CN108633474B - 定力矩苹果采摘机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定力矩苹果采摘机械手，它解决了现有技术中采摘夹持力度过大易对苹果造成损伤的问题，具有苹果精准定位、保证苹果品质的有益效果，其方案如下：右手握住握把，抬起采摘机械手向待采摘苹果靠近，使果柄进入上端的“V”形槽中，待苹果定位后，向后拉动握把，第一钢索带动绕线筒转动，采摘机械手将苹果夹紧并保持一定力矩。继续拉动握把，剪刀切断果柄；保持握把拉近状态，将杆部向后抬起，使采摘机械手脱离树体，松开握把，机械手各部分归位，苹果从采摘机械手中下滑。

Description

定力矩苹果采摘机械手

技术领域

本发明涉及水果采摘，特别是涉及一种定力矩苹果采摘机械手。

背景技术

我国是世界第一大水果生产国，也是世界第一大水果消费国。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33％～50％，目前我国的水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主，采摘作业比较复杂，季节性很强，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成果实的损伤，同时人手不够不能及时采摘还会导致经济上的损失。因此提高采摘作业机械化程度有重要的意义。

在水果采摘过程中，高空的果实采摘是果农们采摘时的棘手问题。大多数果农采用一些自制小工具或者扶梯来进行采摘，但这种采摘方式的采摘难度大、效率低，同时这种工作方式的安全性较低，果农有摔伤的可能。

随着科技的发展，目前市场上的水果采摘装置、工具已有多种,采摘手的形式也不尽相同，如中国专利201711104689.2公开了一种苹果采摘装置，该设备的机械手通过旋转电机进行驱动刀片和整体运动，此设备的缺点在于供电及电路传输部分大大增加了工作人员的负重，且装置稳定性差，易损坏，维修费用高；中国专利201620443463.X公开了一种可伸缩苹果采摘装置，通过连续的剪叉机构实现杆的伸缩，此设备的缺点在于过长的连续剪叉机构强度降低，伸缩困难，并且每次采摘后收缩剪叉才能收集，操作繁琐，效率低；中国专利201620172113.4公开了一种手持式苹果采摘机械手，通过锯齿形刀片直接将苹果割下，此设备的缺点在于锯齿形刀片在采摘过程中易损伤苹果，设备没有苹果定位装置，摘下的苹果果柄长短不一，需要二次加工。

发明内容

为了克服现有技术的不足，发明了一种定力矩苹果采摘机械手，该机械手可实现苹果的精确定位及采摘，大大提高果农的水果采摘效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种定力矩苹果采摘机械手，包括牵引装置和夹持采摘装置；所述的牵引装置和夹持采摘装置安装在一个伸缩杆上；

所述的牵引装置包括外壳I、握把、第一钢绳、复位盘簧和双向棘轮装置；所述的握把内装有复位盘簧，可以绕安装在外壳I内的轴转动；所述的握把通过第一钢绳与双向棘轮装置相连，通过转动握把，双向棘轮装置由第一钢绳带动在外壳I内部的槽里做往复直线运动；

所述的夹持采摘装置包括夹持机构和剪切机构,所述的夹持机构包括上夹板、左下夹板、右下夹板、单向定力矩机构和定力矩机构，所述的剪切机构包括剪刀、拉簧和上夹板的内侧连接第一钢绳，

所述的上夹板安装在一个支撑架上，左、右下夹板各自通过一个转轴安装在支撑架两侧的孔中；所述左下夹板、右下夹板安装在上夹板的下方，左下夹板、右下夹板通过第二钢绳与定力矩机构连接，第二钢绳一端固定在定力矩机构的外圈上，另一端穿过挡板中心孔后分为两股，分别固定在左、右下夹板的内侧，定力矩机构内圈与线筒固连；线筒内装有线筒复位盘簧，并与所述的单向定力矩机构固连；线筒的后侧设有拉线定位轴，该拉线定位轴中间开孔并与左、右支板连接，第一钢绳从该拉线定位轴中间孔通过；剪刀与上夹板通过轴连接，可绕轴转动，刀柄前侧安装拉簧，后侧与第一钢绳连接。

进一步的，所述双向棘轮装置包括外壳II、调节握把、滑扣、调节齿轮、滑动棘爪齿轮、弹簧、棘轮、棘爪、线筒和复位盘簧；

滑扣套在外壳II突出部分，调节握把与滑扣相配合，滑扣为调节握把旋转提供支点；调节齿轮上的拉杆通过销子与调节握把相连接；滑动棘爪齿轮与调节齿轮相啮合，并与棘爪固连；调节齿轮和滑动棘爪齿轮之间有连杆连接，使调节齿轮可以带动滑动棘轮齿轮沿轴线方向运动；调节齿轮的轴与棘爪上均套有弹簧，使棘爪上和调节齿轮撤去外力后可以复位；所述的棘轮与线筒固连在同一跟轴上，线筒内装有复位盘簧。

进一步的，左、右支板与线筒轴两端连接，并在后侧设有后护板。

进一步的，所述定力矩机构包括内圈、外圈及力矩调节组；在所述内圈侧面排布有一圈半球形凹槽，所述的外圈与下夹板通过第二钢绳连接，内圈安装在所述外圈内，且内圈与外圈在非工作状态通过力矩调节装置相对固定。

进一步的，所述的力矩调节装置包括锁止小球、定力矩调节螺栓与定力矩弹簧，通过调节定力矩调节螺栓来控制定力矩弹簧的型变量，定力矩弹簧的一端与定力矩调节螺栓接触，另一端压在所述的锁止小球上，所述的锁止小球与所述的半球形凹槽配合，从而控制下夹板夹持苹果的最大夹持力。

进一步的，所述的单向定力矩机构包括棘轮、棘爪、弹簧、调节螺母及棘爪支架；所述的棘轮与线筒固连，棘爪穿过弹簧，安装在所述棘爪支架内，后端与调节螺母配合；所述的棘爪支架可绕轴向上方转动，下方被右支板上的凸块抵住。转动握把和向外伸长杆组长度时，第一钢绳都会对夹持采摘机械手线筒产生一个向下的拉力，如果不加以区分，会使伸长杆组时带动线筒转动，影响采摘效果。因为伸长杆组的拉力小于转动握把产生的拉力，加入单向定力矩机构后，调节弹簧的预紧力，使伸长杆组时的拉力不足以带动棘轮顶开棘爪，线筒不会转动，当转动握把时，钢绳的拉力足以带动棘轮顶开棘爪，使夹持采摘机械手完成工作；松开握把时，线筒和棘轮回转，棘爪可以向上转动，不会对回转产生阻碍。

进一步的，在所述上夹板的上方设有一个盖体，盖体和上夹持板上均设有V型夹持口。

进一步的，所述的左、右下夹板相对于上夹板的中心线左右对称设置。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种实现水果高效剪切及自动运输的方法，包括以下步骤：

右手握住握把，抬起采摘机械手向待采摘苹果靠近，使果柄进入上端的“V”形槽中，待苹果定位后，向后拉动握把，第一钢索带动绕线筒转动，采摘机械手将苹果夹紧并保持一定力矩。继续拉动握把，剪刀切断果柄；保持握把拉近状态，将杆部向后抬起，使采摘机械手脱离树体，松开握把，机械手各部分归位，苹果从采摘机械手中下滑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

其一:保护性高。上支板与下底板可准确找到合适的果柄剪切位置，保护了水果不受伤害。

其二，操作简单，整个过程人手只需拉动一次杠杆牵引握把，省去了大量复杂的采摘动作，方便快捷。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为采摘部分示意图1；

图2为采摘部分示意图2；

图3为牵引装置结构图；

图4为牵引装置示意图；

图5为夹持采摘机械手装置结构图；

图6为夹持采摘机械手装置俯视图；

图7为Ⅱ—5双向棘轮机构结构图；

图8为Ⅱ—5双向棘轮机构示意图1；

图9为Ⅱ—5双向棘轮机构示意图2；

图10为Ⅱ—9单向定力矩机构结构图；

图11为Ⅱ—9单向定力矩机构装配示意图；

图12为Ⅱ—18定力矩机构结构图；

图13为Ⅱ—18定力矩机构示意图；

图14为夹持采摘机械手装置示意图；

图15为夹持采摘机械手装置侧视图；

图16为夹持采摘机械手装置夹持系统轴测图；

图17为夹持采摘机械手装置夹持系统俯视图；

其中：

Ⅱ—采摘部分：

(1)牵引装置：

Ⅱ—1牵引装置外壳 Ⅱ—2握把复位盘簧 Ⅱ—3握把转轴

Ⅱ—4牵引装置盖板 Ⅱ—5双向棘轮机构 Ⅱ—6握把

(2)夹持采摘装置：

Ⅱ—7机械手前挡板 Ⅱ—8机械手右支架 Ⅱ—9单向定力矩机构

Ⅱ—10机械手线筒转轴 Ⅱ—11机械手底板 Ⅱ—12机械手后挡板

Ⅱ—13滑架上拉装置扣盖 Ⅱ—14滑架上拉装置线筒

Ⅱ—15滑架上拉装置盘簧 Ⅱ—16机械手连接架

Ⅱ—17机械手拉线定位轴 Ⅱ—18定力矩机构 Ⅱ—19机械手左支架

Ⅱ—20机械手上夹板盖 Ⅱ—21机械手线筒 Ⅱ—22机械手上夹板

Ⅱ—23剪刀 Ⅱ—24剪刀复位拉簧 Ⅱ—25机械手线筒复位盘簧

Ⅱ—26左下夹板 Ⅱ—27左下夹板转轴 Ⅱ—28右下夹板

Ⅱ—29右下夹板转轴 Ⅱ—30第一钢绳 Ⅱ—31第二钢绳

Ⅱ—32夹持采摘机械手装置 Ⅱ—33可伸缩杆 Ⅱ—34牵引装置

Ⅱ—35苹果

(3)Ⅱ—5双向棘轮机构：

Ⅱ—5.1双向棘轮机构右侧板 Ⅱ—5.2双向棘轮机构线筒

Ⅱ—5.3双向棘轮机构底板 Ⅱ—5.4调节齿轮复位弹簧

Ⅱ—5.5滑动棘爪支架 Ⅱ—5.6调节齿轮

Ⅱ—5.7双向棘轮机构后档板 Ⅱ—5.8调节握把滑扣

Ⅱ—5.9调节握把 Ⅱ—5.10滑动棘爪齿轮

Ⅱ—5.11双向棘轮机构左侧板 Ⅱ—5.12滑动挡板

Ⅱ—5.13滑动棘爪复位弹簧 Ⅱ—5.14双向棘轮机构顶板

Ⅱ—5.15双向棘轮 Ⅱ—5.16滑动棘爪

Ⅱ—5.17双向棘轮机构线筒转轴 Ⅱ—5.18双向棘轮机构前挡板

Ⅱ—5.19双向棘轮机构线筒复位盘簧

(4)Ⅱ—9单向定力矩机构：

Ⅱ—9.1单向定力矩棘轮 Ⅱ—9.2单向棘爪调节螺母

Ⅱ—9.3单向棘爪支架 Ⅱ—9.4单向定力矩弹簧 Ⅱ—9.5单向棘爪

(5)Ⅱ—18定力矩机构

Ⅱ—18.1内圈 Ⅱ—18.2锁止小球 Ⅱ—18.3外圈

Ⅱ—18.4定力矩弹簧 Ⅱ—18.5定力矩调节螺栓。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了定力矩苹果采摘机械手及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1、图2所示，定力矩苹果采摘机械手的牵引装置Ⅱ—34通过牵引钢绳可控制夹持采摘装置Ⅱ—32；它解决了现有技术中采摘夹持力度过大易对苹果造成损伤的问题，具有苹果精准定位、保证苹果品质的有益效果，具体的，右手握住握把，抬起采摘机械手向待采摘苹果靠近，使果柄进入上端的“V”形槽中，待苹果定位后，向后拉动握把，第一钢绳带动绕线筒转动，采摘机械手将苹果夹紧并保持一定力矩。继续拉动握把，剪刀切断果柄；保持握把拉紧状态，将杆部向后抬起，使采摘机械手脱离树体，松开握把，机械手各部分归位，苹果从采摘机械手中下滑。

图3、图4为牵引装置Ⅱ—34的示意图，其中包括牵引装置外壳Ⅱ—1、握把复位盘簧Ⅱ—2、握把转轴Ⅱ—3、牵引装置盖板Ⅱ—4、双向棘轮机构Ⅱ—5、Ⅱ—6握把。其中双向棘轮机构Ⅱ—5安装在牵引外壳装置Ⅱ—1最上部的槽内。握把转轴Ⅱ—3固定在牵引装置外壳Ⅱ—1上。握把复位盘簧Ⅱ—2内部一端与握把转轴Ⅱ—3相连，外部一端与握把Ⅱ—6连接。双向棘轮机构Ⅱ—5通过第一钢绳Ⅱ—30与握把Ⅱ—6相连。双向棘轮机构Ⅱ—5被调节握把Ⅱ—5.9穿过后，与牵引装置外壳Ⅱ—1相合。扳动握把Ⅱ—6，握把Ⅱ—6通过第一钢绳Ⅱ—30向下拉动双向棘轮机构Ⅱ—5，进一步的实现夹持采摘机械手的夹持采摘。

图7，图8，图9为双向棘轮装置的示意图，其中包括双向棘轮机构右侧板Ⅱ—5.1、双向棘轮机构线筒Ⅱ—5.2、双向棘轮机构底板Ⅱ—5.3、调节齿轮复位弹簧Ⅱ—5.4、滑动棘爪支架Ⅱ—5.5、调节齿轮Ⅱ—5.6、双向棘轮机构后档板Ⅱ—5.7、调节握把滑扣Ⅱ—5.8、调节握把Ⅱ—5.9、滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10、双向棘轮机构左侧板Ⅱ—5.11、滑动挡板Ⅱ—5.12、滑动棘爪复位弹簧Ⅱ—5.13、双向棘轮机构顶板Ⅱ—5.14、双向棘轮Ⅱ—5.15、滑动棘爪Ⅱ—5.16、双向棘轮机构线筒转轴Ⅱ—5.17、双向棘轮机构前挡板Ⅱ—5.18、双向棘轮机构线筒复位盘簧Ⅱ—5.19。其中调节握把滑扣Ⅱ—5.8安装在双向棘轮机构Ⅱ—5.7后档板外的圆柱形凸块。调节握把Ⅱ—5.9的通孔通过调节握把滑扣Ⅱ—5.8上的圆柱形凸块配合到一起。调节齿轮Ⅱ—5.6通过销子将调节握把Ⅱ—5.9与调节齿轮Ⅱ—5.6上的圆柱连接在一起。调节齿轮Ⅱ—5.6与滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10相啮合。调节齿轮Ⅱ—5.6与滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10通过Ⅱ—5.12滑动挡板实现轴相的共同运动。滑动棘爪支架Ⅱ—5.5为滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10与调节齿轮Ⅱ—5.6提供调节齿轮Ⅱ—5.6和滑动棘爪Ⅱ—5.16的定位。滑动棘爪Ⅱ—5.16套上滑动棘爪复位弹簧Ⅱ—5.13后，穿过滑动挡板Ⅱ—5.12与滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10固连。双向棘轮驱动齿轮的齿轮轴套上调节齿轮复位弹簧Ⅱ—5.4，穿过滑动棘爪支架Ⅱ—5.5，及滑动挡板Ⅱ—5.12与调节齿轮Ⅱ—5.6配合。双向棘轮机构线筒Ⅱ—5.2与双向棘轮Ⅱ—5.15固连。双向棘轮Ⅱ—5.15固连内置双向棘轮机构线筒复位盘簧Ⅱ—5.19。双向棘轮机构线筒转轴Ⅱ—5.17穿过双向棘轮机构线筒Ⅱ—5.2与双向棘轮Ⅱ—5.15后与双向棘轮机构底板Ⅱ—5.3及双向棘轮机构顶板Ⅱ—5.14固联配合。双向棘轮机构线筒复位盘簧Ⅱ—5.19内部一端与双向棘轮机构线筒转轴Ⅱ—5.17相连；双向棘轮机构线筒Ⅱ—5.2内侧与双向棘轮机构线筒复位盘簧Ⅱ—5.19外部一端相连。以可伸缩杆Ⅱ—33末端为下，纵向向下扳动调节握把Ⅱ—5.9，带动调节齿轮Ⅱ—5.6纵向运动。进一步的，调节齿轮Ⅱ—5.6带动滑动挡板Ⅱ—5.12纵向运动。进一步的，滑动挡板Ⅱ—5.12带动滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10与调节齿轮Ⅱ—5.6共同纵向运动。进一步的，与滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10固连的滑动棘爪Ⅱ—5.16从双向棘轮Ⅱ—5.15上脱离。进一步的，同时向左转动调节握把Ⅱ—5.9，调节齿轮Ⅱ—5.6随之逆时针转动。纵向向下扳动调节握把Ⅱ—5.9，带动与调节齿轮Ⅱ—5.6啮合的滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10顺时针转动。与滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10固连的滑动棘爪Ⅱ—5.16共同顺时针转动。进一步的，双向棘轮Ⅱ—5.15可绕双向棘轮机构线筒转轴Ⅱ—5.17顺时针旋转，进一步的，控制第一钢绳Ⅱ—30的伸长；纵向向下扳动调节握把Ⅱ—5.9，向右转动调节握把Ⅱ—5.9，调节齿轮Ⅱ—5.6随之顺时针转动。进一步的，带动与调节齿轮Ⅱ—5.6啮合的滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10逆时针转动。与滑动棘爪齿轮Ⅱ—5.10固连的滑动棘爪Ⅱ—5.16共同逆时针转动。进一步的，双向棘轮Ⅱ—5.15可顶开滑动棘爪Ⅱ—5.16绕双向棘轮机构线筒转轴Ⅱ—5.17逆时针旋转，进一步的，控制第一钢绳Ⅱ—30的缩短。

图5、图6为夹持采摘机械手装置Ⅱ—32示意图，其中包括机械手前挡板Ⅱ—7、机械手右支架Ⅱ—8、单向定力矩机构Ⅱ—9、机械手线筒转轴Ⅱ—10、机械手底板Ⅱ—11、机械手后挡板Ⅱ—12、滑架上拉装置扣盖Ⅱ—13、滑架上拉装置线筒Ⅱ—14、滑架上拉装置盘簧Ⅱ—1、机械手连接架Ⅱ—16、机械手拉线定位轴Ⅱ—17、定力矩机构Ⅱ—18、机械手左支架Ⅱ—19、机械手上夹板盖Ⅱ—20、机械手线筒Ⅱ—21、机械手上夹板Ⅱ—22、剪刀Ⅱ—23、剪刀复位拉簧Ⅱ—24、机械手线筒复位盘簧Ⅱ—25、左下夹板Ⅱ—26、左下夹板转轴Ⅱ—27、右下夹板Ⅱ—28、右下夹板转轴Ⅱ—29、第一钢绳Ⅱ—30、第二钢绳Ⅱ—31。

上夹板Ⅱ—22为支撑主体，左、右下夹板Ⅱ—26、Ⅱ—28通过左下夹板转轴Ⅱ—27、右下夹板转轴Ⅱ—29安装在上夹板Ⅱ—22两侧支架的孔中，如图17所示，第二钢绳Ⅱ—31一端固定在定力矩机构Ⅱ—18的外圈上，另一端穿过前挡板Ⅱ—7中心孔后分为两股，分别固定在左下夹板Ⅱ—26及右下夹板Ⅱ—28的内侧。

机械手上夹板Ⅱ—22与机械手上夹板盖Ⅱ—20通过螺栓连接。剪切刀片Ⅱ—23安装在上夹板Ⅱ—22顶端的转轴上，转动过程中扫过“V”型开口，拉簧Ⅱ—24一端安装在刀片Ⅱ—23顶端上，另一端固定在上夹板Ⅱ—22上，如图6所示。

左、右支架Ⅱ—19、Ⅱ—8固联在上夹板Ⅱ—22的后部，中间固联转轴Ⅱ—10，转轴Ⅱ—10上由做至右依次安装有定力矩机构Ⅱ—18、线筒Ⅱ—21和单向定力矩机构Ⅱ—9，拉线定位轴Ⅱ—17位于线筒Ⅱ—21后方，第一钢绳Ⅱ—30可从该轴中间孔通过。其中，定力矩机构Ⅱ—18的外圈Ⅱ—18.3沿左支架Ⅱ—19滑槽转动，内圈Ⅱ—18.1与线筒Ⅱ—21固联并可绕转轴Ⅱ—10转动，内、外圈Ⅱ—18.1、Ⅱ—18.3之间通过锁止小球Ⅱ—18.2相互卡住；线筒Ⅱ—21内安装盘簧Ⅱ—25；单向定力矩机构Ⅱ—9的棘轮Ⅱ—9.1与线筒Ⅱ—21固联，棘爪Ⅱ—9.5穿过弹簧Ⅱ—9.4安装在棘爪支架Ⅱ—9.3内，由螺母Ⅱ—9.2调节弹力，棘爪支架Ⅱ—9.3轴安装在右支架Ⅱ—8对应的孔内，可向上转动，右支架Ⅱ—8有凸块防止棘轮支架Ⅱ—9.3向下转动。

图10为单向定力矩机构的零件示意图，其中包括单向定力矩棘轮Ⅱ—9.1、单向棘爪调节螺母Ⅱ—9.2、单向棘爪支架Ⅱ—9.3、单向定力矩弹簧Ⅱ—9.4、单向棘爪Ⅱ—9.5。棘轮Ⅱ—9.1焊接在机械手线筒Ⅱ—21的一端，棘爪调节螺母Ⅱ—9.2与单向棘爪Ⅱ—9.5采用螺纹连接。夹持夹持采摘机械手装置左右支板绕机械手连接架Ⅱ—16转动以调整合适采摘角度时，单向棘爪Ⅱ—9.5对棘轮Ⅱ—9.1施加一定阻力，阻力大小可通过螺母Ⅱ—9.2调节，防止机械手线筒Ⅱ—21顺时针转动而干扰后续工作。拉伸握把Ⅱ—6时，机械手线筒Ⅱ—21带动棘轮Ⅱ—9.1克服单向棘爪Ⅱ—9.5阻力顺时针转动，剪切完成后，机械手线筒复位盘簧Ⅱ—25因复位而产生的弹力带动棘轮Ⅱ—9.1逆时针旋转，直至恢复原位，完成工作流程。

图12为定力矩夹持机构的零件示意图，其中包括外内圈Ⅱ—18.1、锁止小球Ⅱ—18.2、外圈Ⅱ—18.3、定力矩弹簧Ⅱ—18.4、Ⅱ—18.5定力矩调节螺栓。内圈Ⅱ—18.1焊接在机械手线筒Ⅱ—21的一端。拉伸握把Ⅱ—6，第一钢绳21带动机械手线筒Ⅱ—21顺时针转动，机械手线筒复位盘簧Ⅱ—25产生形变，外圈Ⅱ—18.3顺时针转动，通过第一钢绳Ⅱ—30带动左下夹板Ⅱ—26及右下夹板Ⅱ—28旋转上升直至抵住苹果Ⅱ—35。外圈Ⅱ—18.3所受阻力矩足够大后，锁止小球Ⅱ—18.2滑出内圈Ⅱ—18.1的凹槽，外圈Ⅱ—18.3不再随内圈Ⅱ—18.1转动，左下夹板Ⅱ—26及右下夹板Ⅱ—28固定。剪切完成后，机械手线筒复位盘簧Ⅱ—25因复位而产生的弹力带动内圈Ⅱ—18.1逆时针转动，直至左下夹板Ⅱ—26及右下夹板Ⅱ—28下降至原位，完成工作流程。

本发明具体实施过程如下：

首先，操作者持采摘机械手靠近待采摘苹果，使果柄进入机械手上夹板Ⅱ—22的“V”形槽中，轻微调节采摘机械手，使苹果完全进入夹持采摘机械手装置Ⅱ—32内；定位苹果后，右手拉动握把Ⅱ—6，左下夹板Ⅱ—26和右下夹板Ⅱ—28在第二钢绳Ⅱ—31的带动下向上转动，将苹果逐渐夹紧，待夹持力度达到预设值后定力矩机构Ⅱ—18使左下夹板Ⅱ—26和右下夹板Ⅱ—28保持不动，以防损伤苹果，同时剪刀Ⅱ—23将果柄剪断，松开握把Ⅱ—6后苹果向下滑落。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，包括牵引装置和夹持采摘装置；所述的牵引装置和夹持采摘装置安装在一个伸缩杆上；

所述的牵引装置包括外壳I、握把、第一钢绳、复位盘簧和双向棘轮装置；所述的握把内装有复位盘簧，握把能绕安装在外壳I内的轴转动；所述的握把通过第一钢绳与双向棘轮装置相连，通过转动握把，双向棘轮装置由第一钢绳带动在外壳I内部的槽里做往复直线运动；

所述的夹持采摘装置包括夹持机构和剪切机构；所述的夹持机构包括上夹板、左下夹板、右下夹板、单向定力矩机构和定力矩机构，所述的剪切机构包括剪刀和拉簧；

所述的上夹板安装在一个支撑架上，左、右下夹板各自通过一个转轴安装在支撑架两侧的孔中；所述左下夹板、右下夹板安装在上夹板的下方，左下夹板、右下夹板通过第二钢绳与定力矩机构连接，第二钢绳一端固定在定力矩机构的外圈上，另一端穿过挡板中心孔后分为两股，分别固定在左、右下夹板的内侧，定力矩机构内圈与机械手线筒固连；机械手线筒内装有线筒复位盘簧，并与所述的单向定力矩机构固连；机械手线筒的后侧设有拉线定位轴，该拉线定位轴中间开孔并与左、右支板连接，第一钢绳从该拉线定位轴中间孔通过；剪刀与上夹板通过轴连接，可绕轴转动，刀柄前侧安装拉簧，后侧与第一钢绳连接。

2.如权利要求1所述的定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，所述双向棘轮装置包括外壳II、调节握把、滑扣、调节齿轮、滑动棘爪齿轮、弹簧、双向棘轮、滑动棘爪、双向棘轮机构线筒和复位盘簧；

滑扣套在外壳II突出部分，调节握把与滑扣相配合，滑扣为调节握把旋转提供支点；调节齿轮上的拉杆通过销子与调节握把相连接；滑动棘爪齿轮与调节齿轮相啮合，并与滑动棘爪固连；调节齿轮和滑动棘爪齿轮之间有连杆连接，使调节齿轮可以带动滑动棘轮齿轮沿轴线方向运动；调节齿轮的轴与滑动棘爪上均套有弹簧，使滑动棘爪上和调节齿轮撤去外力后可以复位；所述的双向棘轮与双向棘轮机构线筒固连在同一跟轴上，双向棘轮机构线筒内装有复位盘簧。

3.如权利要求2所述的定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，左、右支板与线筒轴两端连接，并在后侧设有后护板。

4.如权利要求1所述的定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，所述定力矩机构包括内圈、外圈及力矩调节装置；在所述内圈侧面排布有一圈半球形凹槽，所述的外圈与下夹板通过第二钢绳连接，内圈安装在所述外圈内，且内圈与外圈在非工作状态通过力矩调节装置相对固定。

5.如权利要求4所述的定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，所述的力矩调节装置包括锁止小球、定力矩调节螺栓与定力矩弹簧，通过调节定力矩调节螺栓来控制定力矩弹簧的型变量，定力矩弹簧的一端与定力矩调节螺栓接触，另一端压在所述的锁止小球上，所述的锁止小球与所述的半球形凹槽配合，从而控制下夹板夹持苹果的最大夹持力。

6.如权利要求1所述的定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，所述的单向定力矩机构包括单向定力矩棘轮、单向棘爪、弹簧、调节螺母及棘爪支架；所述的单向定力矩棘轮与机械手线筒固连，单向棘爪穿过弹簧，安装在所述棘爪支架内，后端与调节螺母配合；所述的棘爪支架可绕轴向上方转动，下方被右支板上的凸块抵住。

7.如权利要求1所述的定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，在所述上夹板的上方设有一个盖体，盖体和上夹持板上均设有V型夹持口。

8.如权利要求1所述的定力矩苹果采摘机械手，其特征在于，所述的左、右下夹板相对于上夹板的中心线左右对称设置。

Images