一种草莓自动采摘及果实分级装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811140938.8 (22)申请日 2018.09.28 (71)申请人 华中农业大学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区狮子山 街1号 (72)发明人 王树才 宫丽艳 苏振鹏 任启鹏 谢文信 曹道成 (74)专利代理机构 武汉宇晨专利事务所 42001 代理人 李鹏 王敏锋 (51)Int.Cl. A01D 46/30(2006.01) B07C 5/24(2006.01) B07C 5/342(2006.01) B07C 5/36(2006.01) (54)发明。

2、名称 一种草莓自动采摘及果实分级装置 (57)摘要 本发明公开了一种草莓自动采摘及果实分 级装置， 包括机架、 三轴运动定位机构、 末端执行 驱动机构、 末端执行机构、 轮式行走机构、 果实分 级装置和视觉控制系统。 果实分级装置包括提升 装置、 往复运动装置和称重分拣装置， 视觉控制 系统包括摄像头、 激光传感器、 控制板和灯条。 本 发明可实现草莓的自动采摘和分级功能。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 109287276 A 2019.02.01 CN 109287276 A 1.一种草莓自动采摘及果实分级装置， 包括机架 （52） ， 其特征在于， 机架 （52） 上设置有 。

3、果实分级装置， 果实分级装置包括称重分拣装置以及设置在机架 （52） 上带动称重分拣装置 往复运动的往复运动装置， 称重分拣装置包括称重传感器 （51） ， 称重传感器 （51） 设置在往 复运动装置上， 称重传感器 （51） 上固定设置有分级平台 （41） ， 分级平台 （41） 与分级挡板 （42） 通过分级活页 （47-1） 连接， 分级挡板 （42） 的底面与第二挡板凸轮 （43-2） 接触， 第二挡 板凸轮 （43-2） 与第二舵机 （44-2） 的旋转轴连接， 称重分拣装置的往复运动路径的侧部设置 有多个果篮 （45） 。 2.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 。

4、其特征在于， 所述的往复 运动装置包括同步带 （35） ， 同步带 （35） 的两端分别设置有两个同步轮 （37） ， 两个同步轮 （37） 的旋转轴通过轴承设置在机架上， 第七步进电机 （4-7） 的旋转轴与其中一个同步轮 （37） 的旋转轴轴接， 同步带 （35） 上固定有同步带滑块 （38） ， 称重传感器 （51） 设置在同步带 滑块 （38） 上， 往复运动装置还包括分别设置在同步带 （35） 的两侧的两个导轨 （36） ， 同步带 滑块 （38） 的两端活动套设在两个导轨 （36） 上。 3.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 所述的果实 分级装置还。

5、包括提升装置， 提升装置包括固定在机架 （52） 上的第六滑台 （2-6） ， 第六滑台 （2-6） 的两端分别设置有第六支座 （7-6） 和第六电机支座 （6-6） ， 第六滚珠丝杠 （1-6） 一端安 装在第六支座 （7-6） 上， 另一端通过第六联轴器 （3-6） 与第六步进电机 （4-6） 的输出轴轴接， 第六步进电机 （4-6） 安装在第六电机支座 （6-6） 上， 第六滑块 （5-6） 安装在第六滚珠丝杠 （1- 6） 上， 第六滑块 （5-6） 通过平台固定螺栓 （46） 与导向平台 （39） 固定连接， 导向平台 （39） 通过 导向活页 （47-2） 与导向挡板 （40） 连。

6、接， 导向挡板 （40） 的底面与第一挡板凸轮 （43-1） 接触， 第一挡板凸轮 （43-1） 固定在第一舵机 （44-1） 的转动轴上。 4.根据权利要求1所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 所述的机架 （52） 上设置有三轴运动定位机构， 三轴运动定位机构上设置有末端执行驱动机构， 末端执 行驱动机构与末端执行机构连接， 末端执行机构包括固定底盘 （1101） ， 还包括固定底盘 （1101） 上设置有直线轴承 （1102） ， 直线轴承 （1102） 套设在直线行程杆 （1103） 上， 直线行程杆 （1103） 的底端与凸轮盘 （1104） 连接， 固定底盘 （11。

7、01） 外沿的周向均匀分布有爪子 （1105） ， 爪子 （1105） 的顶端分别 与固定底盘 （1101） 外沿铰接， 弹簧 （1106） 一端与爪子 （1105） 的上部连接， 弹簧 （1106） 另一 端固定在固定底盘 （1101） 上， 凸轮盘 （1104） 的直径小于固定底盘 （1101） 且位于各个爪子 （1105） 所围的空间内， 固定底盘 （1101） 外沿周向均匀分布有连接杆 （1107） ， 连接杆 （1107） 顶端分别与固定底盘 （1101） 外沿固定连接， 连接杆 （1107） 的底端与摇杆 （1108） 的中部铰 接， 摇杆 （1108） 的顶端与凸轮盘 （1104。

8、） 的外沿铰接， 摇杆 （1108） 的底端设置有刀片 （1109） 。 5.根据权利要求4所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 所述的爪子 （1105） 下部内侧设置有凸起 （1110） 。 6.根据权利要求5所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 所述的刀片 （1109） 为弧面刀片。 7.根据权利要求6所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 所述的凸轮 盘 （1104） 由直线行程杆 （1103） 带动上升至上行终点位置时， 各个摇杆 （1108） 带动对应的各 个刀片 （1109） 合拢为半球状， 弹簧 （1106） 带动各个爪子 （1105。

9、） 合拢， 凸轮盘 （1104） 由直线 权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 109287276 A 2 行程杆 （1103） 带动下降时， 各个摇杆 （1108） 带动对应的各个刀片 （1109） 张开， 凸轮盘 （1104） 将各个爪子 （1105） 撑开。 8.根据权利要求4所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 所述的末端 执行驱动机构包括第五滑台 （2-5） ， 第五滑台 （2-5） 的两端分别设置有第五支座 （7-5） 和第 五电机支座 （6-5） ， 第五滚珠丝杠 （1-5） 一端安装在第五支座 （7-5） 上， 另一端通过第五联轴 器 （3-5） 与第五步进。

10、电机 （4-5） 的输出轴轴接， 第五步进电机 （4-5） 安装在第五电机支座 （6- 5） 上， 第五滑块 （5-5） 安装在第五滚珠丝杠 （1-5） 上， 第五滚珠丝杠 （1-5） 竖直设置， 第五支 座 （7-5） 与固定底盘 （1101） 连接， 第五滑块 （5-5） 与直线行程杆 （1103） 连接， 第五滑台 （2-5） 通过连接板 （9） 与三轴运动定位机构连接。 9.根据权利要求4所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 所述的三轴 运动定位机构包括第一滑台 （2-1） 、 第二滑台 （2-2） 、 第三滑台 （2-3） 和第四滑台 （2-4） ， 第一滑台 （2-。

11、1） 的两端分别设置有第一支座 （7-1） 和第一电机支座 （6-1） ， 第一滚珠丝 杠 （1-1） 一端安装在第一支座 （7-1） 上， 另一端通过第一联轴器 （3-1） 与第一步进电机 （4-1） 的输出轴轴接， 第一步进电机 （4-1） 安装在第一电机支座 （6-1） 上， 第一滑块 （5-1） 安装在第 一滚珠丝杠 （1-1） 上， 第二滑台 （2-2） 的两端分别设置有第二支座 （7-2） 和第二电机支座 （6-2） ， 第二滚珠丝 杠 （1-2） 一端安装在第二支座 （7-2） 上， 另一端通过第二联轴器 （3-2） 与第二步进电机 （4-2） 的输出轴轴接， 第二步进电机 （4。

12、-2） 安装在第二电机支座 （6-2） 上， 第二滑块 （5-2） 安装在第 二滚珠丝杠 （1-2） 上， 第三滑台 （2-3） 的两端分别设置有第三支座 （7-3） 和第三电机支座 （6-3） ， 第三滚珠丝 杠 （1-3） 一端安装在第三支座 （7-3） 上， 另一端通过第三联轴器 （3-3） 与第三步进电机 （4-3） 的输出轴轴接， 第三步进电机 （4-3） 安装在第三电机支座 （6-3） 上， 第三滑块 （5-3） 安装在第 三滚珠丝杠 （1-3） 上， 第四滑台 （2-4） 的两端分别设置有第四支座 （7-4） 和第四电机支座 （6-4） ， 第四滚珠丝 杠 （1-4） 一端安装在。

13、第四支座 （7-4） 上， 另一端通过第四联轴器 （3-4） 与第四步进电机 （4-4） 的输出轴轴接， 第四步进电机 （4-4） 安装在第四电机支座 （6-4） 上， 第四滑块 （5-4） 安装在第 四滚珠丝杠 （1-4） 上, 第一滑台 （1-3） 和第二滑台 （2-3） 水平平行设置在机架 （52） 上， 第三滑台 （2-3） 的两端 分别设置在第一滑块 （5-1） 和第二滑块 （5-2） 上， 第四滑台 （2-3） 垂直设置， 第四支座 （7-4） 固定在第三滑块 （5-3） 上， 设定现实XYZ坐标系， X轴、 Y轴位于水平面且相互垂直， Z轴垂直于水平面， 第一滑块 （5- 1） 。

14、和第二滑块 （5-2） 的滑动方向与现实XYZ坐标系的X轴方向相同， 第三滑块 （5-3） 的滑动方 向与现实XYZ坐标系的Y轴方向相同， 第四滑块 （5-4） 的滑动方向与现实XYZ坐标系的Z轴方 向相同。 10.根据权利要求9所述的一种草莓自动采摘及果实分级装置， 其特征在于， 还包括视 觉控制系统， 视觉控制系统包括摄像头 （31） 、 激光传感器 （32） 、 控制板 （34） 和灯条 （33） ， 摄像头 （31） ， 用于获得草莓分布图像并传输给控制板 （34） ； 激光传感器 （32） ， 用于获得激光传感器与草莓的高度距离并传输给控制板 （34） ； 控制板 （34） ， 用于。

15、根据草莓分布图像中草莓的颜色与背景颜色的不同， 获得草莓的中 权 利 要 求 书 2/3 页 3 CN 109287276 A 3 心在草莓分布图像上的图像坐标的位置， 根据图像坐标与现实XYZ坐标系的对应关系， 获得 末端执行机构运行到对应的草莓正上方， 第一滑块 （5-1） 、 第二滑块 （5-2） 、 第三滑块 （5-3） 的需要移动的位移； 还用于根据激光传感器与草莓的高度距离， 获得末端执行机构运行到草莓高度时， 第 四滑块 （5-4） 的需要移动的位移， 灯条 （33） 固定在机架 （52） 的四周， 摄像头 （31） 安装在机架 （52） 上， 激光传感器 （32） 安 装在凸轮。

16、盘 （1104） 上。 权 利 要 求 书 3/3 页 4 CN 109287276 A 4 一种草莓自动采摘及果实分级装置 技术领域 0001 本发明涉及农业机械技术领域， 具体涉及一种草莓自动采摘及果实分级装置， 用 于实现草莓的自动采摘及分级。 背景技术 0002 草莓的一个果穗中各果实的成熟期不一致， 所以必须分期分批采摘。 一般采摘初 期可每隔1-2天采摘一次， 盛果期要天天采摘， 如果不及时采摘， 会导致果实过熟从而腐烂 变质， 影响其他未成熟的果实质量。 草莓浆果的果皮薄、 果肉柔软多汁， 极易碰伤， 所以采摘 时要做到轻拿、 轻摘、 轻放； 不能硬拉， 以免拉下果序、 果蒂和碰。

17、伤果皮。 采摘时为了减少果 实堆压损伤必须应用合适的容器， 容器的内壁要光滑、 底平， 深度较浅， 不能使用水桶、 箩筐 等过深和内壁粗糙的容器， 同时要根据果实的成熟程度做到分级存放。 0003 采摘作业在草莓产业中占有重要地位， 草莓的整个种植生产过程中约有1 4的时 间被草莓采摘所占用。 并且由于草莓果实成熟后必须尽快采摘， 盛果期采摘作业的劳动强 度大， 将自动化技术引人草莓采摘作业环节， 研发草莓采摘机器人成为亟待解决的问题。 草 莓的自动化收获能有效解决在盛果期果农劳动强度大、 果实采收不及时易腐烂等难题， 对 提高农业生产效率， 促进草莓产业的发展具有重要意义。 发明内容 000。

18、4 本发明的目的是提供一种草莓自动采摘及果实分级装置， 以解决现有的国内草莓 采摘工作主要依靠人工， 需要耗费大量劳动力并且草莓的成熟期不一致导致采摘周期过长 等问题。 0005 为解决上述技术问题， 本发明所采取的技术方案为： 一种草莓自动采摘及果实分级装置， 包括机架， 机架上设置有果实分级装置， 果实分级 装置包括称重分拣装置以及设置在机架上带动称重分拣装置往复运动的往复运动装置， 称 重分拣装置包括称重传感器， 称重传感器设置在往复运动装置上， 称重传感器上固定设置 有分级平台， 分级平台与分级挡板通过分级活页连接， 分级挡板的底面与第二挡板凸轮接 触， 第二挡板凸轮与第二舵机的旋转轴。

19、连接， 称重分拣装置的往复运动路径的侧部设置有 多个果篮。 0006 如上所述的往复运动装置包括同步带， 同步带的两端分别设置有两个同步轮， 两 个同步轮的旋转轴通过轴承设置在机架上， 第七步进电机的旋转轴与其中一个同步轮的旋 转轴轴接， 同步带上固定有同步带滑块， 称重传感器设置在同步带滑块上， 往复运动装置还 包括分别设置在同步带的两侧的两个导轨， 同步带滑块的两端活动套设在两个导轨上。 0007 如上所述的果实分级装置还包括提升装置， 提升装置包括固定在机架上的第六滑 台， 第六滑台的两端分别设置有第六支座和第六电机支座， 第六滚珠丝杠一端安装在第六 支座上， 另一端通过第六联轴器与第六。

20、步进电机的输出轴轴接， 第六步进电机安装在第六 电机支座上， 第六滑块安装在第六滚珠丝杠上， 第六滑块通过平台固定螺栓与导向平台固 说 明 书 1/7 页 5 CN 109287276 A 5 定连接， 导向平台通过导向活页与导向挡板连接， 导向挡板的底面与第一挡板凸轮接触， 第 一挡板凸轮固定在第一舵机的转动轴上。 0008 如上所述的机架上设置有三轴运动定位机构， 三轴运动定位机构上设置有末端执 行驱动机构， 末端执行驱动机构与末端执行机构连接， 末端执行机构包括固定底盘， 还包括固定底盘上设置有直线轴承， 直线轴承套设在直 线行程杆上， 直线行程杆的底端与凸轮盘连接， 固定底盘外沿的周向。

21、均匀分布有爪子， 爪子 的顶端分别与固定底盘外沿铰接， 弹簧一端与爪子的上部连接， 弹簧另一端固定在固定底 盘上， 凸轮盘的直径小于固定底盘且位于各个爪子所围的空间内， 固定底盘外沿周向均匀 分布有连接杆， 连接杆顶端分别与固定底盘外沿固定连接， 连接杆的底端与摇杆的中部铰 接， 摇杆的顶端与凸轮盘的外沿铰接， 摇杆的底端设置有刀片。 0009 如上所述的爪子下部内侧设置有凸起。 0010 如上所述的刀片为弧面刀片。 0011 如上所述的凸轮盘由直线行程杆带动上升至上行终点位置时， 各个摇杆带动对应 的各个刀片合拢为半球状， 弹簧带动各个爪子合拢， 凸轮盘由直线行程杆带动下降时， 各个 摇杆带。

22、动对应的各个刀片张开， 凸轮盘将各个爪子撑开。 0012 如上所述的末端执行驱动机构包括第五滑台， 第五滑台的两端分别设置有第五支 座和第五电机支座， 第五滚珠丝杠一端安装在第五支座上， 另一端通过第五联轴器与第五 步进电机的输出轴轴接， 第五步进电机安装在第五电机支座上， 第五滑块安装在第五滚珠 丝杠上， 第五滚珠丝杠竖直设置， 第五支座与固定底盘连接， 第五滑块与直线行程杆连接， 第五滑台通过连接板与三轴运动定位机构连接。 0013 如上所述的三轴运动定位机构包括第一滑台、 第二滑台、 第三滑台和第四滑台， 第一滑台的两端分别设置有第一支座和第一电机支座， 第一滚珠丝杠一端安装在第一 支座。

23、上， 另一端通过第一联轴器与第一步进电机的输出轴轴接， 第一步进电机安装在第一 电机支座上， 第一滑块安装在第一滚珠丝杠上， 第二滑台的两端分别设置有第二支座和第二电机支座， 第二滚珠丝杠一端安装在第二 支座上， 另一端通过第二联轴器与第二步进电机的输出轴轴接， 第二步进电机安装在第二 电机支座上， 第二滑块安装在第二滚珠丝杠上， 第三滑台的两端分别设置有第三支座和第三电机支座， 第三滚珠丝杠一端安装在第三 支座上， 另一端通过第三联轴器与第三步进电机的输出轴轴接， 第三步进电机安装在第三 电机支座上， 第三滑块安装在第三滚珠丝杠上， 第四滑台的两端分别设置有第四支座和第四电机支座， 第四滚珠。

24、丝杠一端安装在第四 支座上， 另一端通过第四联轴器与第四步进电机的输出轴轴接， 第四步进电机安装在第四 电机支座上， 第四滑块安装在第四滚珠丝杠上。 0014 第一滑台和第二滑台水平平行设置在机架上， 第三滑台的两端分别设置在第一滑 块和第二滑块上， 第四滑台垂直设置， 第四支座固定在第三滑块上， 设定现实XYZ坐标系， X轴、 Y轴位于水平面且相互垂直， Z轴垂直于水平面， 第一滑块和 第二滑块的滑动方向与现实XYZ坐标系的X轴方向相同， 第三滑块的滑动方向与现实XYZ坐 标系的Y轴方向相同， 第四滑块的滑动方向与现实XYZ坐标系的Z轴方向相同。 0015 一种草莓自动采摘及果实分级装置， 。

25、还包括视觉控制系统， 视觉控制系统包括摄 说 明 书 2/7 页 6 CN 109287276 A 6 像头、 激光传感器、 控制板和灯条， 摄像头， 用于获得草莓分布图像并传输给控制板； 激光传感器， 用于获得激光传感器与草莓的高度距离并传输给控制板； 控制板， 用于根据草莓分布图像中草莓的颜色与背景颜色的不同， 获得草莓的中心在 草莓分布图像上的图像坐标的位置， 根据图像坐标与现实XYZ坐标系的对应关系， 获得末端 执行机构运行到对应的草莓正上方， 第一滑块、 第二滑块、 第三滑块的需要移动的位移； 还用于根据激光传感器与草莓的高度距离， 获得末端执行机构运行到草莓高度时， 第 四滑块的需。

26、要移动的位移， 灯条固定在机架的四周， 摄像头安装在机架上， 激光传感器安装在凸轮盘上。 0016 本发明的有益效果在于： 可实现草莓的自动采摘和分级功能， 并且能较准确地对 草莓进行采摘， 有效降低果实损伤率， 能有效解决在盛果期果农劳动强度大、 果实采收不及 时易腐烂等难题， 对提高农业生产效率， 降低生产成本， 促进草莓产业的发展具有重要意 义。 附图说明 0017 图1是果实分级装置的立体示意图； 图2是果实分级装置的侧视示意图； 图3是末端执行机构的剖面示意图； 图4是末端执行机构的立体示意图； 图5是三轴运动定位机构的正视示意图； 图6是三轴运动定位机构的侧视示意图； 图7是三轴运。

27、动定位机构的俯视示意图； 图8是本发明整体结构示意图； 图9是导向平台的结构示意图； 图10是分级平台的结构示意图； 图11分级平台的立体示意图。 0018 图中： 8-支座固定螺栓； 9-连接板； 10-连接板固定螺栓； 22-圆环； 23-球形刀片； 28-轮毂电机； 29-万向轮； 30-万向轮固定支座； 31-摄像头； 32-激光传感器； 33-灯条； 34-控 制板； 35-同步带； 36-导轨； 37-同步轮； 38-同步带滑块； 39-导向平台； 40-导向挡板； 41-分 级平台； 42-分级挡板； 43-挡板凸轮； 44-舵机； 45-果篮； 46-平台固定螺栓； 48-活页。

28、连接螺 钉； 49-导轨轴承座； 51-称重传感器； 52-机架； 53-万向轮固定螺栓； 1-1-第一滚珠丝杠； 1- 2-第二滚珠丝杠； 1-3-第三滚珠丝杠； 1-4-第四滚珠丝杠； 1-5-第五滚珠丝杠； 1-6-第六滚 珠丝杠； 2-1-第一滑台； 2-2-第二滑台； 2-3-第三滑台； 2-4-第四滑台； 2-5-第五滑台； 2-6- 第六滑台； 3-1-第一联轴器； 3-2-第二联轴器； 3-3-第三联轴器； 3-4-第四联轴器； 3-5第五 联轴器； 3-6第六联轴器； 4-1-第一步进电机； 4-2-第二步进电机； 4-3-第三步进电机； 4-4- 第四步进电机； 4-5-第。

29、五步进电机； 4-6-第六步进电机； 4-7-第七步进电机； 5-1-第一滑块； 5-2-第二滑块； 5-3-第三滑块； 5-4-第四滑块； 5-5-第五滑块； 5-6-第六滑块； 6-1-第一电机 支座； 6-2-第二电机支座； 6-3-第三电机支座； 6-4-第四电机支座； 6-5-第五电机支座； 6-6- 第六电机支座； 7-1-第一支座； 7-2-第二支座； 7-3-第三支座； 7-4-第四支座； 7-5-第五支 说 明 书 3/7 页 7 CN 109287276 A 7 座； 7-6-第六支座； 47-1-分级活页； 47-2-导向活页； 1101-固定底盘； 1102-直线轴承；。

30、 1103- 直线行程杆； 1104-凸轮盘； 1105-爪子； 1106-弹簧； 1107-连接杆； 1108-摇杆； 1109-刀片； 1110-凸起。 具体实施方式 0019 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明， 下面结合实施例对本发明作进 一步的详细描述， 应当理解， 此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明， 并不用于限 定本发明。 0020 一种草莓自动采摘及果实分级装置， 包括机架52、 三轴运动定位机构、 末端执行驱 动机构、 末端执行机构、 轮式行走机构、 果实分级装置和视觉控制系统。 0021 三轴运动定位机构包括第一滚珠丝杠1-1、 第二滚珠丝杠1-2、 第三滚。

31、珠丝杠1-3、 第四滚珠丝杠1-4、 第一滑台2-1、 第二滑台2-2、 第三滑台2-3、 第四滑台2-4、 第一联轴器3- 1、 第二联轴器3-2、 第三联轴器3-3、 第四联轴器3-4、 第一步进电机4-1、 第二步进电机4-2、 第三步进电机4-3、 第四步进电机4-4、 第一滑块5-1、 第二滑块5-2、 第三滑块5-3、 第四滑块 5-4、 第一电机支座6-1、 第二电机支座6-2、 第三电机支座6-3、 第四电机支座6-4、 第一支座 7-1、 第二支座7-2、 第三支座7-3、 第四支座7-4和支座固定螺栓8。 0022 第一滑台2-1的两端分别设置有第一支座7-1和第一电机支座。

32、6-1， 第一滚珠丝杠 1-1一端安装在第一支座7-1上， 另一端通过第一联轴器3-1与第一步进电机4-1的输出轴轴 接， 第一步进电机4-1安装在第一电机支座6-1上， 第一滑块5-1安装在第一滚珠丝杠1-1上， 第二滑台2-2的两端分别设置有第二支座7-2和第二电机支座6-2， 第二滚珠丝杠1-2一 端安装在第二支座7-2上， 另一端通过第二联轴器3-2与第二步进电机4-2的输出轴轴接， 第 二步进电机4-2安装在第二电机支座6-2上， 第二滑块5-2安装在第二滚珠丝杠1-2上， 第三滑台2-3的两端分别设置有第三支座7-3和第三电机支座6-3， 第三滚珠丝杠1-3一 端安装在第三支座7-。

33、3上， 另一端通过第三联轴器3-3与第三步进电机4-3的输出轴轴接， 第 三步进电机4-3安装在第三电机支座6-3上， 第三滑块5-3安装在第三滚珠丝杠1-3上， 第四滑台2-4的两端分别设置有第四支座7-4和第四电机支座6-4， 第四滚珠丝杠1-4一 端安装在第四支座7-4上， 另一端通过第四联轴器3-4与第四步进电机4-4的输出轴轴接， 第 四步进电机4-4安装在第四电机支座6-4上， 第四滑块5-4安装在第四滚珠丝杠1-4上。 0023 第一滑台1-3和第二滑台2-3水平平行设置在机架52上， 第三滑台2-3的两端分别 设置在第一滑块5-1和第二滑块5-2上， 第四滑台2-3垂直设置， 。

34、第四支座7-4固定在第三滑 块5-3上。 设定现实XYZ坐标系， X轴、 Y轴位于水平面且相互垂直， Z轴垂直于水平面， 第一滑 块5-1和第二滑块5-2的滑动方向与现实XYZ坐标系的X轴方向相同， 第三滑块5-3的滑动方 向与现实XYZ坐标系的Y轴方向相同， 第四滑块5-4的滑动方向与现实XYZ坐标系的Z轴方向 相同。 0024 第四滑块5-4通过连接板9与第五滑台2-5连接。 0025 末端执行驱动机构包括第五滑台2-5， 第五滑台2-5的两端分别设置有第五支座7- 5和第五电机支座6-5， 第五滚珠丝杠1-5一端安装在第五支座7-5上， 另一端通过第五联轴 器3-5与第五步进电机4-5的。

35、输出轴轴接， 第五步进电机4-5安装在第五电机支座6-5上， 第 五滑块5-5安装在第五滚珠丝杠1-5上。 说 明 书 4/7 页 8 CN 109287276 A 8 0026 第五滚珠丝杠1-5竖直设置， 第五支座7-5与末端执行机构的固定底盘1101连接， 第五滑块5-5与末端执行机构的直线行程杆1103连接。 0027 末端执行机构包括固定底盘1101， 还包括固定底盘1101上设置有直线轴承1102， 直线轴承1102套设在直线行程杆1103上， 直线行程杆1103的底端与凸轮盘1104连接， 固定 底盘1101外沿的周向均匀分布有爪子1105， 爪子1105的顶端分别与固定底盘11。

36、01外沿铰 接， 弹簧1106一端与爪子1105的上部连接， 弹簧1106另一端固定在固定底盘1101上， 凸轮盘 1104的直径小于固定底盘1101且位于各个爪子1105所围的空间内， 固定底盘1101外沿周向 均匀分布有连接杆1107， 连接杆1107顶端分别与固定底盘1101外沿固定连接， 连接杆1107 的底端与摇杆1108的中部铰接， 摇杆1108的顶端与凸轮盘1104的外沿铰接， 摇杆1108的底 端设置有刀片1109。 爪子1105下部内侧设置有凸起1110。 刀片1109为弧面刀片。 凸轮盘1104 由直线行程杆1103带动上升至上行终点位置时， 各个摇杆1108带动对应的各个。

37、刀片1109合 拢为半球状， 弹簧1106带动各个爪子1105合拢， 凸轮盘1104由直线行程杆1103带动下降时， 各个摇杆1108带动对应的各个刀片1109张开， 凸轮盘1104将各个爪子1105撑开。 0028 固定底盘1101外沿的周向均匀分布的爪子1105为三个， 固定底盘1101外沿周向均 匀分布的连接杆1107为三个， 爪子1105和连接杆1107间隔分布。 摇杆1108的个数与连接杆 1107对应一致， 刀片1109的个数与摇杆1108对应一致。 0029 当凸轮盘1104由直线行程杆1103带动下行时， 由于爪子1105的顶端分别与固定底 盘1101外沿铰接， 凸轮盘1104。

38、的直径小于固定底盘1101且位于各个爪子1105所围的空间 内， 所以各个爪子1105会被凸轮盘1104撑开， 优选的， 在爪子1105下部内侧设置凸起1110， 调整凸起1110的位置和大小， 可以调整撑开的角度以及爪子1105与凸轮盘1104接触的时 机。 由于连接杆1107顶端分别与固定底盘1101外沿固定连接， 连接杆1107的底端与摇杆 1108的中部铰接， 摇杆1108的顶端与凸轮盘1104的外沿铰接， 摇杆1108的底端设置有刀片 1109， 凸轮盘1104下行运动时， 三个刀片1109张开， 可以使得草莓通过。 0030 当凸轮盘1104由直线行程杆1103带动上升至上行终点位。

39、置时， 由于爪子1105的顶 端分别与固定底盘1101外沿铰接， 凸轮盘1104的直径小于固定底盘1101且位于各个爪子 1105所围的空间内， 所以各个爪子1105不会被凸轮盘1104撑开， 各个爪子1105在弹簧1106 的作用下合拢对草莓进行夹持。 由于连接杆1107顶端分别与固定底盘1101外沿固定连接， 连接杆1107的底端与摇杆1108的中部铰接， 摇杆1108的顶端与凸轮盘1104的外沿铰接， 摇 杆1108的底端设置有刀片1109， 所以三个刀片1109会合拢成半球形， 在合拢的过程中对草 莓的果梗进行切割。 0031 轮式行走机构包括驱动轮28、 万向轮29、 万向轮固定支座。

40、30和万向轮固定螺栓53， 驱动轮28为两个且均设置在机架52底部一侧， 机架52底部另一对侧设置有两个万向轮固定 支座30， 万向轮固定支座30与万向轮29连接。 0032 果实分级装置包括提升装置、 往复运动装置和称重分拣装置。 0033 提升装置包括固定在机架52上的第六滑台2-6， 第六滑台2-6的两端分别设置有第 六支座7-6和第六电机支座6-6， 第六滚珠丝杠1-6一端安装在第六支座7-6上， 另一端通过 第六联轴器3-6与第六步进电机4-6的输出轴轴接， 第六步进电机4-6安装在第六电机支座 6-6上， 第六滑块5-6安装在第六滚珠丝杠1-6上。 在第六滚珠丝杠1-6的转动下， 。

41、第六滑块5- 6可沿第六滚珠丝杠1-6上下运动。 说 明 书 5/7 页 9 CN 109287276 A 9 0034 第六滑块5-6通过平台固定螺栓46与导向平台39固定连接， 导向平台39通过活页 连接螺栓48与导向活页47-2的其中一页片连接， 导向活页47-2另一页片通过活页连接螺栓 48与导向挡板40连接， 导向挡板40的底面与第一挡板凸轮43-1接触， 第一挡板凸轮43-1固 定在第一舵机44-1的转动轴上。 0035 优选的， 导向平台39与水平面成30度倾斜角， 或者导向平台39为跌级的倾斜平台， 第一舵机44-1旋转驱动第一挡板凸轮43-1正转或者反转， 第一挡板凸轮43-。

42、1正转或者反转 时驱动导向挡板40向上偏转或者向下偏转， 当驱动导向挡板40向上偏转时， 导向挡板40与 导向平台39整体呈V型， 可以承接自末端执行机构获得的草莓， 当驱动导向挡板40向下偏转 时， 导向平台39与导向挡板40之间的草莓可以在自身重力的作用下滚落出导向挡板40。 0036 往复运动装置包括同步带35， 同步带35的两端分别设置有两个同步轮37， 两个同 步轮37的旋转轴通过轴承设置在机架上， 第七步进电机4-7的旋转轴与其中一个同步轮37 的旋转轴轴接， 同步带35上固定有同步带滑块38。 0037 两个同步轮37绷紧同步带35， 其中一个同步轮37在第七步进电机4-7的驱动。

43、下正 反旋转， 进而带动同步带滑块38往复运动。 0038 优选的， 同步带35的两侧分别设置有导轨36， 同步带滑块38的两端活动套设在两 个导轨36上， 导轨36起到在同步带滑块38往复运动中支撑并导向的作用。 0039 导轨36的两端通过导轨轴承座49设置在机架52上， 第七步进电机4-7设置在机架 52上。 0040 称重分拣装置包括称重传感器51， 称重传感器51设置在同步带滑块38上， 称重传 感器51上固定设置有分级平台41， 分级平台41与分级挡板42通过分级活页47-1连接， 分级 挡板42的底面与第二挡板凸轮43-2接触， 第二挡板凸轮43-2与第二舵机44-2的旋转轴连 。

44、接。 称重分拣装置的往复运动路径的侧部设置有多个果篮45。 0041 优选的， 分级平台41与水平面呈30度夹角设置， 第二舵机44-2带动第二挡板凸轮 43-2正转或者反转， 第二挡板凸轮43-2正转或者反转时驱动分级挡板42向上偏转或者向下 偏转， 当分级挡板42向上偏转时， 分级平台41与分级挡板42呈V型， 可以承接从导向挡板40 下滚落出的草莓， 当分级挡板42向下偏转时， 在自身重力的作用下草莓从分级挡板42滚落 进入到相应的果篮45。 0042 驱动第三步进电机4-3旋转， 进而调整末端执行机构在Y轴方向的位置， 驱动第六 步进电机4-6旋转， 进而调整导向挡板40与导向平台39。

45、水平位置低于末端执行机构， 末端执 行机构摘取草莓后， 驱动第三步进电机4-3使得末端执行机构运行值导向挡板40与导向平 台39的上方， 末端执行机构草莓放入到呈V型的导向挡板40与导向平台39内， 驱动第六步进 电机4-6旋转进而调整导向挡板40与导向平台39水平位置略高于称重分拣装置， 驱动第七 步进电机4-7旋转， 进而调整呈V型的分级平台41与分级挡板42位于导向挡板40的下方， 驱 动第一舵机44-1， 带动导向挡板40向下翻转， 草莓自导向挡板40滚落至呈V型的分级平台41 与分级挡板42内， 称重传感器51测量草莓的重量， 根据草莓的重量的级别的不同， 驱动第七 步进电机4-7旋。

46、转， 进而带动呈V型的分级平台41与分级挡板42运动至对应的果篮45处， 驱 动第二舵机44-2， 使得分级挡板42向下翻转， 草莓自分级挡板42滚落至对应的果篮45内。 0043 视觉控制系统包括摄像头31、 激光传感器32、 控制板34和灯条33。 0044 摄像头31安装在机架的上部中心处， 激光传感器32安装在末端执行机构的凸轮盘 说 明 书 6/7 页 10 CN 109287276 A 10 1104上， 灯条33分别固定在机架的四边， 控制板34安装在机架的顶部。 摄像头31获得草莓分 布图像并传输给控制板34， 控制板34根据草莓的颜色与背景颜色的不同， 获得草莓的中心 在草莓。

47、分布图像上的图像坐标的位置， 根据图像坐标与现实XYZ坐标系的对应关系， 获得末 端执行机构运行到对应的草莓正上方， 第一滑块5-1、 第二滑块5-2、 第三滑块5-3的需要移 动的位移， 激光传感器32获得激光传感器与草莓的高度距离并传输给控制板34， 控制板34 根据激光传感器与草莓的高度距离， 获得末端执行机构运行到草莓高度时， 第四滑块5-4的 需要移动的位移， 进而实现对草莓进行准确抓取。 0045 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。 本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代， 但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 说 明 书 7/7 页 11 CN 109287276 A 11 图1 图2 说 明 书 附 图 1/5 页 12 CN 109287276 A 12 图3 图4 说 明 书 附 图 2/5 页 13 CN 109287276 A 13 图5 图6 说 明 书 附 图 3/5 页 14 CN 109287276 A 14 图7 图8 说 明 书 附 图 4/5 页 15 CN 109287276 A 15 图9 图10 图11 说 明 书 附 图 5/5 页 16 CN 109287276 A 16 。