CN104838809B - 一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业机器人领域的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,包括欠驱动手指机构Ⅰ、仰俯驱动机构Ⅱ、伸缩驱动机构Ⅲ、剪枝机构Ⅳ、手掌支撑盘、手指驱动电机连接盘和腕部连接卡盘;3套欠驱动手指机构Ⅰ均布在手掌支撑盘上;手掌支撑盘与手指驱动电机连接盘固定连接;所述手指驱动电机连接盘与腕部连接卡盘固定连接,腕部连接卡盘与机器臂的腕部连接;仰俯驱动机构Ⅱ和伸缩驱动机构Ⅲ驱动剪枝机构Ⅳ仰俯和伸缩,剪枝机构实现剪刀动作;本发明扩大了使用范围和使用灵活性,可以获得较高的采摘成功率,并减小对植株和果实的机械损伤;可以实现类球形果实或成簇生长果实的采摘,具有果实形状自适应能力和接触力可控的特点。

Description

一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置
技术领域
本发明涉及农业机器人领域,具体涉及一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置。
背景技术
水果和蔬菜是人类生活中必不可少的食物,种植面积大产量高。果蔬收获的季节性强,依靠人工判断果实成熟程度并实施采摘,费时费力,有时需登高采摘,具有一定危险性,采摘成本约占生产成本的50%左右。果实采摘机器人属于收获类农业机器人,按果实不同,比如番茄、苹果、柑桔、黄瓜、茄子、西瓜、甜瓜、甘蓝、草莓、葡萄等,其采摘系统也不同。末端执行器是果实采摘机器人的核心执行部件,不同的果实往往需要不同的末端执行器或采摘装置,造成采摘装置的通用性差,其应用范围受到限制。欠驱动多指手式采摘装置是在灵巧多指手和人手运动机理研究基础上提出的一类末端执行器,可以实现两种抓取模式:精确捏取和包络抓取,前者适用于捏紧果实近端果柄后再切断远端果柄,如葡萄等束状生长水果,后者适用于抓住果实后再切断或拧断果柄,如苹果、番茄等类球形水果以及茄子、黄瓜等长条形水果。显而易见,欠驱动多指手式采摘装置的通用性很强,能覆盖常见的多种果实采摘。为此,本发明针对类球形果实(如苹果、番茄)或成簇生长的果实(如葡萄、樱桃番茄)的柔性采摘而设计,协调采摘装置通用性、灵活性和成本之间的矛盾问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,可以实现类球形果实或成簇生长果实的采摘,具有果实形状自适应能力和接触力可控的特点。
本发明的技术方案是:一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,包括欠驱动手指机构Ⅰ、仰俯驱动机构Ⅱ、伸缩驱动机构Ⅲ、剪枝机构Ⅳ、手掌支撑盘和手指驱动电机连接盘;
所述欠驱动手指机构Ⅰ与所述手掌支撑盘固定连接,所述手掌支撑盘通过手掌连接板与所述手指驱动电机连接盘固定连接;所述欠驱动手指机构Ⅰ包括步进电机A,所述步进电机A固定在所述手指驱动电机连接盘下面;所述欠驱动手指机构Ⅰ与移动滑块A铰接,所述步进电机A的输出轴上设有连接键A,所述连接键A与所述步进电机A的输出轴螺纹连接,所述移动滑块A固定在连接键A上,所述移动滑块A与所述手掌连接板移动副连接;
所述仰俯驱动机构Ⅱ包括步进电机B、下导轨连接板、仰俯连杆和电机摆动板;所述步 进电机B固定在所述手指驱动电机连接盘上面,所述导轨连接板固定连接在所述手指驱动电机连接盘下面;所述手指驱动电机连接盘下面固定有摆动连接座,所述电机摆动板一端与所述摆动连接座转动副连接,另一端与所述仰俯连杆铰接,所述仰俯连杆的另一端与移动滑块B铰接,所述步进电机B的输出轴上设置有连接键B,所述连接键B与所述步进电机B的输出轴螺纹连接,所述移动滑块B固定在所述连接键B上,所述移动滑块B与所述下导轨连接板移动副连接;
所述伸缩驱动机构Ⅲ包括电机固定板、步进电机C、固定导轨和移动底板,所述电机固定板一端与所述电机摆动板固定连接,另一端与所述固定导轨固定连接,所述步进电机C固定在电机固定板上,所述步进电机C的输出轴上设置有连接键C,所述连接键C与所述步进电机C的输出轴螺纹连接,所述移动滑块C的一端固定在所述连接键C上,另一端固定在所述移动底板上,所述固定导轨和所述移动底板移动副连接;
所述剪枝机构Ⅳ包括步进电机D、剪刀传动机构T和刀片,所述步进电机D固定在所述移动底板上,所述刀片与所述移动底板销轴连接,所述步进电机D通过所述剪刀传动机构T与所述刀片连接。
上述方案中,所述欠驱动手指机构Ⅰ包括近指节、中指节、远指节和连杆机构L;所述近指节、所述中指节和所述远指节依次串联铰接;
所述连杆机构L包括第一连杆、第一摆杆、第二连杆、第二摆杆、第三连杆和远指节;所述第一连杆的一端与所述移动滑块A铰接,另一端与所述第一摆杆铰接,所述第一摆杆和所述近指节通过近指节固定座同轴铰接,所述近指节固定座与所述手掌支撑盘固接;所述第二连杆的一端与所述第一摆杆铰接,另一端与所述第二摆杆铰接,所述第二摆杆和所述中指节同轴铰接;所述第三连杆的一端与所述第二摆杆铰接,另一端与所述远指节铰接。
进一步的,所述第二连杆和所述第二摆杆铰接处的扭簧销轴A上设置扭簧A;所述第三连杆和所述远指节铰接处的扭簧销轴B上设置扭簧B。
进一步的,所述近指节固定座的端部设置近指节运动终止限位块,所述近指节的端部设置限制中指节运动终止限位块,所述中指节的端部设置限制远指节运动终止限位块。
上述方案中,所述欠驱动手指机构Ⅰ的数量为3套,3套所述欠驱动手指机构Ⅰ均布在手掌支撑盘上。
进一步的,每套所述欠驱动手指机构Ⅰ连接1个步进电机A。
上述方案中,所述远指节上的传感器连接通孔里安装压力式传感器。
上述方案中,所述剪刀传动机构T包括锥齿轮A、锥齿轮B、移动螺母、销轴滑块、双向螺杆、伸缩滑杆和固定导杆;
所述步进电机D输出轴端与所述锥齿轮A固接,所述双向螺杆固定在所述移动底板上,所述双向螺杆与所述移动螺母螺旋副连接,所述锥齿轮B与所述双向螺杆固接,所述锥齿轮A与所述锥齿轮B齿轮副连接;所述移动螺母与所述固定导杆移动副连接,所述固定导杆固定在所述移动底板上;所述移动螺母与所述销轴滑块销轴连接,所述伸缩滑杆与所述销轴滑块移动副连接,所述伸缩滑杆和所述刀片固接。
上述方案中,所述手掌支撑盘的中心固定设置手掌吸盘。
上述方案中,还包括腕部连接卡盘;所述手指驱动电机连接盘通过卡盘连接板与所述腕部连接卡盘固接。
本发明的有益效果是:
1、采用欠驱动手指机构,并使用扭簧作为限制机构,使之具有包络抓取功能
所述欠驱动手指机构Ⅰ采用3级串联式连杆机构L在所述扭簧和所述限位块的配合下,由1个所述步进电机A驱动所述连杆机构L,根据果实与所述近指节、所述中指节、所述远指节的接触位置,所述欠驱动手指机构Ⅰ自动形成适应果实形状的构型。
2、根据果实外形特点,在所述手掌支撑盘上均布3套完全相同的所述欠驱动手指机构Ⅰ形成欠驱动三指手,可以提高抓取动作的稳定性,既可以进行力封闭抓取也可以进行形封闭抓取,提高了抓取灵活性和成功率。
3、3套完全相同的所述欠驱动手指机构Ⅰ分别由3个所述步进电机A独立驱动,使其适合抓取类球形果实(如苹果、番茄)或成簇生长的果实(如葡萄、樱桃番茄),增强了整个手爪的灵活性和形状自适应能力。
4、考虑到果实采摘的易损伤性,3套所述欠驱动手指机构Ⅰ的在所述远指节上安装所述压力式传感器,用来感知果实接触力,避免过大的接触力将果实损伤。
5、所述手掌支撑盘的中心固定设置手掌吸盘可进一步降低对果实的损伤。
6、该装置通过所述腕部连接卡盘与机械臂的腕部连接。
7、该装置可实现两种工作模式:一种是果梗位置可以被定位的情况,比如采用已有的机器人的视觉定位系统进行定位,所述剪枝机构的刀片在所述仰俯驱动机构Ⅱ和所述伸缩驱动机构Ⅲ的作用下到达预定果梗位置将果梗剪断;另一种是果梗位置不能被定位的情况,所述剪枝机构Ⅳ、所述仰俯驱动机构Ⅱ和所述伸缩驱动机构Ⅲ保持初始位置不动作,由机械臂腕部转动所述腕部连接卡盘使所述欠驱动手指机构Ⅰ扭转将果梗拧断。两种采摘模式交替使用扩大了整个装置的使用范围和使用灵活性,可以获得较高的采摘成功率,并减小对植株和果实的机械损伤。
附图说明
图1是一个实施例的欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置轴测图。
图2是一个实施例的欠驱动手指机构Ⅰ结构示意图。
图3是一个实施例的仰俯驱动机构Ⅱ和所述伸缩驱动机构Ⅲ轴测图。
图4是一个实施例的剪枝机构Ⅳ的结构示意图。
图5是一个实施例的手指驱动电机连接盘的结构示意图。
图6是一个实施例的腕部连接卡盘的结构示意图。
图7是一个实施例的手掌支撑盘和近指节固定座的结构示意图。
图8是一个实施例的手掌连接板的结构示意图。
图9是一个实施例的移动滑块C的结构示意图。
图10是一个实施例的近指节的结构示意图。
图11是一个实施例的远指节的结构示意图。
图12是一个实施例的移动螺母的结构示意图。
图13是一个实施例的销轴滑块的结构示意图。
图中,1、腕部连接卡盘;101、第一通孔;2、下导轨连接板;3、卡盘连接板;4、步进电机A;401、连接键A;5、手指驱动电机连接盘;501、第二通孔;502、第三通孔;503、第四通孔;504、第五通孔;6、移动滑块A;7、第一连杆;8、第一摆杆;9、第二连杆;10、扭簧A;11、第二摆杆;12、第三连杆;13、扭簧B;14、远指节;1401、第六通孔;15、近指节;1501、中指节运动终止限位块;16、中指节;1601、远指节运动终止限位块;17、手掌吸盘;18、步进电机B;1801、连接键B;19、手掌连接板;1901、第七通孔;1902、第八通孔;1903、滑道;20、仰俯连杆;21、电机摆动板;22、伸缩连接板;23、步进电机C;2301、连接键C;24、移动滑块B;25、移动底板;2501、圆形导杆套环;2502、第九通孔;2503、第十通孔;2504、刀片连接杆;26、步进电机D;27、剪刀电机固定座;28、移动滑块C;2801、移动滑杆;29、手掌支撑盘;2901、支撑臂;2902、第十一通孔;30、近指节固定座;3001、近指节运动终止限位块;31、摆动连接座;32、固定导轨;3201、圆形导杆;33、压力式传感器;34、锥齿轮A;35、锥齿轮B;36、移动螺母;3601、第十二通孔;3602、第十三通孔;3603、销轴滑块连接孔;37、销轴滑块;3701、销轴;3702、第十四通孔;38、双向螺杆;39、伸缩滑杆;3901、第十五通孔;40、刀片;4001、把手;41、电机固定板;42、固定导杆;43、扭簧销轴A;44、扭簧销轴B;45、销轴。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、 “底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示,一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,包括欠驱动手指机构Ⅰ、仰俯驱动机构Ⅱ、伸缩驱动机构Ⅲ、剪枝机构Ⅳ、手掌支撑盘29、手指驱动电机连接盘5和腕部连接卡盘1。
所述手掌支撑盘29通过手掌连接板19与所述手指驱动电机连接盘5固定连接,具体为所述手掌连接板19通过第七通孔1901(如图8所示)与所述手掌支撑盘29固定连接,所述手掌连接板19通过第八通孔1902与所述手指驱动电机连接盘5的第四通孔503固定连接,如图5所示。
所述手指驱动电机连接盘5通过卡盘连接板3与所述腕部连接卡盘1的第一通孔101(如图6所示)固定连接。
如图2所示,所述欠驱动手指机构Ⅰ包括近指节15、中指节16、远指节14、连杆机构L和步进电机A4。
所述近指节15、所述中指节16和所述远指节14依次串联铰接。
所述连杆机构L包括第一连杆7、第一摆杆8、第二连杆9、第二摆杆11、第三连杆12和远指节14;所述第一连杆7的一端与所述移动滑块A6铰接,另一端与所述第一摆杆8铰接,所述第一摆杆8和所述近指节15通过近指节固定座30同轴铰接,所述近指节固定座30与所述手掌支撑盘29固接;所述第二连杆9的一端与所述第一摆杆8铰接,另一端与所述第二摆杆11铰接,所述第二摆杆11和所述中指节16同轴铰接;所述第三连杆12的一端与所述第二摆杆11铰接,另一端与所述远指节14铰接。
所述第二连杆9和所述第二摆杆11铰接处的扭簧销轴A43上设置扭簧A10;所述第三连杆12和所述远指节14铰接处的扭簧销轴B44上设置扭簧B13。
所述步进电机A4通过第二通孔501固定在所述手指驱动电机连接盘5下面;所述步进电机A4的输出轴上设有连接键A401,所述连接键A401与所述步进电机A4的输出轴螺纹连接,所述移动滑块A6固定在连接键A401上,所述移动滑块A6与所述手掌连接板19上的滑道1903移动副连接。
所述近指节固定座30的端部设置近指节运动终止限位块3001,所述近指节15的端部设置限制中指节运动终止限位块1501(如图10所示),所述中指节16的端部设置限制远指节运动终止限位块1601。
所述欠驱动手指机构Ⅰ的数量为3套,3套所述欠驱动手指机构Ⅰ均布在所述手掌支撑盘29的支撑臂2902上。根据果实外形特点,在所述手掌支撑盘29上均布3套完全相同的欠驱动手指机构Ⅰ形成欠驱动三指手,可以提高抓取动作的稳定性,既可以进行力封闭抓取也可以进行形封闭抓取,提高了抓取灵活性和成功率。
每套所述欠驱动手指机构Ⅰ连接1个步进电机A4。
所述远指节14上的第六通孔1401里安装压力式传感器33,用来感知果实接触力,避免过大的接触力将果实损伤,如图11所示。
所述手掌支撑盘29的第十一通孔2902固定设置手掌吸盘17,可进一步降低对果实的损伤。
所述腕部连接卡盘1与机械臂的腕部连接,当该发明随同机械臂被导引到目标位置时,所述欠驱动三指手的步进电机A4接受指令正转,所述步进电机A4输出轴上的移动滑块A6通过所述第一连杆7驱动所述第一摆杆8摆动。此时,所述近指节15、所述中指节16、所述远指节14以及相连的所述第一摆杆8、第二连杆9、第二摆杆11和第三连杆12可以看做是刚性为一体,随同所述第一摆杆8一起摆动。所述步进电机A4继续转动,所述近指节15接触果实,视作固定。所述中指节16、远指节14以及相连的第二摆杆11和第三连杆12可以 看做是刚性为一体,所述第一摆杆8通过所述第二连杆9带动所述第二摆杆11绕所述近指节15与所述中指节16的铰链点处摆动,在所述扭簧A10的配合下,所述中指节16接触到果实。此时,所述中指节16又视作固定,所述步进电机A4继续转动,所述第二摆杆11通过所述第三连杆12带动所述远指节14绕所述中指节16与所述远指节14的铰链点处摆动,在所述扭簧B13的配合下,所述远指节14接触到果实。这样,每套所述欠驱动手指机构Ⅰ均完成上述动作,与果实至少形成3点接触、最多形成9点接触,保证了抓取动作的稳定性。3套所述欠驱动手指机构Ⅰ单独控制,与果实的接触位置不同,其构型也不同,增强了适应果实外形不规则的能力。当该发明随同机械臂到达卸果位置时,所述步进电机A4接受指令反转,在所述扭簧A10、所述扭簧B13和指节限位块的配合下,所述近指节15、中指节16和远指节14逐渐回到初始位置,所述欠驱动三指手实现放开果实动作。
如图3所示,所述仰俯驱动机构Ⅱ包括步进电机B18、下导轨连接板2、仰俯连杆20和电机摆动板21;所述步进电机B18通过第三通孔502固定在所述手指驱动电机连接盘5上面,所述导轨连接板2固定连接在所述手指驱动电机连接盘5下面;所述电机摆动板21一端与所述手指驱动电机连接盘5的摆动连接座31转动副连接,另一端与所述仰俯连杆20铰接;所述摆动连接座31通过第五通孔504固定在所述手指驱动电机连接盘5下面;所述仰俯连杆20的另一端与移动滑块B24铰接,所述移动滑块B24固定在所述步进电机B18输出轴的连接键B1801上,所述移动滑块B24与所述下导轨连接板2移动副连接,通过所述仰俯连杆20驱动所述电机摆动板21摆动。
所述伸缩驱动机构Ⅲ包括电机固定板41、伸缩连接板22、步进电机C23、固定导轨32和移动底板25,所述电机固定板41的一端与所述电机摆动板21固定连接,另一端与所述固定导轨32固定连接,所述伸缩连接板22一端与所述电机摆动板21固定连接,另一端与所述固定导轨32连接,所述步进电机C23固定在电机固定板41上,所述步进电机C23的输出轴上设置有连接键C2301,所述连接键C2301与所述步进电机C23的输出轴螺纹连接,所述移动滑块C28的一端固定在所述连接键C2301上,另一端固定在所述移动底板25上,所述移动底板25的圆形导杆套环2501与所述固定导轨32的圆形导杆3201移动副连接。所述移动滑块C28的移动滑杆2801(如图9所示)在所述步进电机C23的驱动下带动所述移动底板25滑动。当所述步进电机B18和所述步进电机C23分别接受指令正转或反转,所述仰俯驱动机构Ⅱ和所述伸缩驱动机构Ⅲ可以整体带动所述剪枝机构Ⅳ相对所述手指驱动电机连接盘5进行仰俯和伸缩动作,使所述刀片40对准切断果梗使果实和果梗分离。
如图4所示,所述剪枝机构Ⅳ包括步进电机D26、剪刀传动机构T和刀片40,所述步进电机D26通过剪刀电机固定座27固定在所述移动底板25上,所述刀片40与所述移动底板 25的刀片连接杆2504通过销轴45连接,所述步进电机D26通过所述剪刀传动机构T与所述刀片40连接。
所述剪刀传动机构T包括锥齿轮A34、锥齿轮B35、移动螺母36、销轴滑块37、双向螺杆38、伸缩滑杆39和固定导杆42。
所述步进电机D26输出轴端与所述锥齿轮A34固接,所述双向螺杆38通过第九通孔2502固定在所述移动底板25上,所述双向螺杆38通过第十二通孔3601(如图12所示)与所述移动螺母36螺旋副连接,所述锥齿轮B35与所述双向螺杆38固接,所述锥齿轮A34与所述锥齿轮B35齿轮副连接;所述固定导杆42通过第十三通孔3602与所述移动螺母36移动副连接,所述固定导杆42通过第十通孔2503固定在所述移动底板25上,为所述移动螺母36提供移动导轨;所述销轴滑块37的销轴3701(如图13所示)通过销轴滑块连接孔3603与所述移动螺母36销轴连接,所述伸缩滑杆39通过第十四通孔3702与所述销轴滑块37移动副连接,所述伸缩滑杆39通过第十五通孔3901与所述刀片40的把手4001固接。当所述步进电机D26接受指令进行正转或反转,固结在所述步进电机D26输出轴端的锥齿轮A34与固结在所述双向螺杆38上的锥齿轮B35形成啮合传动,带动所述双向螺杆38旋转使所述移动螺母36沿着所述双向螺杆38同时靠近或者同时背离所述锥齿轮B35,通过与所述移动螺母36铰接的销轴滑块37使所述伸缩滑杆39相对滑动的同时,带动所述刀片40绕所述销轴45处摆动,实现剪切动作。
本发明可实现两种工作模式:一种是果梗位置可以被定位的情况,比如采用视觉定位,剪枝机构Ⅳ的剪刀40在所述仰俯驱动机构Ⅱ和所述伸缩驱动机构Ⅲ的驱动下到达预定果梗位置将果梗剪断。另一种是果梗位置不能被定位的情况,所述剪枝机构Ⅳ、所述仰俯驱动机构Ⅱ和所述伸缩驱动机构Ⅲ不动作,由机械臂腕部往复转动所述腕部连接卡盘1使所述欠驱动手指机构Ⅰ扭转将果梗拧断。两种采摘模式交替使用扩大了整个装置的使用范围和使用灵活性,可以获得较高的采摘成功率,并减小对植株和果实的机械损伤。
所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,包括欠驱动手指机构Ⅰ、仰俯驱动机构Ⅱ、伸缩驱动机构Ⅲ、剪枝机构Ⅳ、手掌支撑盘(29)和手指驱动电机连接盘(5);
所述欠驱动手指机构Ⅰ与所述手掌支撑盘(29)固定连接,所述手掌支撑盘(29)通过手掌连接板(19)与所述手指驱动电机连接盘(5)固定连接;所述欠驱动手指机构Ⅰ包括步进电机A(4),所述步进电机A(4)固定在所述手指驱动电机连接盘(5)下面;所述欠驱动手指机构Ⅰ与移动滑块A(6)铰接,所述步进电机A(4)的输出轴上设有连接键A(401),所述连接键A(401)与所述步进电机A(4)的输出轴螺纹连接,所述移动滑块A(6)固定在连接键A(401)上,所述移动滑块A(6)与所述手掌连接板(19)移动副连接;
所述仰俯驱动机构Ⅱ包括步进电机B(18)、下导轨连接板(2)、仰俯连杆(20)和电机摆动板(21);所述步进电机B(18)固定在所述手指驱动电机连接盘(5)上面,所述导轨连接板(2)固定连接在所述手指驱动电机连接盘(5)下面;所述手指驱动电机连接盘(5)下面固定有摆动连接座(31),所述电机摆动板(21)一端与所述摆动连接座(31)转动副连接,另一端与所述仰俯连杆(20)铰接,所述仰俯连杆(20)的另一端与移动滑块B(24)铰接,所述步进电机B(18)的输出轴上设置有连接键B(1801),所述连接键B(1801)与所述步进电机B(18)的输出轴螺纹连接,所述移动滑块B(24)固定在所述连接键B(1801)上,所述移动滑块B(24)与所述下导轨连接板(2)移动副连接;
所述伸缩驱动机构Ⅲ包括电机固定板(41)、步进电机C(23)、固定导轨(32)和移动底板(25),所述电机固定板(41)一端与所述电机摆动板(21)固定连接,另一端与所述固定导轨(32)固定连接,所述步进电机C(23)固定在电机固定板(41)上,所述步进电机C(23)的输出轴上设置有连接键C(2301),所述连接键C(2301)与所述步进电机C(23)的输出轴螺纹连接,移动滑块C(28)的一端固定在所述连接键C(2301)上,另一端固定在所述移动底板(25)上,所述固定导轨(32)和所述移动底板(25)移动副连接;
所述剪枝机构Ⅳ包括步进电机D(26)、剪刀传动机构T和刀片(40),所述步进电机D(26)固定在所述移动底板(25)上,所述刀片(40)与所述移动底板(25)销轴连接,所述步进电机D(26)通过所述剪刀传动机构T与所述刀片(40)连接。
2.根据权利要求1所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,所述欠驱动手指机构Ⅰ包括近指节(15)、中指节(16)、远指节(14)和连杆机构L;
所述近指节(15)、所述中指节(16)和所述远指节(14)依次串联铰接;
所述连杆机构L包括第一连杆(7)、第一摆杆(8)、第二连杆(9)、第二摆杆(11)、第三连杆(12)和远指节(14);所述第一连杆(7)的一端与所述移动滑块A(6)铰接,另一端与所述第一摆杆(8)铰接,所述第一摆杆(8)和所述近指节(15)通过近指节固定座(30)同轴铰接,所述近指节固定座(30)与所述手掌支撑盘(29)固接;所述第二连杆(9)的一端与所述第一摆杆(8)铰接,另一端与所述第二摆杆(11)铰接,所述第二摆杆(11)和所述中指节(16)同轴铰接;所述第三连杆(12)的一端与所述第二摆杆(11)铰接,另一端与所述远指节(14)铰接。
3.根据权利要求2所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,所述第二连杆(9)和所述第二摆杆(11)铰接处的扭簧销轴A(43)上设置扭簧A(10);所述第三连杆(12)和所述远指节(14)铰接处的扭簧销轴B(44)上设置扭簧B(13)。
4.根据权利要求2所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,所述近指节固定座(30)的端部设置近指节运动终止限位块(3001),所述近指节(15)的端部设置限制中指节运动终止限位块(1501),所述中指节(16)的端部设置限制远指节运动终止限位块(1601)。
5.根据权利要求1或2所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,所述欠驱动手指机构Ⅰ的数量为3套,3套所述欠驱动手指机构Ⅰ均布在手掌支撑盘(29)上。
6.根据权利要求1或2所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,每套所述欠驱动手指机构Ⅰ连接1个步进电机A(4)。
7.根据权利要求2所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,所述远指节(14)上的传感器连接通孔(1401)里安装压力式传感器(33)。
8.根据权利要求1所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,所述剪刀传动机构T包括锥齿轮A(34)、锥齿轮B(35)、移动螺母(36)、销轴滑块(37)、双向螺杆(38)、伸缩滑杆(39)和固定导杆(42);
所述步进电机D(26)伸出轴端与所述锥齿轮A(34)固接,所述双向螺杆(38)固定在所述移动底板(25)上,所述双向螺杆(38)与所述移动螺母(36)螺旋副连接,所述锥齿轮B(35)与所述双向螺杆(38)固接,所述锥齿轮A(34)与所述锥齿轮B(35)齿轮副连接;所述移动螺母(36)与所述固定导杆(42)移动副连接,所述固定导杆(42)固定在所述移动底板(25)上;所述移动螺母(36)与所述销轴滑块(37)销轴连接,所述伸缩滑杆(39)与所述销轴滑块(37)移动副连接,所述伸缩滑杆(39)和所述刀片(40)固接。
9.根据权利要求1所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,所述手掌支撑盘(29)的中心固定设置手掌吸盘(17)。
10.根据权利要求1所述的一种欠驱动三指手式果蔬柔性采摘装置,其特征在于,还包括腕部连接卡盘(1);所述手指驱动电机连接盘(5)通过卡盘连接板(3)与所述腕部连接卡盘(1)固接。
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