一种电磁式末端执行器的制作方法

本实用新型涉及农业采摘机器人技术领域，具体涉及一种用于采摘水果机器人的电磁式末端执行器。

背景技术：

果实采摘机器人的研究与应用对提高劳动生产率和产品质量，保证果实适时采收，具有很大发展潜力和应用前景。末端执行器是采摘机器人的核心技术之一，其结构型式与工作方式取决于采摘对象的特性，同时会影响果实采摘成功率和商品价值。

现有专利一种果实采摘机器人末端执行器(公开号为cn105144994b)，其公开的末端执行器采用了偏心轮带动动刀片围绕定刀片上的固定铰链完成张开和闭合动作。此种结构在剪切水果果梗时仅动刀片可进行剪切动作，长时间使用后动刀片的刀刃磨损程度大，寿命较短，且一旦动刀片磨损过度，则整个装置就无法进行剪切果梗，具有局限性。

现有专利一种柑橘采摘人体辅助末端执行器(公开号为cn209546341u)，其公开的末端执行器通过电机带动第一主轴转动，第一主轴将动力通过传动机构最终传递到第一输出轴、第二输出轴的末端，第一输出轴、第二输出轴带动圆形锯片完成剪切枝条。该装置虽然可实现水果的抓取和剪切，但在进行较密集的水果采摘时，因果梗较多容易造成抓取和剪切不同步。大抓取爪收拢树枝靠近旋转刀片，因旋转刀片与大抓取爪之间的力度不可控，可能会剪切失败。

针对此，有必要设计一种可适用于多种水果采摘作业，同时不会对果实造成损伤的末端执行器。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种电磁式末端执行器，将其应用至水果采摘机器人上。该末端执行器利用电磁原理提供执行器的剪切动力，结构简单，控制可靠，同时执行器的两个剪臂可同时运动且角速度相同，以保证果梗切断效果。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种电磁式末端执行器，包括剪臂组件、传动组件、动力组件和固定座，所述剪臂组件、所述传动组件和所述动力组件均固定设置在所述固定座上且所述剪臂组件通过所述传动组件与所述动力组件传动连接，所述动力组件包括铁块、电池包和第一弹簧，所述铁块上包绕有线圈且通过所述线圈与所述电池包电连接，所述第一弹簧套设固定在所述传动组件的端部并与所述铁块抵靠设置，当所述铁块上的线圈未通电时，所述剪臂组件保持张开状态，所述传动组件上套设固定的所述第一弹簧与所述铁块保持抵靠，当所述铁块上的线圈通电时，所述铁块与所述线圈构成电磁铁并产生磁力以迫使所述第一弹簧压缩，驱使所述传动组件运动从而带动所述剪臂组件闭合。

作为优选的，所述剪臂组件包括有第一剪臂和第二剪臂，所述第一剪臂和所述第二剪臂呈交叉设置，所述第一剪臂和所述第二剪臂两者搭接处通过一剪臂销轴铰连接并与所述固定座固定。

作为优选的，所述第一剪臂和所述第二剪臂两者的相对侧均设置有刀刃。

作为优选的，所述传动组件包括有两根呈交叉设置的第一连杆和一根呈直线型的第二连杆，两根所述第一连杆相同端的端部分别与所述第一剪臂和所述第二剪臂相同端的端部通过第一销钉铰连接，所述第二连杆的一端套设固定有所述第一弹簧，另一端通过一第二销钉与两根所述第一连杆的搭接处铰连接。

作为优选的，所述第二连杆套设固定所述第一弹簧的一端径向延伸有一圆形固定板，所述第一弹簧分部套设固定在所述第二连杆上且其一端与所述圆形固定板抵靠，另一端与所述铁块抵靠。

作为优选的，所述固定座对应所述第二连杆的位置处凸设有一凸台，所述凸台的表面凹设有一圆形滑槽，所述第二连杆滑动嵌设在所述圆形滑槽内。

作为优选的，所述第二销钉和所述铁块均沿所述第二连杆的轴向设置。

作为优选的，所述电池包包括有电池盒、电池、垫片、第二弹簧和电池盖，所述电池设置在所述电池盒内，所述电池的正极与所述垫片抵靠连接，负极与所述第二弹簧抵靠，所述线圈的两端分别与所述电池的正极和负极连接，所述电池盒的顶部盖设有所述电池盖。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种电磁式末端执行器，采用剪臂式裁切方式可直接剪切水果果梗，保护水果不受挤压、损伤，且可适用于多种类型的水果采摘。采用电磁原理提供剪裁动力，降低设备成本，提高剪裁效率。采用两根呈交叉设置的第一连杆和一个呈直线设置的第二连杆作为传动组件，利用平面连杆机构的原理，实现第一剪臂和第二剪臂的与运动速度相等，从而达到更好的果梗剪切效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种电磁式末端执行器的主视图；

图2为本实用新型提供的一种电磁式末端执行器的立体；

图3为本实用新型提供的一种电磁式末端执行器去除电池盖后的俯视图。

附图中涉及的附图标记和组成部分说明：

1、剪臂组件；2、传动组件；3、动力组件；4、固定座；

101、第一剪臂；102、第二剪臂；103、剪臂销轴；201、第一连杆；202、第二连杆；203、第一销钉；204、第二销钉；205、圆形固定板；301、铁块；302、第一弹簧；303、线圈；304、电池盒；305、电池；306、垫片；307、第二弹簧；308、电池盖。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1～图3所示，一种电磁式末端执行器，包括剪臂组件1、传动组件2、动力组件3和固定座4。剪臂组件1、传动组件2和动力组件3均固定设置在固定座4上且剪臂组件1通过传动组件2与动力组件3传动连接。

具体的，剪臂组件1包括有第一剪臂101和第二剪臂102，第一剪臂101和第二剪臂102呈交叉设置，第一剪臂101和第二剪臂102两者搭接处通过一剪臂销轴103铰连接并与固定座4固定，第一剪臂101和第二剪臂102两者的相对侧均设置有刀刃，第一剪臂101和第二剪臂102张开、闭合即可实现剪切操作。

动力组件3包括铁块301、电池包和第一弹簧302，铁块301上包绕有线圈303且通过线圈303与电池包电连接。其中电池包包括有电池盒304、电池305、垫片306、第二弹簧307和电池盖308，电池盒304的顶部盖设有电池盖308。至少两节电池305设置在电池盒304内，电池305的正极与垫片306抵靠连接，负极与第二弹簧307抵靠。线圈303的两端分别与电池305的正极和负极连接，当线圈303与电池包接通时，包绕有线圈303的铁块301形成了电磁铁具有磁力。电池盖308上还设置有一开关按钮(图中未示出)，该开关按钮与垫片306连接，可控制垫片306插入或拔出电池305的正极与电池盒304之间的间隙，以此控制电流的通断。

传动组件2包括有两根呈交叉设置的第一连杆201和一根呈直线型的第二连杆202。两根第一连杆201相同端的端部分别与第一剪臂101和第二剪臂102相同端的端部通过第一销钉203铰连接，第二连杆202的一端套设固定有第一弹簧302，另一端通过一第二销钉204与两根第一连杆201的搭接处铰连接。固定座4对应第二连杆202的位置处凸设有一凸台401，该凸台401的表面凹设有一圆形滑槽。第二连杆202滑动嵌设在圆形滑槽内，以此限制第二连杆202在往复移动时不会发生偏移。两根第一连杆201和一个第二连杆202构成平面连杆机构，通过第二连杆202的往复移动可驱动第一剪臂101和第二剪臂102的张开和闭合。

为了保证第一弹簧302的轴向稳定性，第二连杆202在套设固定第一弹簧302的一端径向延伸有一圆形固定板205，第一弹簧302分部套设固定在第二连杆202上且其一端与圆形固定板205抵靠，另一端与铁块301抵靠。第二销钉204和铁块301均沿第二连杆202的轴向设置，以此可确保第二连杆202的传动方向、移动方向均保持一致。

具体工作原理如下：

当需要剪切水果果梗时，此时铁块301上的线圈303未通电，第一剪臂101和第二剪臂102两者保持张开状态，可将第一剪臂101和第二剪臂102朝水果果梗方向移动并使得水果果梗置于第一剪臂101和第二剪臂102之间。于此同时，第二连杆202上套设固定的第一弹簧302与铁块301保持抵靠。其后按下开关按钮，将垫片306插入电池305负极与电池盒304之间的空隙内并连同电池305正负极，使得铁块301上的线圈303通电，铁块301与线圈303构成电磁铁并产生磁力以迫使第一弹簧302压缩，第一弹簧302压缩驱使第二连杆202朝铁块301方向运动，第二连杆202带动两根第一连杆201的搭接处朝铁块301方向运动并带动第一剪臂101和第二剪臂102闭合，从而使得第一剪臂101和第二剪臂102将水果果梗剪断。其后，控制开关按钮，断开电池305与线圈303，此时铁块301消磁失去磁力，第一弹簧302在弹性力的作用下复位并驱动第二连杆202远离铁块301运动，经与其铰连接的两根第一连杆201使得第一剪臂101和第二剪臂102复位张开，为下一次剪切做准备。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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