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专利号: 2020108796452
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 农业;林业;畜牧业;狩猎;诱捕;捕鱼
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双孢菇采摘机器人的末端执行器,其特征在于,包括:连接壳体、力矩电机、夹持机构、电机控制器、扭矩传感器;所述夹持机构包括左右对称设置的两个夹爪机构,夹爪机构包括平行四边形连杆机构和夹爪,定义左右方向为两个夹爪对合夹持的夹持方向,左右方向延伸的平面为水平面;所述平行四边形连杆机构包括:主动杆、从动杆、输出杆,主动杆、从动杆分别与连接壳体铰接,主动杆、从动杆与连接壳体铰接的铰接轴线为第一、二固定铰接轴线;所述夹爪固定在输出杆上,夹爪具有菇盖接触面,菇盖接触面的朝向为朝左或朝右,用于与菇盖的侧面配合;所述力矩电机与用于向所述主动杆输入扭矩,带动所述夹爪左右移动以夹持/放松菇盖;所述扭矩传感器用于采集电机负载扭矩并输送给电机控制器;

所述电机控制器用于调控力矩电机的输入电压;所述第一、二固定铰接轴线平行而处于一个共有平面,所述共有平面与所述水平面呈设定角度,以使所述菇盖接触面的朝向在所述夹爪移动时始终保持不变。

2.根据权利要求1所述的双孢菇采摘机器人的末端执行器,其特征在于,所述力矩电机为直流电机,所述电机控制器包括处理器、储存器;所述存储器中存储有夹持控制程序,夹持控制程序包括执行以下步骤的指令:S01:启动:接收到采摘指令,控制直流电机在设定电压下启动,驱动夹持机构的夹爪合拢,当电机的负载扭矩超限,即判断出夹持机构的夹爪接触到菇盖且电机堵转,进入S02;

S02:目标设定:根据预先获得的电机堵转时夹持机构主动杆与夹持方向的夹角、夹持力阈值、电机负载扭矩阈值与输入电压阈值之间的关系,根据采集到的当前堵转时的夹持机构主动杆与夹持方向的夹角,获得与夹持力阈值对应的输入电压阈值以及电机负载阈值,进入S03;

S03:增压增扭:以输入电压阈值的上限值作为输入电压目标值,每次以设定量调控当前输入电压增大,进入S04;

S04:增压监控1:每次增大输入电压后,判断扭矩传感器采集到电机负载扭矩是否高于电机负载扭矩阈值下限值设定余量,若是,停止调控并维持当前输入电压,进入S06;否则进入S05;

S05:增压监控2:判断当前输入电压是否达到输入电压阈值的上限值,若是,停止调控,进入S12;否则返回S03;

S06:夹持监控1:持续监控扭矩传感器采集到的电机负载扭矩,判断是否处于电机负载扭矩阈值的范围内,若是,进入S11;否则进入S07;

S07:夹持监控2:判断扭矩传感器采集到电机负载扭矩是高于电机负载扭矩阈值上限值还是低于电机负载扭矩阈值下限值,若高于电机负载扭矩阈值上限值,需要减压减扭,进入S08,若低于电机负载扭矩阈值下限值,需要增压增扭,进入S03;

S08:减压减扭:以输入电压阈值的下限值为输入电压目标值,每次以设定量减少当前输入电压,进入S09;

S09:减压监控1:每次减少输入电压后,判断扭矩传感器采集到电机负载扭矩是否低于电机负载扭矩阈值上限值设定余量,若是,停止调控并维持当前输入电压,进入S06;

否则进入S10;

S10:减压监控2:判断当前输入电压是否达到输入电压阈值的下限值,若是,停止调控,进入S12;否则返回S08;

S11:判断是否接收到放松指令,若是则控制直流电机反向输出动力,驱动夹持机构松开对菇盖的夹持;否则返回S06继续监控;

S12:电机停机,生成故障信号。

3.根据权利要求1所述的双孢菇采摘机器人的末端执行器,其特征在于,所述夹爪具有弧面仿形结构,弧面仿形结构与菇盖的边缘形状吻合,所述菇盖接触面设置在弧面仿形结构上。

4.根据权利要求1所述的双孢菇采摘机器人的末端执行器,其特征在于,所述弧面仿形结构为内凹柱面,内凹柱面的母线与所述水平面垂直。

5.根据权利要求3所述的双孢菇采摘机器人的末端执行器,其特征在于,所述夹爪还具有柔性材料层,柔性材料层贴在所述弧面仿形结构上形成菇盖接触面。

6.根据权利要求1所述的双孢菇采摘机器人的末端执行器,其特征在于,所述夹爪在左右移动的同时在垂直于夹持方向的竖直方向上有位移,用于使两个夹爪在左右相向移动夹持菇盖的同时,还朝向远离连接壳体的方向移动而向下按压菇盖,以使双孢菇的菇柄压实培养料土。