CN108312168A - 欠驱动水果采摘机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种欠驱动水果采摘机械手，包括机械爪、滑动管、电动推杆、收集管；所述收集管空套在滑动管外，电动推杆的一端与收集管固定连接，电动推杆的另一端与滑动管固定连接，机械爪包括内侧骨和外侧骨等，内侧骨由依次铰接的长关节、第一内侧关节、第二内侧关节以及内侧连接关节组成；所述外侧骨由依次铰接的第一、第二、第三外侧关节以及外侧连接关节组成；第一外侧关节的外端与长关节的中部铰接；内侧连接关节的下端铰接在滑动管上，外侧连接关节的下端安装在收集管上。本发明利用铰链、欠驱动连杆机构的巧妙组合，通过电动推杆的伸缩，实现了欠驱动水果采摘机械手的张开与合拢，可以采摘多类不同大小的水果，提高了采摘效率。

Description

欠驱动水果采摘机械手
技术领域
本发明涉及水果采摘辅助设备中采摘机械手设计技术领域，尤其是可采摘各类不同大小、外形不规则水果的欠驱动水果采摘机械手。
背景技术
水果采摘机械手是辅助人工采摘水果、提高工作效率的一种辅助性工具。随着社会经济的快速发展，生活水平的日益改善，水果大量生产和投放市场，丰富了人民的膳食品种，提高了人民的生活质量。而我国大多地区在水果采摘上依然主要靠人工，因此具有合理结构、提高采摘效率并能保证水果质量的水果采摘机械手成为了一种首要工具。当前市场上水果采摘机械手种类繁多，有些增加了图像识别功能，提高了功能性。但就采摘机械手抓取方式来讲，目前市场上主要有抓取式水果采摘机械手和刀剪式水果采摘机械手两种，具体如下。
(1)抓取式水果采摘机械手。申请号为201510401026.1的发明专利是一种刚柔混合结构的欠驱动机械手，是一个抓取式水果采摘机械手，其采摘方式通过向手指充气使得手指鼓起从而将果实抓取；主要功能是柔性的机械手手指与果实接触为柔性，避免了因采摘带来的果实损伤，提高了采摘下来的果实质量。但是该机械手的柔性手指容易损坏。申请号为201710532483.3的发明专利是一种抓取式水果采摘机械手，其机械手由三个刚性手爪组成，并在机械手下方安装了托碗，可托住采下的水果，防止水果掉落地面损坏；机械手配备了套管，通过调节管体长度来采摘不同高度的水果。但是该发明的手爪在采摘时易对水果造成损伤，且无法采摘多种外形不规则的水果。
(2)刀剪式水果采摘机械手。申请号为201110190707.X的发明专利为一种剪式水果采摘机械手，机械手上方安装了刀头，采摘时机械手先将水果抓住，再用刀头将果柄剪下，代替了人工，提高了采摘效率；该机械手还安装了了一个水果兜，可使采下的水果落入兜里，防止水果掉落地面损坏；但是该发明在剪水果果柄时易对水果造成损伤。申请号为200620058186.7的发明专利为一种剪式水果采摘机械手，该发明在机械手手柄上端安装了剪刀，可将水果剪下，提高了采摘效率；机械手安装了漏斗形的尼龙袋，可使剪下的水果落入袋中，保证了水果的质量。但该发明在采摘时也容易对水果造成损伤。基于这样现状，发明了欠驱动水果采摘机械手，该水果采摘机械手可根据水果的形状与大小进行快速合理采摘，能保证被采下水果的质量。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种欠驱动水果采摘机械手，利用铰链、欠驱动连杆机构的巧妙组合，通过电动推杆的伸缩，实现了欠驱动水果采摘机械手的张开与合拢，可以采摘多类不同大小的水果，提高了采摘效率；巧妙的利用了欠驱动连杆机构，使欠驱动水果采摘机械手手指可根据水果的外形进行合理变形，从而实现了对各类形状不规则水果的抓取；并可通过向收集管吸气的方式将水果快速吸下，不仅使采摘方式多样化，还大大提高了采摘效率。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种欠驱动水果采摘机械手，包括机械爪、滑动管、电动推杆、收集管；所述收集管空套在滑动管外，电动推杆的一端与收集管固定连接，电动推杆的另一端与滑动管固定连接，
所述机械爪包括内侧骨、外侧骨、第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆，
所述内侧骨由依次铰接的长关节、第一内侧关节、第二内侧关节以及内侧连接关节组成，铰接轴依次为a、b和c；
所述外侧骨由依次铰接的第一外侧关节、第二外侧关节、第三外侧关节以及外侧连接关节组成，铰接轴依次为d、e和f；
第一外侧关节的外端与长关节的中部铰接；
第一连接杆的两端分别安装在铰接轴a和d上，
第二连接杆的两端分别安装在铰接轴b和e上，
第三连接杆的两端分别安装在铰接轴c和f上，
第一连接杆、第二连接杆以及第三连接杆相互平行布置；
内侧连接关节的下端铰接在滑动管的上沿上，所述收集管的外壁上沿处外延伸有至少三个铰接座，外侧连接关节的下端安装在铰接座上；
上述铰接处都装有扭簧。
进一步的，所述铰接座的数量为三个。
进一步的，所述滑动管的上沿向外延伸有支撑臂，所述电动推杆的另一端与支撑臂固定连接。
进一步的，所述支撑臂的数量至少有两个，且沿滑动管的圆周方向均匀分布。
进一步的，所述电动推杆的伸缩方向和收集管的轴线相互平行。
本发明的有益效果：现有的水果采摘机械手在辅助人工采摘过程中无法保证水果的质量，易对水果果皮造成损伤，无法较好的提高采摘效率。本发明避免采用复杂的或特殊的装置，而是利用铰链、欠驱动连杆机构的巧妙组合，通过电动推杆的伸缩，实现了欠驱动水果采摘机械手的张开与合拢，可以采摘多类不同大小的水果，提高了采摘效率；巧妙的利用了欠驱动连杆机构和扭簧的弹性，使欠驱动水果采摘机械手手指可根据水果的外形进行合理变形，从而实现了对各类形状不规则水果的抓取；并可通过向收集管吸气的方式将水果快速吸下，不仅使采摘方式多样化，还大大提高了采摘效率。本发明操作简单，轻便实用。
附图说明
图1是本发明水果采摘机械手示意图；
图2是本发明不采水果时欠驱动连杆机构示意图；
图3是本发明吸水果时欠驱动连杆机构示意图；
图4是本发明抓水果时欠驱动连杆机构示意图；
图5是本发明吸水果时的示意图；
图6是本发明抓水果时的示意图；
图中：滑动管1、电动推杆2、收集管3、第一连接杆4、第二连接杆5、第三连接杆6、长关节7、第一内侧关节8、第二内侧关节9、内侧连接关节10、第一外侧关节11、第二外侧关节12、第三外侧关节13、外侧连接关节14、铰接座15、支撑臂16。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1-4所示，本发明提供了一种欠驱动水果采摘机械手，包括机械爪、滑动管1、电动推杆2、收集管3；所述收集管3空套在滑动管1外，电动推杆2的一端与收集管3固定连接，电动推杆2的另一端与滑动管1固定连接，
所述机械爪包括内侧骨、外侧骨、第一连接杆4、第二连接杆5、第三连接杆6，
所述内侧骨由依次铰接的长关节7、第一内侧关节8、第二内侧关节9以及内侧连接关节10组成，铰接轴依次为a、b和c；
所述外侧骨由依次铰接的第一外侧关节11、第二外侧关节12、第三外侧关节13以及外侧连接关节14组成，铰接轴依次为d、e和f；
第一外侧关节11的外端与长关节7的中部铰接；
第一连接杆4的两端分别安装在铰接轴a和d上，
第二连接杆5的两端分别安装在铰接轴b和e上，
第三连接杆6的两端分别安装在铰接轴c和f上，
第一连接杆4、第二连接杆5以及第三连接杆6相互平行布置；
内侧连接关节10的下端铰接在滑动管1的上沿上，所述收集管3的外壁上沿处外延伸有至少三个铰接座15，外侧连接关节14的下端安装在铰接座15上；
上述铰接处都装有扭簧。
进一步的，所述铰接座15的数量为三个。
进一步的，所述滑动管1的上沿向外延伸有支撑臂16，所述电动推杆2的另一端与支撑臂16固定连接。
进一步的，所述支撑臂16的数量至少有两个，且沿滑动管1的圆周方向均匀分布。
进一步的，所述电动推杆2的伸缩方向和收集管3的轴线相互平行。
本发明可以实现吸、抓两种方式采摘水果。
(1)本发明吸水果状态
电动推杆2正向动作，推杆向上推出，带动滑动管1向上移动，通过欠驱动连杆机构和扭簧的作用，使各关节向外发生一定的相对运动，从而使整个机械手张开，再通过收集管3向下吸气，将水果吸下，此为本发明吸水果状态。如图5所示，该状态主要应用于采摘果柄韧性不强、容易被吸下的水果。
(2)本发明抓水果状态
电动推杆2反向动作，推杆向下缩回，带动滑动管1向下移动，通过欠驱动连杆机构和扭簧的作用，使各关节向内发生一定的相对运动，从而使整个机械手合拢，手爪贴合水果表面，将水果采下，此为本发明抓水果状态。如图6所示，该状态主要应用于采摘果柄韧性较强或枝叶茂盛不易被吸下时的水果。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种欠驱动水果采摘机械手，其特征在于，包括机械爪、滑动管、电动推杆、收集管等；所述收集管空套在滑动管外，电动推杆的一端与收集管固定连接，电动推杆的另一端与滑动管固定连接，
所述机械爪包括内侧骨、外侧骨、第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆，
所述内侧骨由依次铰接的长关节、第一内侧关节、第二内侧关节以及内侧连接关节组成，铰接轴依次为a、b和c；
所述外侧骨由依次铰接的第一外侧关节、第二外侧关节、第三外侧关节以及外侧连接关节组成，铰接轴依次为d、e和f；
第一外侧关节的外端与长关节的中部铰接；
第一连接杆的两端分别安装在铰接轴a和d上，
第二连接杆的两端分别安装在铰接轴b和e上，
第三连接杆的两端分别安装在铰接轴c和f上，
第一连接杆、第二连接杆以及第三连接杆相互平行布置；
内侧连接关节的下端铰接在滑动管的上沿上，所述收集管的外壁上沿处外延伸有至少三个铰接座，外侧连接关节的下端安装在铰接座上；
上述铰接处都装有扭簧。
2.根据权利要求1所述的一种欠驱动水果采摘机械手，其特征在于，所述铰接座的数量为三个。
3.根据权利要求1或2所述的一种欠驱动水果采摘机械手，其特征在于，所述滑动管的上沿向外延伸有支撑臂，所述电动推杆的另一端与支撑臂固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种欠驱动水果采摘机械手，其特征在于，所述支撑臂的数量至少有两个，且沿滑动管的圆周方向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的一种欠驱动水果采摘机械手，其特征在于，所述电动推杆的伸缩方向和收集管的轴线相互平行。
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