[0001] 本申请涉及采摘设备领域，更具体地说，涉及一种用于果实采摘的采摘机器人。

[0002] 随着农业现代化的发展，农业装备的机械化、智能化是发展的必然趋势。采摘机器人作为农业机器人的重要类型，其作用在于能够降低工人劳动强度和成本、提高劳动生产率和产品质量、保证果实采收效率，因而具有很大的发展潜力。

[0003] 传统上的采摘机器人通常由运输车和搭载在运输车上的机械手构成，由机械手从果树上采摘果实，再将采摘下的果实放置于运输车内以完成采摘。但采摘过程中，机械手完成一次采摘和放置动作仍需要花费较多时间，采摘效率较低。而且机械手频繁起落，也容易导致碰落其他果实。

[0004] 因此，如何提供一种采摘效率较高且采摘动作幅度较小的采摘装置成为本领域需要解决的技术问题。

[0073] 本申请中所引用的如“第一”、“第二”等用语，是为了区分不同特征，而非用以限定本申请。在不同的工况情形下，上述用语可以互换。

[0074] 下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

[0075] 根据本申请，提供了一种采摘机器人，其中，所述采摘机器人包括：主体1、采摘装置2、输送装置3以及移动部4，所述采摘装置2通过所述输送装置3与所述主体1连接，所述主体1包括用于储存果实的储存部13，所述采摘装置2用于采摘果实，并通过所述输送装置3将果实输送至所述储存部13，其中，所述输送装置3为能够相对于所述主体1摆动的柔性结构。

[0076] 使用本申请的采摘机器人，采摘装置2采摘果实后，直接通过输送装置3输送果实到储存部13存储，避免了传统的机械手反复的抬起放下动作，提高了采摘效率，降低了碰落其他果实的风险。

[0077] 本技术方案中，如图1所示，输送装置3可以具有所需的高度，采摘装置2可以安装于输送装置3，以位于采摘机器人的较高位置(例如顶部)。其中，采摘装置2可以具有能够开合的盖体，并且在盖体上可以具有用于切断果实的茎切割装置，采摘装置2可以通过打开盖体，使果实进入其内部，闭合盖体并切断果实的茎，从而完成采摘。输送装置3为可以摆动的柔性结构，该柔性结构可以通过在支撑部分安装弹性件，或者通过其整体使用弹性材料等方式实现，可以将多个牵引线缆连接至输送装置顶部，通过对一个过多个牵引线缆进行拉拽以对输送装置3的摆动姿态进行调整。输送装置3一端与采摘装置2连接，另一端可以包括底座32，通过将底座32与主体1上方的支撑座11连接，以使输送装置3固定于主体1上。输送装置3用于输送果实，果实被采摘装置2拾取后，通过输送装置3将果实输送至储存部13中，其中，输送装置3可以包括柔性地传输导管36，果实可以在该传输导管36内进行输送。

[0078] 通过本技术方案，采摘装置2能够始终位于较高位置，通过调整输送装置2的摆动姿态即可使采摘装置2对准不同的果实，以进行采摘，采摘后果实进入输送装置，通过输送装置输送至储存部13，因此采摘机器人可以在较小的动作下对果实进行输送，不需要像传统机械手采摘方式中机械手反复起落运输果实，大大提高了输送效率，并降低了碰落其他果实的风险。

[0079] 其中，采摘装置2和输送装置3可以采用适当的形式，具体来说：

[0080] 采摘装置2

[0081] 根据本申请，提供了一种采摘装置2，所述采摘装置2包括基座21、上盖22、下盖23、以及切割件25，所述上盖22和下盖23的后端分别与所述基座21转动连接以能够形成打开状态和闭合状态，所述切割件25设置在所述上盖22的前端，并且突出于所述上盖22的下缘，以能够在所述上盖22和下盖23从所述打开状态切换到闭合状态时将果实切割下来。

[0082] 本技术方案中，如图3所示，上盖22和下盖23能够限定内部空间，上盖22和下盖23的后端可通过转轴等方式可旋转地固定在基座21上，以通过旋转使上盖22和下盖23的前端彼此远离，从而将内部空间打开并处于打开状态，此状态下待拾取的果实可以进入打开的空间。通过旋转使上盖22和下盖23的前端彼此靠近，可以闭合上盖22和下盖23，位于上盖22前端的切割件25可以切断果实的茎。其中，切割件25可以是刀片等具有锋利的切割部分的部件，从而使果实与果树分离，使得果实进入采摘装置内部。之后果实可以通过设置于内部空间的喉道26进入输送装置，以对果实进行传送，例如可以通过导管等方式将果实运输至储存位置，从而完成对果实的采摘。采摘过程不需要像传统机械手那样反复抬起、放下机械臂，以将果实从果树转移至储存位置，大大提高了采摘效率并降低了碰落其他果实的风险。

[0083] 上盖22与下盖23的开合可以通过各种适当的形式，以便于拾取果实，根据一个优选的实施方式，所述上盖22与所述基座21铰接于第一铰接点211，所述基座21设置有伸缩装置27，所述伸缩装置27与所述上盖22铰接于第三铰接点213，以通过所述伸缩装置27驱动所述上盖22绕所述第一铰接点211转动。通过本技术方案，伸缩装置27可以为诸如气压杆、液压杆等伸缩装置，其伸缩部分与上盖22后端的第三铰接点213铰接，使伸缩装置27与上盖22形成以第一铰接点211为支点的杠杆，通过伸缩装置27的伸缩带动第三铰接点213围绕第一铰接点211转动，从而控制上盖22与下盖23的开合。

[0084] 为增加上盖22和下盖23的开度，根据一个优选的实施方式，如图4所示，所述下盖23与所述基座21铰接于第二铰接点212，所述上盖22具有围绕所述第一铰接点211设置的第一齿部221，所述下盖23具有围绕所述第二铰接点212设置的第二齿部231，所述第一齿部
221与所述第二齿部231啮合。

[0085] 为提升对果实的采摘效率，根据一个优选的实施方式，如图5所示，采摘装置2包括拾取机构24，所述拾取机构24具有伸展状态和弯曲状态，所述拾取机构24安装于所述下盖23内，在所述伸展状态下，所述拾取机构24能够伸出所述下盖23的前侧，在所述弯曲状态下，所述拾取机构24能够卷收以拾取果实并保持在所述上盖22和所述下盖23的内壁形成的空间中。

[0086] 所述拾取机构24包括固定部241、臂部、爪部242以及驱动部，所述固定部241安装于所述下盖23，所述臂部为可弯曲结构，所述爪部242具有用以捕获果实的齿2421，所述爪部242通过所述臂部连接至所述固定部241，所述驱动部用于驱动所述臂部的弯曲。通过本技术方案，其中齿2421可以具有弯曲的形状，以便于勾住果实。

[0087] 臂部可以为适当的形式，以实现其弯曲和伸展的变形，根据一个优选的实施方式，所述臂部包括多个连接臂243，多个所述连接臂243之间以及所述连接臂243与所述爪部242之间通过连接件244铰接，以实现所述臂部的弯曲。

[0088] 为避免臂部过度弯曲导致果实掉落，根据一个优选的实施方式，所述连接件244具有限位结构，以限制所述连接件244的旋转幅度。

[0089] 拾取机构24可以通过适当的方式，以控制其弯曲，根据一个优选的实施方式，所述拾取机构24包括牵引绳248和弹性件245，所述弹性件245安装于所述爪部242和臂部，抵抗所述连接件244的旋转以使所述臂部朝向伸展状态偏置，所述牵引绳248一端与所述齿2421连接，另一端通过所述驱动部对其进行拉拽，以使所述臂部和爪部242弯曲。其中，为实现类似舌头卷收的动作类型，弹性件245安装的位置可以低于连接件244的旋转轴线(以伸展状态为基准)，例如可以安装于拾取机构24的底部。具体的，弹性件245一端连接爪部242的底部，另一端连接至最接近固定部241的连接臂243的底部，通过弹性件245拉伸形变产生的拉力使连接臂243、爪部242始终保持向伸展状态偏置，当从伸展状态变形至弯曲状态时，爪部242以及连接臂243从上侧卷收，以实现类似卷舌的动作。另外，牵引绳248一端与齿2421连接，另一端连接至驱动部，其中，牵引绳248与爪部242的连接位置高于连接件244的旋转轴线(以伸展状态为基准)，驱动部可以通过例如旋转、牵引等方式对牵引绳248进行拉拽，通过拉拽牵引绳248使爪部242以及连接臂243抵抗弹性件245的弹力，以从伸展状态变形至弯曲状态。

[0090] 驱动部可以为适当的形式，以便于操控牵引绳248，根据一个优选地实施方式，所述驱动部包括旋转驱动器246和卷绕辊247，所述旋转驱动器246驱动所述卷绕辊247转动，所述牵引绳248缠绕于所述卷绕辊247。通过本技术方案，旋转驱动器246通过旋转方向控制牵引绳248的收方，进而控制整个拾取机构24的弯曲和伸展。

[0091] 为了增加拾取机构24的灵活性，根据一个优选的实施方式，连接件244可以具有多个旋转轴线，例如，在具有水平方向旋转轴线的基础上还包括竖直旋转轴线，在此基础上拾取机构24在原有的弯曲伸展变形之外还可以在一定范围内摆动。为控制拾取机构24的动作，可以包括多个牵引绳248分别与多个齿2421连接，例如图5所示的两个牵引绳248，相应的通过多个旋转驱动器246分别对不同的牵引绳248进行操控，以及多个弹性件245可以分别在臂部的下方沿拾取机构24的延伸方向，分别安装于臂部两侧，通过弹性件245的拉力使臂部能够朝伸展方向偏置，通过多个旋转驱动器246分别对不同牵引绳248进行不同程度的拉拽或释放，能够使拾取机构24实现不同的姿态。

[0092] 输送装置3

[0093] 根据本申请的一个方面，提供了一种输送装置，包括底座32、支架、变形机构33以及传输导管，所述传输导管通过所述支架保持，所述支架和所述传输导管为柔性结构，所述支架一端安装于所述底座32并能够相对于所述底座32摆动，所述变形机构33用于控制所述支架的摆动。

[0094] 本技术方案中，如图6所示，该输送装置通过底座32固定，传输导管用于运输果实，通过支架能够使传输导管保持在较高的位置，以便于对较高的果实进行输送，其中，支架为可以摆动的柔性结构，该柔性结构可以通过在支架部分安装弹簧，或者通过支架本身使用弹性材料等方式实现，变形机构33能够控制支架的摆动姿态，以对准不同位置的果实。其中，变形机构33可以通过例如在支架上安装转向机构、在支架不同方位设置液压缸等方式控制支架进行期望的摆动。另外，传输导管通过支架保持，也就是通过支架约束传输导管的位置使得传输导管随动支架，例如，传输导管可以从支架的中空部分穿过，以便与支架随动。优选地，传输导管可以通过多种方式与支架固定，例如传输导管可以仅顶部与支架顶部固定，其他部分位于支架外，或者传输导管可以位于支架内并且也为柔性结构以能够与支架随动。

[0095] 通过本技术方案，支架使传输导管的一端始终能够保持在较高位置，果实直接通过传输导管的该端从高处输送至例如果篮、储存仓等预定位置，针对距离较近的不同位置的果实，仅需通过控制支架摆动即可对准不同的果实，因此输送装置可以在较小的动作下对果实进行输送，不需要像传统机械手采摘方式中机械手反复起落运输果实，大大提高了输送效率，并降低了碰落其他果实的风险。

[0096] 支架可以采用各自适当形式，以具有柔性结构并保持传输导管。根据一个优选的实施方式，所述支架包括堆叠设置的多个支撑单元31，每个所述支撑单元31包括支撑件311和弹性件312，所述弹性件一端与所述支撑件311连接，另一端与相邻的支撑单元31或所述底座32连接。通过堆叠多个支撑单元31，可以使支架通过多个支撑单元31之间的弹性连接形成柔性结构，并能够通过堆叠获得所需的延伸长度。在本技术方案中，弹性件312可以为弹簧、橡胶体等，并且弹性件312可以具有一个或多个，例如，一个弹性件312安装在支撑件311的中心处，或者多个弹性件312安装在支撑件311的周向等均可，只要能够保持支撑件
311平稳不产生偏斜即可，其中，支撑件311可以为轻量化结构，以降低重量，便于操控。

[0097] 为了限制传输导管的移动，根据一个优选的实施方式，如图7所示，所述支撑件311为具有通孔3112的环形体，所述传输导管穿过所述通孔3112。传输导管从每个支撑件311的通孔3112穿过，从上到下穿过所有的支撑单元31，即传输导管安装在支架内部。传输导管可以通过卡箍等方式仅与顶部的支撑件311进行固定，也可以与整个支架中的所有或多个支撑件311进行固定，其中为了能够与支架随动，传输导管可以为例如波纹管的软管。通过本技术方案，传输导管安装于支架内部，避免了传输导管由于晃动碰落其他果实，或挂到枝杈等风险。

[0098] 根据一个优选的实施方式，每个所述支撑单元31包括沿所述环形体的周向均匀分布的多个所述弹性件312。通过本技术方案，多个弹性件312具有相同的弹性系数，周向平均分布的多个弹性件312能够平均的分担支撑件311的重量，每个支撑单元31中的弹性件312的压力相同，多个支撑单元31中的弹性件312与相邻支撑单元31的支撑件311连接，依次堆叠，使每个支撑件311都能够保持平稳不发生偏移。

[0099] 为了防止弹性件312由于形变导致位置相对支撑件311发生偏移，在支撑件311的上、下表面均设置有与弹性件312对应的上限位件313和下限位件314，这些限位件可以为环状凸缘分别使弹性件312的顶部或底部嵌入其中，使弹性件312无法发生位移。

[0100] 根据一个优选的实施方式，多个所述支撑件311的尺寸沿远离所述底座32的方向逐步变小。由于支撑件311承受的压力由高到低逐渐减增加，最高处的支撑件311仅承受其自身的重量，而最底部的支撑件311需要承担整个支架的重量，并且，支架越重受惯性影响其顶部的晃动越大。通过本技术方案，支撑件311的尺寸由低到高逐渐减小，高处的支撑件311尺寸小与低处的尺寸，能够在满足支撑强度的同时，减小其尺寸，大大降低了支架的重量，降低了下方支架所承受的重量，使支架更加稳定。

[0101] 变形机构33可以采用适当方式，以驱动支架摆动。根据一个优选的实施方式，如图6所示，所述变形机构33包括多个驱动器333和与多个所述驱动器333一一对应的多个牵引线缆332，所述驱动器333安装于所述底座32，所述牵引线缆332一端可以通过线缆固定件
315与最顶部的所述支撑件311连接，线缆固定件315可以通过多种形式固定牵引线缆332例如，通过挤压夹紧牵引线缆332等方式，另一端通过所述驱动器333拉拽和释放。通过本技术方案，牵引线缆332一端连接最顶部的支撑件311，多个牵引线缆332平均分布在最顶部的支撑件311的周向固定，为了能使支架向各个方向摆动，至少包括三个驱动器333和与之对应的三个牵引线缆332，同时对一根或多根牵引线缆332进行拉拽，并通过调整对每根牵引线缆332的拉拽幅度会影响支架摆动的方向。其中，通过三根牵引线缆332，且在支撑件311上的固定点两两之间相对中心点的夹角只要小于180°，即可以在360°的方向上调整支架摆动的方向。

[0102] 为了避免牵引线缆332暴露在支架外，导致在支架弯曲时牵引线缆332挂到枝杈等危险，根据一个优选的实施方式，如图6和7所示，所述支撑件311开设有多个线缆通孔3111，所述牵引线缆332穿过所述线缆通孔3111布置。通过本技术方案，牵引线缆332在拉拽过程中被线缆通孔3111限位，不会暴露在支架外，避免了线缆挂到枝杈等危险。

[0103] 驱动器333可以为适当形式，以拉拽和释放牵引线缆332，根据一个优选的实施方式，如图6所示，所述驱动器333为旋转驱动器，所述驱动器333的旋转部安装有绕线辊331，所述牵引线缆332缠绕于所述绕线辊331。通过本技术方案，驱动器333可以为电机，绕线辊331安装在电机的转轴上，牵引线缆332一端固定在绕线辊331上，当驱动器333启动，绕线辊
331随转轴转动，牵引线缆332在绕线辊331上缠绕，对牵引线缆332的另一端进行拉拽，为了保持支架的摆动状态，使绕线辊331能够保持牵引线缆332的拉拽幅度，该电机可以为具有自锁功能的蜗轮减速电机。

[0104] 为了便于对控制支架的摆动，根据一个优选的实施方式，多个所述线缆通孔3111沿所述支撑件311的周向均布。牵引线缆332可以具有多个，相应的驱动器333和线缆通孔3111也与牵引线缆332对应，如图6所示，本技术方案中为四个驱动器333以及四个牵引线缆
332，以及与之匹配的四个线缆通孔3111，当然，还可以布置更多的牵引线缆332和驱动器
333以及线缆通孔3111，以提升对支架的控制精度。由于四个牵引线缆332均匀分布于支撑件的周向上，因此，调整支架摆动姿态时不会出现线缆的力臂过小导致拉拽时支架摆动的灵敏度过高的情况发生。

[0105] 为了使采摘装置2能够灵活调整方向以拾取不同位置的果实，根据一个优选的实施方式，如图1所示，所述采摘装置2通过旋转装置5与所述输送装置3可旋转的连接。本技术方案中，旋转装置5可以例如转台等形式，该旋转装置5可以包括旋转端与固定端，两端分别与采摘装置2的底部与输送装置3的顶部连接，以使采摘装置2能够相对于输送装置3旋转，其中，旋转装置5可以具有通孔，以方便果实从采摘装置2内通过该通孔进入输送装置内。通过本技术方案，采摘装置2不仅可以通过输送装置3的摆动调整位置，还能够通过装转动以进一步调整采摘的方向，增加了灵活性。

[0106] 为了便于输送果实，根据一个优选的实施方式，包括用于输送果实的导管系统，所述采摘装置2通过所述导管系统与所述储存部13连通。本技术方案中，导管系统可以包括多段的导管，可以分别在采摘装置2、输送装置3以及主体1中进行设置，各导管间连通，以使果实能够在采摘装置2到储存部13之间通过导管系统进行输送。

[0107] 在输送果实的过程中，从采摘装置2至主体1的导管系统具有很大的高度差由于重力果实能够自动掉入主体1内，但在主体1内的导管系统趋近于水平，仅通过重力不能将果实输送至储存部13，为便于将果实输送至储存部13，根据一个优选的实施方式，所述主体1内设置有与所述导管系统连通的气流引导装置12，以将果实从所述导管系统输送至所述储存部13。通过本技术方案，气流引导装置12能够产生吸力，可以例如真空机，可以将气流引导装置12安装于储存部13，通过该气流引导装置12能够使导管系统产生负压，以将导管系统中的果实吸入储存部13内。

[0108] 气流引导装置12还可以是其他适当的形式，根据一个优选的实施方式，如图2所示，所述导管系统包括第一管段16和第二管段17，所述气流引导装置12具有气流引导腔以及相对设置在所述气流引导腔两端的用于吸入果实的吸入口121和用于排出果实的排出口122，并且所述第一管段16用于连通所述采摘装置2和所述吸入口121，所述第二管段17用于连通所述排出口122和所述储存部13。本技术方案中，气流引导装置12为无叶风机，其中空的结构使果实能够从其内部穿过。

[0109] 通过本技术方案，该气流引导装置12使导管系统内产生从第一管段16到储存部13的气流，处于第一管段16的果实受到气流的影响从吸入口121经过气流引导腔从排出口进入第二管段17，最终被推入储存部13中。

[0110] 为便于输送装置3的摆动，根据一个优选的实施方式，所述第一管段16包括位于所述输送装置3内的传输导管36，所述传输导管36具有柔性结构。通过本技术方案，传输导管36位于输送装置3内部，在输送装置3摆动的时候，传输导管36能够随动，传输导管36可以为例如波纹管等形式。

[0111] 为避免果实在从采摘装置2输送至主体1的过程中由于高度差过大受到冲击而损坏，根据一个优选的实施方式，所述主体1内部设置有减震装置，所述减震装置用于在果实从输送装置3运送至主体1时降低果实在导管系统内的冲击。在本技术方案中，减震装置可以设置在位于主体1内的一部分导管系统下方，减震装置可以是例如软垫等形式。通过本技术方案，果实从采摘装置2落入主体1时，减震装置能够抵消果实下落的冲击力，避免了果实的损伤。

[0112] 由于采摘装置2和输送装置3具有较大的体积，质量越大其惯性越大，过大的重量会影响对输送装置3的操控性能，为提高输送装置3的操控性，根据一个优选的实施方式，所述采摘装置2和所述输送装置3设置有减重结构。其中，根据采摘装置2和输送装置3的具体形式，可以相应选择减重结构的形式。例如，在图示的实施方式中，采摘装置2的主体部件(例如上盖22、下盖23)可以设置为镂空结构，输送装置3的支撑件311通过设置为环形一方面减轻自重，另一方面能够为输送导管36的设置提供便利。

[0113] 移动部可以为适当的形式，根据一个优选的实施方式，如图1所示，所述移动部具有多个行走机构。本技术方案中，行走机构可以包括多个，例如四个、六个等，成对的位于主体1的两侧，行走机构可以采用各自形式，例如可以包括驱动件、多连杆系统及曲轴构成，通过驱动件使曲轴旋转，带动与曲轴连接的连杆机构进行一系列的运动。各行走机构可以协同控制，以模拟动物的行走，使采摘机器人移动。

[0114] 由于输送装置3和储存部13具有较大的重量，为了使采摘机器人保持稳定，根据一个优选的实施方式，所述输送装置3和储存部13分别位于主体1的沿行走方向的两端。通过该技术方案，输送装置3和储存部13的重量在主体1沿长度方向的中线两侧基本对称，因此在移动过程中不易产生偏移，能够使采摘机器人保持稳定。

[0115] 以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

[0116] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0117] 此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。