃一4a上的夹持固定块12；夹持活动端包括设置在剪刃二4b上的夹持活动端固定座6和夹持活动块8；夹持活动块8通过弹性元件7设置在夹持活动端固定座6靠近夹持固定块12的一侧。
在剪刃一4a与剪刃二4b背向转动过程中，夹持固定端和夹持活动端也背向转动实现打开。在剪刃一4a与剪刃二4b相向转动的剪切过程中，夹持固定端和夹持活动端也相向转动逐渐靠拢夹持果梗。因此果梗可在夹持情况下进行剪切，减缓剪切时刻果蔬受到的震动冲击。
随着剪刃一4a和剪刃二4b的相向转动，夹持活动块8逐渐靠近夹持固定块12，夹持固定块12和夹持活动块8先接触果梗实现初步定位；之后随着剪刃一4a和剪刃二4b的相向转动，夹持活动块8继续向夹持固定块12靠近，在弹性元件7的弹性形变下夹持活动块8与夹持固定块12共同夹持果梗。该设计的夹持结构简单，可有效夹持和定位果梗，并可避免果梗夹伤。
实施例二
本实施例用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，与实施例一的区别在于：本实施例中，驱动装置采用其它现有驱动装置，例如电动滑台等。
本实施例的其余结构与实施例一相同。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：包括安装底板、设置在安装底板上的驱动装置、导轨安装件、设置在导轨安装件上的导轨、可滑动地设置在导轨上的两个滑块、剪刃一、剪刃二和夹持结构；
所述剪刃一与剪刃二铰接，剪刃一和剪刃二分别与两个滑块铰接，以使剪刃一、剪刃二、导轨和两个滑块共同形成可变几何形状；剪刃一和剪刃二铰接处与安装底板铰接；导轨安装件与驱动装置连接，以实现驱动装置驱动导轨安装件往复移动来改变剪刃一和剪刃二铰接处与导轨安装件之间的距离，从而使可变几何形状发生变化，实现剪刃一与剪刃二打开或剪合；所述夹持结构设置在剪刃一和剪刃二上，以实现果梗夹持。
2.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述夹持结构包括设置在剪刃一上的夹持固定端和设置在剪刃二上的夹持活动端。
3.根据权利要求2所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述夹持固定端为设置在剪刃一上的夹持固定块；夹持活动端包括设置在剪刃二上的夹持活动端固定座和夹持活动块；夹持活动块通过弹性元件设置在夹持活动端固定座靠近夹持固定块的一侧。
4.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述驱动装置是指气缸；气缸的输出与导轨安装件连接。
5.根据权利要求4所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述气缸上设置有用于检测气缸行程的传感器；传感器与气缸信号连接。
6.根据权利要求5所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述气缸是指双轴气缸；所述传感器是指气缸磁控接近传感器，气缸磁控接近传感器通过双轴气缸上的滑槽，固定于双轴气缸的内活塞推程行程的末端与始端上。
7.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述剪刃一和剪刃二均带有弯位；剪刃一和剪刃二与安装底板的铰接处均位于弯位上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：两个滑块分别连接有l型件；所述剪刃一和剪刃二分别与l型件铰接。
9.根据权利要求8所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述剪刃一与l型件之间、以及剪刃二与l型件之间通过螺栓一铰接，且铰接处设有轴承一。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的用于果蔬采摘机器人的夹剪机构，其特征在于：所述剪刃一和剪刃二与安装底板通过螺栓二铰接，且铰接处设有轴承二。
技术总结