水果被动抓取末端执行器的结构设计

孙金风， 陈 龙， 杨智勇， 熊高健

(湖北工业大学机械工程学院， 湖北 武汉 430068)

末端操作器作为采摘机器人的关键部件，直接影响采摘机器人的采摘能力，对蔬果的成功采摘起着关键作用。笔者以抓取苹果为例对操作器进行结构分析、受力分析和优化分析，设计出具有可调性的柔性缓冲装置。该装置通过调整，可以适应市场上大多数品种水果的无损抓取，可广泛应用于水果产业链中的水果在线检测及分拣领域，提高水果分拣效率，降低劳动强度[1-3]。

1 末端操作器的初步设计

1.1 整体结构及工作原理

采用如图1所示的三手指稳定抓取方式，主控计算机通过视觉定位水果空间位置并发出指定运动指令[4-5]，先由传动系统带动曲柄3旋转，再通过连杆4牵引滑块在上下滑台1、5的滑槽滑动，从而带动抓取手指8向水果移动抓紧水果。当抓取力达到预设值或水果对抓取手指的反作用力大于扭转弹簧7的预紧力时，抓取手指连接块6的凸起将松开按动开关9，电机停转，抓取手指8停止收缩，水果抓取过程完成。

抓取完成后，传动系统会对电机发出水果收箱运动的信号。末端操作器运动到指定位置，电机反转，抓取手指8松开水果，按动开关9再次处于压紧状态，并继续运动，回到初始状态[6]。水果收箱过程结束，装置进入下一个工作循环。

1-上滑台； 2-滑块； 3-曲柄； 4-连杆； 5-下滑台； 6-抓取手指连接块； 7-扭转弹簧； 8-抓取手指； 9-按动开关； 10-软硅胶图 1 整体结构

1.2 机构基本尺寸的确定

1.2.1曲柄及连杆尺寸市场上苹果的尺寸直径范围一般为30～100 mm，高度范围为40～70 mm，而梨、桃、桔子、柑橘、草莓等其他品种水果的尺寸均小于苹果。……