CN102672712A - 一种果实采摘机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种果实采摘机械手，包括手部，所述的手臂为三连杆球坐标式手臂，手部包括用于设置在手腕上的支板，支板的前端面的两侧分别铰接有手指及其连接杆，支板上通过其上设置的拉杆驱动机构导向移动装配有拉动手指开合的拉杆，其特征在于，所述的手指的前端的内侧分别设置有凹口朝向相对的圆弧形夹板，本发明的一种果实采摘机械手，由于前段设置的圆弧形夹板，在手指夹持果实时，圆弧形夹板的弧形形状与果实的外形匹配贴合，使果实的外周受力面积大，并且受力均匀，不会出现现有技术中的由于果实局部受力大而碰伤果实的问题。

Description

一种果实采摘机械手
技术领域
本发明属于农业机械领域，涉及一种采摘果实用自动机械上的机械手，尤其涉及采摘外形为圆弧形或是圆形的果实。
背景技术
目前，农业机器人主要应用在移栽、嫁接、喷药、采摘、果实分级等领域，果实采摘作业是水果生产链中最耗时、最费力的一个环节，因此在果实采摘作业中采用机器人作业需要实现果实采摘机器人的自动化和智能化，研究和开发果实采摘智能机器人对于解放劳动力、提高劳动生产率、降低生产成本、保证新鲜果实品质，以及满足作物生长的实时性要求等方面都有重要的意义，在果实采摘机器人系统中，机械手设计是难点，现有的果实采摘机械手如信息技术期刊，2011年第2期，文章编号为1009-2552（2011）02-0072-03，名称为“六自由度果实采摘机械手控制系统的设计”，期刊内容公开了一种机械手，包括基座、手臂、手腕、手部四个部分，所述的手臂为三连杆球坐标式手臂，基座上设置有驱动手臂转动的手臂转动机构，其手臂的连杆上设置有用于驱动手臂上两个连杆摆动的手臂摆动装置，手腕处设置有用于驱动手腕转动的手腕驱动装置，手部包括手指部分及驱动手指开合的驱动机构，但是由于考虑到果实的生物特性、机械特性和理化特性，使得该结构的机械手通用性比较差，这种结构的手指在夹持带有圆弧形的果实时，由于果实受力面积小，受的力大，容易将果实夹伤，果实与梗易分离的果实时，只需要将果实向外侧轻轻一拽即可将果实与梗分离，在该结构的手指拽取果实时，容易将果皮撕伤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采摘圆弧形或圆形果实时不易碰伤果实的果实采摘机械手。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种果实采摘机械手，包括手部，所述的手臂为三连杆球坐标式手臂，手部包括用于设置在手腕上的支板，支板的前端面的两侧分别铰接有手指及其连接杆，支板上通过其上设置的拉杆驱动机构导向移动装配有拉动手指开合的拉杆，所述的手指的前端的内侧分别设置有凹口朝向相对的圆弧形夹板。
所述的圆弧形夹板的内侧壁上黏贴有缓冲材料。
所述的手指连接杆与手指分体且铰接连接设置，手指连接杆的下端铰接在支板上，所述的拉杆与两侧的手指之间分别设置有拉杆连接杆，拉杆连接杆的两端分别与拉杆及手指铰接。
所述的拉杆的驱动机构包括与所述拉杆固定连接的滑动装配在支板上设置的凹槽内的齿条，齿条上设置有与之啮合的齿轮，支板上设置有驱动齿轮转动的带自锁功能的手部减速电机。
本发明的一种果实采摘机械手，由于前段设置的圆弧形夹板，在手指夹持果实时，圆弧形夹板的弧形形状与果实的外形匹配贴合，使果实的外周受力面积大，并且受力均匀，不会出现因为现有技术中的由于果实局部受力大而碰伤果实。
进一步，黏贴有缓冲材料，进一步缓冲了果实外周的力。
进一步，手指与手指连接杆分体铰接连接，能够轻松的摘取果实与梗易分离的果实。
进一步，所述的拉杆通过齿轮齿条结构驱动，结构简单。
附图说明
图1是本发明的实施例的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的立体图。
具体实施方式
一种果实采摘机械手的实施例，如图1-3所示，包括基座1、手臂2、手腕3、手部4四个部分，手部4包括设置在手腕3上的支板9，支板9的前端面的两侧分别铰接有手指连接杆5，手指连接杆5的上端分别铰接有手指40，手指40的前端的内侧分别设置有凹口朝向内侧的圆弧形夹板41，圆弧形夹板41的内侧壁上黏贴有尼龙（或橡胶），手指40的中部分别铰接有拉杆连接杆42，两个拉杆连接杆42的末端铰接有拉动拉杆连接杆以驱动手指40开合的拉杆43，支板9的前端面上于其中间位置设置有驱动拉杆43移动的拉杆驱动机构，拉杆的驱动机构包括与拉杆43的下端粘接的滑动装配在支板9上设置的凹槽内的齿条8，齿条8上设置有与之啮合的齿轮7，支板9上设置有驱动齿轮7转动的带自锁功能的手部减速电机6，手腕3上设置有驱动手腕转动的手腕舵机30，手臂2为设置在手腕3与基座1之间的三连杆球坐标式手臂，其包括与手腕3固定连接的第一连杆24，与第一连杆24铰接的第二连杆23、与第二连杆23铰接的第三连杆22，第三连杆22上设置有驱动第二连杆23绕第三连杆22摆动的第二舵机25，第二连杆23上设置有驱动第一连杆24绕第二连杆23摆动的第一舵机26，基座1包括通过螺栓10固定设置的上、下两块底板11和17，基座1上设置有驱动手臂2整体转动的手臂转动机构，所述的手臂转动机构包括下底板17上设置有输出轴上带有主动齿轮14的减速电机16，上下底板之间转动装配有从动轴15，从动轴15上设置有与主动齿轮15啮合传动的从动齿轮18，从动轴15的上端伸出上底板与手臂的第三连杆22固定连接，所述的第一、二舵机及手腕舵机及减速电机转动的角度均由PWM信号控制。
上述的实施例在使用时，减速电机16启动，带动齿轮14转动，齿轮14和齿轮19啮合传动，轴15在齿轮19带动下转动，进而带动手臂2整体转动，第二舵机25在控制信号作用下启动带动连杆23沿舵机25的电机轴摆动，第一舵机26在控制信号作用启动带动连杆24沿舵机26的电机轴摆动，舵机30在控制信号作用下启动带动手腕3沿舵机30的电机轴转动，调整番茄机械手的位置，以达到圆弧形夹板41抓取果实的合适位置，齿轮7在带自锁装置的手部减速电机6转动下带动齿条8的移动，齿条8带动拉杆43向上移动，通过拉杆43的移动带动拉杆连接杆运动，以实现手指40的张开，在将圆弧形夹板41放到果实的两侧时，手部减速电机反转，驱动齿轮带动齿条向下移动，以抓取果实，果实在被手指紧紧握住时，手腕舵机30在控制信号的作用下转动360°，使果实与梗脱离，在通过第一、二舵机及手腕舵机按上述操驱动手部，使手部达到指定位置或盛果实的容器，手部重复上述手指张开动作，将果实放下结束单个果实的抓取和放下过程，依次过程的重复，可完成全部成熟的果实的摘取工作，根据实际需要，可增加齿条8的长度来增加爪4的张开角度。
在其它的实施例中，所述的手指及其连接杆还可以一体成型弯折设置。
在其它的实施例中，所述的拉杆驱动机构还可以为由电机带动的丝杠，拉杆固定设置在与丝杠螺纹传动的套筒上。

Claims (4)

1.一种果实采摘机械手，包括手部，所述的手臂为三连杆球坐标式手臂，手部包括用于设置在手腕上的支板，支板的前端面的两侧分别铰接有手指及其连接杆，支板上通过其上设置的拉杆驱动机构导向移动装配有拉动手指开合的拉杆，其特征在于，所述的手指的前端的内侧分别设置有凹口朝向相对的圆弧形夹板。
2.根据权利要求1所述的果实采摘机械手，其特征在于，所述的圆弧形夹板的内侧壁上黏贴有缓冲材料。
3.根据权利要求1所述的果实采摘机械手，其特征在于，所述的手指连接杆与手指分体且铰接连接设置，手指连接杆的下端铰接在支板上，所述的拉杆与两侧的手指之间分别设置有拉杆连接杆，拉杆连接杆的两端分别与拉杆及手指铰接。
4.根据权利要求1所述的果实采摘机械手，其特征在于，所述的拉杆的驱动机构包括与所述拉杆固定连接的滑动装配在支板上设置的凹槽内的齿条，齿条上设置有与之啮合的齿轮，支板上设置有驱动齿轮转动的带自锁功能的手部减速电机。
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