CN108811743A - 一种基于自适应柔性爪的水果采摘器 - Google Patents

一种基于自适应柔性爪的水果采摘器 Download PDF

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Abstract

本发明属于水果采摘器技术领域，涉及一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，主要由柔性爪、柔性爪安装座、连杆、滑块、柔性爪底座、电机上安装座、电机、电机下安装座、轴套座、轴套、把手座、把手和采摘伸缩杆组成。当按压或松开把手时，通过钢丝将力传导给滑块，使滑块上下滑动；滑块上通过三根连杆与连接座连接，连杆将滑块的直线运动转换为连接座的转动运动，进而实现手爪的收紧和放松；当柔性爪在抓取水果的时候对水果产生挤压，水果外表面对于柔性爪内表面产生作用力，由于鳍条效应的存在，柔性爪会向内弯曲，最大程度上使柔性手爪内壁贴合在水果外表面，将挤压力均匀的分散到水果的整个外表面。本发明简单便携、并可保证果肉果皮的质量。

Description

一种基于自适应柔性爪的水果采摘器
技术领域
本发明属于水果采摘器技术领域，涉及一种基于自适应柔性爪的水果采摘器。
背景技术
中国是世界果品生产的第一大国。随着改革开放不断深入，中国果业得到了迅速发展，大规模果树种植已经成为现实。中国幅员辽阔，气候差异很大，种植的水果多种多样。果树的生长特性决定了部分品种果田大多集中在地势不是很平缓的丘陵、山坡。以上原因导致了大型的机械化、自动化水果采摘无法得到有效的应用。而人工采摘往往需要借助梯子、采摘装置等设备，导致采摘效率往往较低，还伴有人员跌落的隐患。
现有采摘器主要问题有以下几点：大型的机械化、自动化设备不符合中国的国情，果农难以负担其高昂的造价；小型的机械爪结构一般采用刚性结构，很难保证在不损伤果皮的情况下完成对不同大小水果的采摘。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，通过独特的自适应柔性爪，可以使果农不安装调试的情况下完成对不同大小水果的采摘，并且保证水果的果肉果皮质量，果农在不接受特殊培训，单人单手即可可以完成对水果的采摘，以解决背景技术中所述的当前水果采摘存在的问题。
本发明的技术方案：
一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，主要由柔性爪1、柔性爪安装座2、连杆3、滑块、弹簧4、柔性爪底座5、电机上安装座6、电机7、电机下安装座8、轴套座9、轴套14、把手座15、把手16和采摘伸缩杆17组成；
所述的柔性爪1，共3个，为中间设有多根横梁的Λ型结构，柔性爪1的两个手爪的底部设有连接座，手爪底部向内侧为楔形突起，用于将手爪卡扣在连接座内，防止柔性爪1脱落；柔性爪1的两个手爪分别安装在柔性爪安装座2和滑块上；与水果接触的柔性爪1的表面上设有人字型柔性突起，突起方向与水果采摘时的受力在柔性爪1的表面的分力方向相反，增加抓取过程中的摩擦力；
所述的柔性爪安装座2，其上表面设有三组均匀分布的突起，每组有两个突起，用于连接柔性爪1的连接座；柔性爪1的一个手爪通过连接座安装在柔性爪安装座2的一组突起上，以支撑和固定柔性爪1；连接座与柔性爪安装座2的突起通过螺母a10和螺丝a11连接，连接座绕柔性爪安装座2的突起旋转；
所述的柔性爪底座5，位于柔性爪安装座2的下方，二者之间设有三根均布的导轨，滑块上设有三个均布的通孔，通过通孔安装在三根导轨上，使滑块在柔性爪底座5与柔性爪安装座2之间上下移动，导轨将柔性爪底座5与柔性爪安装座2连接为一体；滑块的侧面周围均布3组突起，每组有两个突起，用于固定连杆3；柔性爪1的另一个手爪经连接座并通过螺母a10、螺丝a11与连杆3的一端连接，连杆3的另一端通过螺母a10和螺丝a11与滑块上的突起连接；柔性爪底座5的中心轴处设有弹簧4，弹簧4与滑块下表面接触；连杆3将滑块的上下直线运动转变为手爪的转动运动，实现对水果的抓取；
所述的电机上安装座6通过螺丝b12安装在柔性爪底座5的下表面，所述的电机下安装座8通过螺丝c13安装在轴套座9的上表面，电机上安装座6与电机下安装座8之间安装有电机7，电机7带动柔性爪1绕中心轴转动；
所述的采摘伸缩杆17为伸缩杆，由两根不同直径的杆组成，通过锁紧装置固定两根杆的相对位置；所述的轴套座9套在采摘伸缩杆17的上端并通过螺丝固定；所述的把手座15通过螺丝d18和螺母b19安装在采摘伸缩杆17的下端，实现把手座15在采摘伸缩杆17上的转动；所述的把手16通过销安装在把手座15上，把手16通过钢丝与滑块相连接，以控制滑块的上下运动；钢丝外部套有轴套14，限制钢丝的运动。
所述的轴套14由柔性材料制成。
所述的电机7是空心轴电机，钢丝从中轴线穿过电机并与滑块连接。
所述的滑块的下表面与柔性爪底座5的上表面设有弹簧槽，以固定弹簧4。
所述的弹簧4，根据水果的大小进行更换，以满足柔性爪1对不同大小的水果所需要的旋转角和不同硬质的水果所允许的压力的要求。
使用时，当使用者按压或松开把手16时，通过钢丝将力传导给滑块，使滑块在三根导轨的约束作用下上下滑动。滑块上通过三根连杆3与连接座连接，连杆3将滑块的直线运动转换为连接座的转动运动，进而实现手爪的收紧和放松；当柔性爪1在抓取水果的时候对水果产生挤压，水果外表面对于柔性爪1内表面产生作用力，由于鳍条效应的存在，柔性爪1会向内弯曲，这样在最大程度上使柔性手爪内壁贴合在水果外表面，将挤压力均匀的分散到水果的整个外表面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)相对大型机械采摘装置，本发明的伸缩杆结构简单便携，方便使用者随身携带。
(2)相对小型的水果采摘器，其自适应的柔性爪可以贴合在水果外表面，将挤压力均匀的分散到水果的整个外表面，保证果肉果皮的质量。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的鳍条效应原理示意图；
图3为本发明的柔性爪示意图；
图4为本发明的把手示意图。
图中：1柔性爪；2柔性爪安装座；3连杆；4弹簧；5柔性爪底座；6电机上安装座；7电机；8电机下安装座；9轴套座；10螺母a；11螺丝a；12螺丝b；13螺丝c；14轴套；15把手座；16把手；17采摘伸缩杆；18螺丝d；19螺母b。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，主要由柔性爪1、柔性爪安装座2、连杆3、滑块、柔性爪底座5、电机上安装座6、电机7、电机下安装座8、轴套座9、轴套14、把手座15、把手16和采摘伸缩杆17组成；
具体包括3个柔性爪1，每个手爪下各设有一个连接座，其中一个手爪的连接座连接在柔性爪安装座2的上表面；柔性爪安装座2上有三对六个用于固定安装连接座的突起，互成120度均匀分布，通过螺母a10和螺丝a11与连接座固定，每个连接座可绕柔性爪安装座2上的突起旋转；另一个手爪的连接座通过连杆3与滑块连接；滑块上有圆周互成120度均匀分布的3个通孔，内穿过三根导轨；3根导轨与柔性爪安装座2和柔性爪底座5连接，用于限制滑块上下运动；柔性爪底座5中心轴处设有弹簧4，弹簧4另一端与滑块下表面紧贴；柔性爪底座5与轴套座9之间设有电机7，电机7可带动柔性爪1绕中心轴转动；电机7顶部通过螺丝可拆卸连接在电机上安装座6上，底部通过螺丝可拆卸连接在电机下安装座8上；电机安装座6、8分别通过螺丝b12和螺丝c13可拆卸的安装柔性爪底座5与轴套座9之间；轴套座9套在采摘伸缩杆17一端上并用紧定螺丝固定，采摘伸缩杆17的另一端设有把手16；把手16通过销安装在把手座15上，把手16通过钢丝和滑块相连接，把手16通过钢丝来控制滑块的上下运动；把手座15通过螺丝d18、螺母b19安装在采摘伸缩杆17上；
所述的钢丝外表周围设有柔性材料制成的轴套14；
所述的电机7是空心轴电机，可以允许钢丝从中轴线穿过电机7并与滑块连接；
所述的弹簧4依照所摘取的水果种类可更换相应的型号以方便摘取。
如图3所示，柔性爪1为变形鳍条结构，柔性爪1底部设计了楔形突起，可以卡扣在连接座内部，有效避免柔性爪1脱落；与水果接触的柔性爪1的表面设计了人字型柔性突起，其突起方向与水果采摘时的受力在柔性爪1表面的分力方向相反，可以增加抓取过程中的摩擦力。
把手16的结构如图4所示。
在手把16被按下时，钢丝被拉动，带动滑块在导轨的约束下向下运动，滑块通过连杆3带动柔性爪1转动，使得3个柔性爪张开，在手把16松开的时候，滑块由于位于滑块下底面的弹簧4的作用下处于导轨的上端位置(接近柔性爪安装座2)，3个柔性爪1呈闭合状态，抓住目标水果(如图2)；由于柔性爪1在受到水果给其的一侧力时，由于鳍条效应的存在，柔性爪1会向内弯曲，贴合目标水果的外表面，减少对目标果体的损伤；同时电机7转动通过带动柔性爪1转动使得目标水果转动，扭断果梗。当继续按压把手16，滑块将向下运动，3个柔性爪1恢复张开状态，可取下目标水果。

Claims (8)

1.一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，主要由柔性爪(1)、柔性爪安装座(2)、连杆(3)、滑块、弹簧(4)、柔性爪底座(5)、电机上安装座(6)、电机(7)、电机下安装座(8)、轴套座(9)、轴套(14)、把手座(15)、把手(16)和采摘伸缩杆(17)组成；
所述的柔性爪(1)，共3个，为中间设有多根横梁的Λ型结构，柔性爪(1)的两个手爪的底部设有连接座，手爪底部向内侧为楔形突起，用于将手爪卡扣在连接座内，防止柔性爪(1)脱落；柔性爪(1)的两个手爪分别安装在柔性爪安装座(2)和滑块上；与水果接触的柔性爪(1)的表面上设有人字型柔性突起，突起方向与水果采摘时的受力在柔性爪(1)的表面的分力方向相反，增加抓取过程中的摩擦力；
所述的柔性爪安装座(2)，其上表面设有三组均匀分布的突起，每组有两个突起，用于连接柔性爪(1)的连接座；柔性爪(1)的一个手爪通过连接座安装在柔性爪安装座(2)的一组突起上，以支撑和固定柔性爪(1)；连接座与柔性爪安装座(2)的突起通过螺母a(10)和螺丝a(11)连接，连接座绕柔性爪安装座(2)的突起旋转；
所述的柔性爪底座(5)，位于柔性爪安装座(2)的下方，二者之间设有三根均布的导轨，滑块上设有三个均布的通孔，通过通孔安装在三根导轨上，使滑块在柔性爪底座(5)与柔性爪安装座(2)之间上下移动，导轨将柔性爪底座(5)与柔性爪安装座(2)连接为一体；滑块的侧面周围均布3组突起，每组有两个突起，用于固定连杆(3)；柔性爪(1)的另一个手爪经连接座并通过螺母a(10)、螺丝a(11)与连杆(3)的一端连接，连杆(3)的另一端通过螺母a(10)和螺丝a(11)与滑块上的突起连接；柔性爪底座(5)的中心轴处设有弹簧(4)，弹簧(4)与滑块下表面接触；连杆(3)将滑块的上下直线运动转变为手爪的转动运动，实现对水果的抓取；
所述的电机上安装座(6)通过螺丝b(12)安装在柔性爪底座(5)的下表面，所述的电机下安装座(8)通过螺丝c(13)安装在轴套座(9)的上表面，电机上安装座(6)与电机下安装座(8)之间安装有电机(7)，电机(7)带动柔性爪(1)绕中心轴转动；
所述的采摘伸缩杆(17)为伸缩杆，由两根不同直径的杆组成，通过锁紧装置固定两根杆的相对位置；所述的轴套座(9)套在采摘伸缩杆(17)的上端并通过螺丝固定；所述的把手座(15)通过螺丝d(18)和螺母b(19)安装在采摘伸缩杆(17)的下端，实现把手座(15)在采摘伸缩杆(17)上的转动；所述的把手(16)通过销安装在把手座(15)上，把手(16)通过钢丝与滑块相连接，以控制滑块的上下运动；钢丝外部套有轴套(14)，限制钢丝的运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，所述的轴套(14)由柔性材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，所述的电机(7)是空心轴电机，钢丝从中轴线穿过电机并与滑块连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，所述的滑块的下表面与柔性爪底座(5)的上表面设有弹簧槽，以固定弹簧(4)。
5.根据权利要求3所述的一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，所述的滑块的下表面与柔性爪底座(5)的上表面设有弹簧槽，以固定弹簧(4)。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，所述的弹簧(4)根据水果的大小进行更换，以满足柔性爪(1)对不同大小的水果所需要的旋转角和不同硬质的水果所允许的压力的要求。
7.根据权利要求3所述的一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，所述的弹簧(4)根据水果的大小进行更换，以满足柔性爪(1)对不同大小的水果所需要的旋转角和不同硬质的水果所允许的压力的要求。
8.根据权利要求4所述的一种基于自适应柔性爪的水果采摘器，其特征在于，所述的弹簧(4)根据水果的大小进行更换，以满足柔性爪(1)对不同大小的水果所需要的旋转角和不同硬质的水果所允许的压力的要求。
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