CN108450151A - 一种水果采收机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种水果采收机械手装置，支撑环上端面铰接有夹持爪体；支撑环底面设有空心管与采摘杆连接；采摘杆上设电机盒；电机盒内设有旋转轴连接微型电机；夹持爪体下端通过第一钢绳与旋转轴连接；支撑环中心孔下端设缓冲筒和收集袋；缓冲筒下端口设有松紧圈；夹持爪体两侧铰接杠杆；杠杆外端通过第四钢绳与松紧圈内连接；杠杆内端连接第一钢绳；支撑环上端设有伸缩筒；杠杆外端通过第三钢绳连接伸缩筒上端口；其中一根夹持爪体顶端铰接剪切刀具；剪切刀具下端与第一钢绳上端分支成的第二钢绳连接；剪切刀具侧边设有压碎块。该装置适用范围广，可同时进行抓持、切割、收集操作，能防止水果碰撞和破损，极大地提高水果采摘效率。

Description

一种水果采收机械手装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体为一种水果采收机械手装置。

背景技术

目前，我国水果种植面积大，采摘任务繁重。在广大的乡村，农业生产广泛采取多种经营，经济作物特别是水果的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。全国很多地区在水果的采摘上依然主要靠人工，水果采摘中存在的劳动工作量大、作业范围广、触碰力度控制要求高以及需选择性采摘等问题。虽然现有技术中也存在一些水果采摘工具，但要么是抓持结构，要么是在切割刀具下端简单色设置一个手机袋，针对不同的水果需要采用不同形式的采摘工具，同时以上采摘工具采摘水果时，容易使得水果表面发生碰撞刮擦，导致水果表皮破碎，降低水果保存时间。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种水果采收机械手装置，该装置适用范围广，可同时进行抓持、切割、收集等操作，并且能使得采摘的水果表皮完好，果柄不会破坏水果表皮，采摘收集时水果不易发生碰撞刮擦，极大地提高水果采摘效率，保证了水果采摘质量。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种水果采收机械手装置，它包括支撑环，所述支撑环上端面均匀呈环形设置有安装槽，所述安装槽内铰接有夹持爪体；所述支撑环底面设置有与安装槽对应数量的空心管；所述空心管上端连通安装槽底面，下端呈圆弧形向支撑环中心轴方向弯曲并与采摘杆连接；所述采摘杆上设置有电机盒；所述电机盒内设置有旋转轴连接微型电机；所述夹持爪体下端连接有第一钢绳；所述第一钢绳另一端穿过空心管与旋转轴连接；所述夹持爪体底面与安装槽之间设置有压缩弹簧；所述支撑环中心孔下端设置有缓冲筒和收集袋；所述缓冲筒设置在收集袋内，且缓冲筒长度短于收集袋；所述缓冲筒下端口设置有松紧圈；所述夹持爪体两侧对称铰接有杠杆，铰接处设置有扭簧；所述杠杆外端通过第四钢绳与松紧圈内的松紧绳两端连接；所述杠杆内端连接第一钢绳；所述支撑环上端设置有伸缩筒；所述杠杆外端通过第三钢绳连接伸缩筒上端口；其中一根夹持爪体顶端通过扭簧铰接有剪切刀具；所述剪切刀具下端设置有连接孔；所述第一钢绳上端分支成第二钢绳，与连接孔连接；所述剪切刀具侧边设置有压碎块；所述压碎块的咬合面包括圆弧凹面和圆弧凸面。

进一步的，所述弧形夹杆包括铰接在安装槽内的支撑杆，所述支撑杆上端设置有弧形夹杆；所述弧形夹杆上设置有橡胶衬垫。

进一步的，所述夹持爪体的内侧面与支撑环中心孔之间设置有防护筒。

进一步的，所述防护筒、缓冲筒、收集袋均采用布料制成。

进一步的，所述支撑环上端口边缘设置有防护套；所述防护套高度低于夹持爪体高度；所述伸缩筒设置在防护套内。

进一步的，未启动微型电机时，剪切刀具处于敞开状态，杠杆处于下垂状态，第一钢绳处于绷直状态，第二钢绳处于松弛状态。

进一步的，所述采摘杆下端设置有电源安装套；所述电源安装套上设置有控制开关；所述采摘杆为长度可调节的伸缩杆。

进一步的，所述圆弧凹面和圆弧凸面为相互啮合的锯齿面。

进一步的，所述夹持爪体至少设置有三根；所述收集袋设置在由空心管相互连接构成的笼子里。

本发明的有益效果：

1、本发明操作灵活，适用范围广，可同时进行抓持、切割、收集等操作，极大地提高水果采摘效率；采用微型电动机控制抓持爪的运动，适应于不同强度的劳动作业，节省体力。

2、在夹持爪体上设置可自动剪切的刀具，使得采摘水果时既能自动夹持住水果又能对果柄进行自动切割，相对于传统的采摘工具，本发明将夹持部件与剪切部件结合起来使用，更加方便采摘苹果、梨子等大型水果，并且能降低切割果柄时导致的果柄脱离水果。

3、在收集袋中设置了缓冲筒，在采摘过程中，缓冲筒下端口能自动收拢接住水果，缓冲水果的下落，同时又能自动松开将水果放入到收集袋中，保证了水果采摘过程中，水果之间不会发生碰撞导致水果破碎，特别适于一些表皮较薄容易破损，不能产生挤压的水果。

4、在剪切刀具上设置了专门的压碎块，采用圆弧咬合面，并且咬合面为锯齿面，能对水果的果柄进行弯曲和压瘪，使得采摘下来的水果的果柄由坚硬状态变成柔软弯曲状态，不会对与其接触的水果表皮产生刮擦破坏，保证了水果表皮的完好性。

5、夹持部设置了橡胶衬垫，同时水果下落所经过的部位设置防护筒，防护筒可以采用布料制成，使得水果下落过程中不会碰撞到夹具的坚硬部位，保证了水果的完好性。

6、在夹持部件外围还设置了可自动伸缩的伸缩筒，在未进行采摘时自动收拢，可方便用户进行采摘，方便用户寻找到水果果柄；采摘过程中伸缩筒能自动升起来，有效防止那些无法进行夹持的水果在采摘过程中不小心脱离采摘工具而掉落出来。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明的机械手处于松弛状态的结构示意图。

图3为本发明的机械手处于夹紧状态的结构示意图。

图4为支撑环的俯视结构示意图。

图5为夹持爪体的结构示意图。

图6为剪切刀具以及杠杆的安装结构示意图。

图7为剪切刀具以及其上的压碎块俯视结构示意图。

图中：1、支撑环；2、防护套；3、安装槽；4、伸缩筒；5、夹持爪体；6、防护筒；7、杠杆；8、第一钢绳；9、第二钢绳；10、连接孔；11、剪切刀具；12、缓冲筒；13、松紧圈；14、收集袋；15、空心管；16、电机盒；17、旋转轴；18、微型电机；19、采摘杆；20、电源安装套；21、控制开关；23、橡胶衬垫；25、压缩弹簧；26、压碎块；27、第三钢绳；28、第四钢绳；29、过线孔；51、弧形夹杆；52、支撑杆；261、圆弧凹面；262、圆弧凸面。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图7所示，本发明的具体结构为：一种水果采收机械手装置，它包括支撑环1，所述支撑环1上端面均匀呈环形设置有安装槽3，所述安装槽3内铰接有夹持爪体5；所述支撑环1底面设置有与安装槽3对应数量的空心管15；所述空心管15上端连通安装槽3底面，下端呈圆弧形向支撑环1中心轴方向弯曲并与采摘杆19连接；所述采摘杆19上设置有电机盒16；所述电机盒16内设置有旋转轴17连接微型电机18；所述夹持爪体5下端连接有第一钢绳8；所述第一钢绳8另一端穿过空心管15与旋转轴17连接；所述夹持爪体5底面与安装槽3之间设置有压缩弹簧25；所述支撑环1中心孔下端设置有缓冲筒12和收集袋14；所述缓冲筒12设置在收集袋14内，且缓冲筒12长度短于收集袋14；所述缓冲筒12下端口设置有松紧圈13；所述夹持爪体5两侧对称铰接有杠杆7，铰接处设置有扭簧；所述杠杆7外端通过第四钢绳28与松紧圈13内的松紧绳两端连接；所述杠杆7内端连接第一钢绳8；所述支撑环1上端设置有伸缩筒4；所述杠杆7外端通过第三钢绳27连接伸缩筒4上端口；其中一根夹持爪体5顶端通过扭簧铰接有剪切刀具11；所述剪切刀具11下端设置有连接孔10；所述第一钢绳8上端分支成第二钢绳9，与连接孔10连接；所述剪切刀具11侧边设置有压碎块26；所述压碎块26的咬合面包括圆弧凹面261和圆弧凸面262。

优选的，所述弧形夹杆51包括铰接在安装槽3内的支撑杆52，所述支撑杆52上端设置有弧形夹杆51；所述弧形夹杆51上设置有橡胶衬垫23。

优选的，所述夹持爪体5的内侧面与支撑环1中心孔之间设置有防护筒6。

优选的，所述防护筒6、缓冲筒12、收集袋14均采用布料制成。

优选的，所述支撑环1上端口边缘设置有防护套2；所述防护套2高度低于夹持爪体5高度；所述伸缩筒4设置在防护套2内。

优选的，未启动微型电机18时，剪切刀具11处于敞开状态，杠杆7处于下垂状态，第一钢绳8处于绷直状态，第二钢绳9处于松弛状态。

优选的，所述采摘杆19下端设置有电源安装套20；所述电源安装套20上设置有控制开关21；所述采摘杆19为长度可调节的伸缩杆。

优选的，所述圆弧凹面261和圆弧凸面262为相互啮合的锯齿面。

优选的，所述夹持爪体5至少设置有三根；所述收集袋14设置在由空心管15相互连接构成的笼子里。

优选的，收集袋14下端设置成敞口状态，并连接软管状态的收集管道，收集管道下端再连接水果收集箱。

本发明可以进一步拓展，在收集袋14内设置多个不同长度的缓冲筒12，每一个缓冲筒12下端均设置松紧圈13，然后每一个松紧圈13分别连接不同的夹持爪体5上的杠杆7，可以一个松紧圈13的松紧绳连接一根杠杆7，也可以个松紧圈13同时连接两根杠杆7，将收集袋14做成长管状，使得下落的水果经过多层缓冲筒12的缓冲后再落入到收集袋14中，既能提高水果收集量，同时又保证了水果不会在掉落过程中由于重力碰撞而破损；其中缓冲筒12的最大数量为单根杠杆7的数量，如3个夹持爪体有6个杠杆，因此可以最多设置6个缓冲筒12，同时每个缓冲筒12与杠杆7的连接绳长度均不相同，促使夹持爪体5松开过程中，最上层的缓冲筒12最先打开，最下层的缓冲12最后打开，保证水果下落过程中每一个缓冲筒12都能有效起到缓冲作用。

本发明具体运行原理步骤：

本文中的松紧圈为由布料等柔性材料制成的环形圈，在环形圈内设置一根绳子，绳子两端从环形圈出口延伸出来，当拉紧绳子两端时，松紧圈即可收拢，反之则松开。

本发明所述水果采摘机械手的工作过程如下：

第一步，采摘杆19可以采用伸缩杆，调节采摘杆19的长度，使夹持爪体5能接触到水果。

第二步，将夹持爪体5伸到待采摘水果附近，使得水果处于展开状态的抓持爪之中。

第三步，按下控制开关21，微型电机18带动旋转轴17旋转，转动收紧第一钢绳8，第二钢绳9、第三钢绳27、第四钢绳28，使得夹持爪体5先向中间收拢，抱紧水果，同时杠杆7翘起，带动第四钢绳28将缓冲筒12下端口收拢，带动第三钢绳27将伸缩筒4提起；在夹持爪体5抱紧水果的过程中，第二钢绳9随着第一钢绳8的收紧而收紧，带动剪切刀具11啮合，剪断果柄，剪切刀具11合拢过程中，压碎块26同时合拢，将果柄折弯压软。

第四步，果柄剪断，抓持爪此时抓紧水果，关闭控制开关21，电机停转，抓持爪在压缩弹簧25的作用下张开，水果先掉落到缓冲筒12内，杠杆7下垂，缓冲筒12下端口敞开，水果再落入收集袋14中，完成采摘收集。

第五步，重复上述步骤，进行下一个水果的采摘。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水果采收机械手装置，其特征在于，它包括支撑环（1），所述支撑环（1）上端面均匀呈环形设置有安装槽（3），所述安装槽（3）内铰接有夹持爪体（5）；所述支撑环（1）底面设置有与安装槽（3）对应数量的空心管（15）；所述空心管（15）上端连通安装槽（3）底面，下端呈圆弧形向支撑环（1）中心轴方向弯曲并与采摘杆（19）连接；所述采摘杆（19）上设置有电机盒（16）；所述电机盒（16）内设置有旋转轴（17）连接微型电机（18）；所述夹持爪体（5）下端连接有第一钢绳（8）；所述第一钢绳（8）另一端穿过空心管（15）与旋转轴（17）连接；所述夹持爪体（5）底面与安装槽（3）之间设置有压缩弹簧（25）；所述支撑环（1）中心孔下端设置有缓冲筒（12）和收集袋（14）；所述缓冲筒（12）设置在收集袋（14）内，且缓冲筒（12）长度短于收集袋（14）；所述缓冲筒（12）下端口设置有松紧圈（13）；所述夹持爪体（5）两侧对称铰接有杠杆（7），铰接处设置有扭簧；所述杠杆（7）外端通过第四钢绳（28）与松紧圈（13）内的松紧绳两端连接；所述杠杆（7）内端连接第一钢绳（8）；所述支撑环（1）上端设置有伸缩筒（4）；所述杠杆（7）外端通过第三钢绳（27）连接伸缩筒（4）上端口；其中一根夹持爪体（5）顶端通过扭簧铰接有剪切刀具（11）；所述剪切刀具（11）下端设置有连接孔（10）；所述第一钢绳（8）上端分支成第二钢绳（9），与连接孔（10）连接；所述剪切刀具（11）侧边设置有压碎块（26）；所述压碎块（26）的咬合面包括圆弧凹面（261）和圆弧凸面（262）。

2.根据权利要求1所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，所述弧形夹杆（51）包括铰接在安装槽（3）内的支撑杆（52），所述支撑杆（52）上端设置有弧形夹杆（51）；所述弧形夹杆（51）上设置有橡胶衬垫（23）。

3.根据权利要求2所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，所述夹持爪体（5）的内侧面与支撑环（1）中心孔之间设置有防护筒（6）。

4.根据权利要求3所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，所述防护筒（6）、缓冲筒（12）、收集袋（14）均采用布料制成。

5.根据权利要求1所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，所述支撑环（1）上端口边缘设置有防护套（2）；所述防护套（2）高度低于夹持爪体（5）高度；所述伸缩筒（4）设置在防护套（2）内。

6.根据权利要求1所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，未启动微型电机（18）时，剪切刀具（11）处于敞开状态，杠杆（7）处于下垂状态，第一钢绳（8）处于绷直状态，第二钢绳（9）处于松弛状态。

7.根据权利要求1所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，所述采摘杆（19）下端设置有电源安装套（20）；所述电源安装套（20）上设置有控制开关（21）；所述采摘杆（19）为长度可调节的伸缩杆。

8.根据权利要求1所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，所述圆弧凹面（261）和圆弧凸面（262）为相互啮合的锯齿面。

9.根据权利要求1所述的一种水果采收机械手装置，其特征在于，所述夹持爪体（5）至少设置有三根；所述收集袋（14）设置在由空心管（15）相互连接构成的笼子里。