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一种梳齿式葡萄疏花末端执行器及控制方法

花匠小妙招
2024-12-15 04:20

一种梳齿式葡萄疏花末端执行器及控制方法

本发明涉及葡萄疏花，具体是指一种梳齿式葡萄疏花末端执行器及控制方法。

背景技术：

1、在葡萄生长过程中，如果葡萄结果超载，会消耗养分，影响果粒生长，导致果粒大小不一，果形不整齐，成熟期不一致，品质下降，而且易造成树势早衰。因此，有必要通过合理的疏花，使植株负载趋于合理，增大果粒，达到丰产稳产和提高果实品质的目的。

2、传统的葡萄疏花是一项人工操作，需要手动将一束葡萄花束中的数百朵小花中的三分之一以上进行疏除。这项工作费时费力，而且难以处理葡萄在不同角度上的花朵。尤其是对于果穗较为紧密的品种，这项工作更加困难，影响了葡萄疏花这一优质栽培技术的推广，同时也限制了果穗紧凑型葡萄品种在生产中的应用。

3、因此，亟需一种能够代替人工完成葡萄疏花的高精度装置，以提高葡萄疏花的工作效率。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供一种梳齿式葡萄疏花末端执行器及控制方法。

2、本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，包括第二连接板、转动连接在第二连接板上的第一连接板以及驱动第一连接板旋转的第二动力机；还包括安装在第一连接板上的视觉检测组件、夹取组件、第一动力机和齿轮组件，所述夹取组件包括两个夹头，所述第一动力机通过齿轮组件带动两个夹头同步开合。

3、本方案中通过视觉检测组件检测到葡萄花，对需要疏花的葡萄梗进行定位，第二动力机可以带动夹取组件旋转到与葡萄梗平行的位置，通过两个夹头同步开合实现葡萄梗的夹取，然后通过夹取组件移动实现疏花操作。

4、作为优化，所述夹取组件还包括连接夹头和第一连接板的短连杆以及位于两个短连杆外侧的长连杆，所述短连杆前端与夹头铰接，短连杆后端与第一连接板铰接，长连杆的前端与夹头铰接，长连杆的后端与齿轮组件连接，还包括连接长连杆前端和短连杆后端的牵引弹簧。本方案中齿轮组件带动长连杆的后端移动，从而带动夹头实现开合，牵引弹簧控制着夹头的夹持力度。

5、作为优化，所述齿轮组件包括互相啮合的主齿轮和副齿轮，所述第一动力机驱动主齿轮旋转，所述主齿轮和副齿轮上均固接有拨杆，所述长连杆的后端与拨杆铰接。本方案中第一动力机驱动主齿轮旋转，从而带动主齿轮和副齿轮同步旋转，通过拨杆摆动带动长连杆的后端移动，从而实现夹头的开合。

6、作为优化，所述视觉检测组件包括双目相机，所述双目相机通过相机安装底座与第一连接板连接。本方案中视觉检测组件通过双目相机实现定位。

7、作为优化，两个夹头相对于第一连接板的转动轴线对称设置。本方案中两个夹头相对于第一连接板的转动轴线对称设置，因此夹取组件旋转时，两个夹头中心的位置不变，从而便于定位。

8、作为优化，所述第一连接板通过旋转轴承与第二连接板连接。本方案中第一连接板通过旋转轴承与第二连接板连接，实现了第一连接板的转动。

9、作为优化，所述夹头的夹紧面装有齿头硅胶垫。本方案中设置的齿头硅胶垫用来保护葡萄梗，避免损伤葡萄梗。

10、作为优化，所述齿头硅胶垫内装有压力传感器。本方案中的压力传感器可以检测夹紧压力，从而避免损伤葡萄梗，在压力到达设定值时停止夹紧。

11、一种梳齿式葡萄疏花末端执行器的控制方法，包括如下步骤：

12、a、机械臂带动末端执行器移动，通过视觉检测组件中的双目相机检测到葡萄花，对需要疏花的葡萄梗进行定位，定位葡萄花的夹持点，制定机械臂疏花的运动路径；

13、b、机械臂到达指定位置后，末端执行器根据控制器传送回的信息，第二动力机带动夹取组件旋转到与葡萄梗平行的位置；

14、c、第一动力机启动，控制夹取组件中的两个夹头夹取葡萄梗，当夹持力度达到夹头的齿头硅胶垫中压力传感器设定数值后，第一动力机停止工作，传感器将数据传送到控制器；

15、d、控制器根据葡萄花的方向控制机械臂上下移动葡萄花长度的三分之一，完成一次疏花任务，完成一次疏花后，机械臂和末端执行器复位。

16、本发明的有益效果为：本发明的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器及控制方法，相较于传统的疏花方式，实现在快速精准疏花的同时保护了葡萄梗，大大提高了工作效率，其视觉检测组件可以精准的定位首端葡萄梗的位置，夹取组件采用机械结构可以转换出更为平稳的夹取葡萄梗，夹取组件上设置的牵引弹簧和齿头硅胶垫可以避免损伤葡萄梗，保证了葡萄疏花的准确性和稳定性。

技术特征：

1.一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：包括第二连接板（3）、转动连接在第二连接板（3）上的第一连接板（7）以及驱动第一连接板（7）旋转的第二动力机（2）；

2.根据权利要求1所述的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：所述夹取组件（11）还包括连接夹头（12）和第一连接板（7）的短连杆（17）以及位于两个短连杆（17）外侧的长连杆（18），所述短连杆（17）前端与夹头（12）铰接，短连杆（17）后端与第一连接板（7）铰接，长连杆（18）的前端与夹头（12）铰接，长连杆（18）的后端与齿轮组件（6）连接，还包括连接长连杆（18）前端和短连杆（17）后端的牵引弹簧（15）。

3.根据权利要求2所述的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：所述齿轮组件（6）包括互相啮合的主齿轮（19）和副齿轮（20），所述第一动力机（1）驱动主齿轮（19）旋转，所述主齿轮（19）和副齿轮（20）上均固接有拨杆，所述长连杆（18）的后端与拨杆铰接。

4.根据权利要求1所述的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：所述视觉检测组件（5）包括双目相机（8），所述双目相机（8）通过相机安装底座（9）与第一连接板（7）连接。

5.根据权利要求1所述的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：两个夹头（12）相对于第一连接板（7）的转动轴线对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：所述第一连接板（7）通过旋转轴承（4）与第二连接板（3）连接。

7.根据权利要求1所述的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：所述夹头（12）的夹紧面装有齿头硅胶垫（13）。

8.根据权利要求7所述的一种梳齿式葡萄疏花末端执行器，其特征在于：所述齿头硅胶垫（13）内装有压力传感器。

9.一种权利要求1-8任一项所述梳齿式葡萄疏花末端执行器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种梳齿式葡萄疏花末端执行器及控制方法，包括第二连接板、转动连接在第二连接板上的第一连接板以及驱动第一连接板旋转的第二动力机；还包括安装在第一连接板上的视觉检测组件、夹取组件、第一动力机和齿轮组件，所述夹取组件包括两个夹头，所述第一动力机通过齿轮组件带动两个夹头同步开合，本发明相较于传统的疏花方式，实现在快速精准疏花的同时保护了葡萄梗，大大提高了工作效率，其视觉检测组件可以精准的定位首端葡萄梗的位置，夹取组件采用机械结构可以转换出更为平稳的夹取葡萄梗，夹取组件上设置的牵引弹簧和齿头硅胶垫可以避免损伤葡萄梗，保证了葡萄疏花的准确性和稳定性。

技术研发人员：刘平,隋顺顺,王春颖,杜文圣,李祥
受保护的技术使用者：山东农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13