CN109220190A - 仿生手指式水果采摘装置 - Google Patents

Abstract

仿生手指式水果采摘装置属于农业机械技术领域，目的在于解决现有技术中存在的采摘效率低、人工劳动强度大、摘取不方便及存在一定安全隐患的问题。本发明包括：连接支杆；通过连接单元和连接支杆一端连接的抓取单元，所述抓取单元包括安装板、设置在安装板上的抓取机构和设置在所述连接支杆上的刹车手柄；所述抓取机构包括固定设置在所述安装板上的多个仿生手指以及抓取控制绳结构，多个仿生手指通过抓取控制绳结构和所述刹车手柄连接，刹车手柄通过抓取控制绳结构实现仿生手指弯曲的角度和仿生手指与水果表面的接触力；设置在所述安装板上的剪切单元；以及角度调整单元，通过所述角度调整单元调整抓取单元整体相对连接支杆的安装角度。

Description

仿生手指式水果采摘装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种仿生手指式水果采摘装置。

背景技术

水果收获是一种劳动密集型的工作，在很多国家，由于人口老龄化和农业劳动力越来越缺乏，劳动力成本增加。水果采摘作业是目前果蔬生产链中最耗时、最费力的环节之一，采摘作业质量的好坏直接影响到后续的加工和储藏。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低，目前国内水果采摘基本都是人工进行的，人工进行采摘时，需要使用相应的采摘工具配合完成采摘工作，采摘效率低，另外，对于高处的或水果枝叶深处的果实进行采摘时，由于人的臂长有限，没办法轻松摘取，需要攀登或钻入水果枝叶深处，摘取不方便，同时存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提出一种仿生手指式水果采摘装置，解决现有技术中存在的采摘效率低、人工劳动强度大、摘取不方便及存在一定安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明的仿生手指式水果采摘装置包括：

连接支杆；

通过连接单元和连接支杆一端连接的抓取单元，所述抓取单元包括安装板、设置在安装板上的抓取机构和设置在所述连接支杆上的刹车手柄；所述抓取机构包括固定设置在所述安装板上的多个仿生手指以及抓取控制绳结构，多个仿生手指通过抓取控制绳结构和所述刹车手柄连接，刹车手柄通过抓取控制绳结构控制仿生手指弯曲的角度和仿生手指与水果表面的接触力；

设置在所述安装板上的剪切单元；

以及角度调整单元，通过所述角度调整单元调整抓取单元整体相对连接支杆的安装角度。

所述仿生手指包括：

固定在所述安装板上的手指底座；

一端和所述手指底座固定连接的弹簧片；

和所述弹簧片另一端固定连接的手指指节，所述手指指节沿所述安装板径向向外凹；

以及设置在所述手指指节内侧的硅胶片。

所述仿生手指包括三个，三个仿生手指间隔100°，所述剪切单元设置在两个间隔160°的两个仿生手指所对应的位置处。

所述抓取控制绳结构包括：

主控制绳，所述主控制绳一端和所述刹车手柄连接；

和所述主控制绳另一端连接的大圆环；

两端手指控制绳所述两端手指控制绳穿过一个小圆环后两端分别从大圆环中间伸出并分别和左右两个仿生手指连接；

以及中间手指控制绳，所述中间手指控制绳一端和另一个仿生手指连接，另一端和小圆环连接。

所述抓取单元还包括缓冲机构，所述缓冲机构包括：

同轴固定在所述安装板上的缓冲固定板；

和所述缓冲固定板同轴平行设置的圆垫片；

设置在所述缓冲固定板和所述圆垫片之间的缓冲弹簧，所述缓冲弹簧两端分别和所述缓冲固定板及圆垫片焊接；

以及和所述圆垫片固定连接的硅胶手掌。

所述剪切单元包括：

两个对称设置在所述安装板上的剪切刀组，每组剪切刀组包括固定在所述安装板上的摆动刀支座、中部和所述摆动刀支座上端转动连接的摆动刀片以及连接在所述摆动刀支座和所述摆动刀片之间的拉力弹簧，所述摆动刀片刀刃处设置有锯齿结构；

设置在所述连接支杆上的小滑块；

通过第一折弯杆和所述小滑块连接的摆动刀控制手柄；

以及摆动刀控制绳，两个所述摆动刀控制绳的一端均和所述小滑块固定连接，另一端分别和两个摆动刀片末端的通孔固定连接。

所述角度调整单元包括：

固定在所述连接支杆上的固定卡扣；

设置在所述连接支杆上的带孔滑块，所述带孔滑块位于所述固定卡扣和所述安装板之间；

两端分别与固定卡扣和带孔滑块螺纹连接的连杆；

以及一端和所述带孔滑块连接的第二折弯杆，所述第二折弯杆另一端和所述安装板通过直角支座连接。

所述连接单元包括：

相对固定连接在所述连接支杆端部的两个第一连接固定片；

孔眼端通过所述第一旋转销和第一套管与所述第一连接固定片连接的活接螺栓；

和所述活接螺栓螺纹端连接的小圆盘，所述小圆盘和所述安装板之间通过螺栓连接；

以及套在连接小圆盘和所述安装板之间螺栓上的轴套。

所述采摘装置还包括连接在所述连接支杆另一端的辅助支撑单元，所述辅助支撑单元包括：

相对固定连接在所述连接支杆端部的两个第二连接固定片；

与所述第二连接固定片通过第二旋转销和第二套管连接的内螺纹关节轴承；

和所述内螺纹关节轴承固定连接的关节轴承固定板；

以及和所述内螺纹关节轴承同轴固定连接的腹部固定板，所述腹部固定板均布四个通孔。

本发明的有益效果为：本发明的仿生手指式水果采摘装置通过在连接支杆端部设置的抓取单元和剪切单元结合的方式实现水果的采摘，本发明的抓取单元和连接支杆之间通过连接单元进行连接，为活动连接，通过角度调整单元可以调整安装板和连接支杆的安装角度，方便不同方位的水果的采摘，抓取单元采用仿生手指的方式进行采摘，手指与水果果实接触部位设置有硅胶片，避免对水果产生损伤，高质量的实现水果的采摘，另外，抓取控制绳采用特殊结构设计，在操作刹车手柄时，可以均衡作用在三个仿生手指上的作用力，使水果受力均衡；同时，在安装板上三个仿生手指中间位置设置有缓冲机构，有效防止了水果的损伤，本发明体积小，操作方便，结构简单，有效的提高的采摘效率及采摘质量，同时避免了人工采摘出现受伤的问题。

附图说明

图1为本发明的仿生手指式水果采摘装置整体结构示意图；

图2为本发明的仿生手指式水果采摘装置采摘端部结构示意图；

图3为本发明的仿生手指式水果采摘装置中仿生手指结构示意图；

图4为本发明的仿生手指式水果采摘装置中抓取控制绳结构示意图；

图5为本发明的仿生手指式水果采摘装置中剪切单元结构示意图；

图6为本发明的仿生手指式水果采摘装置中摆动刀片结构示意图；

图7为本发明的仿生手指式水果采摘装置中连接单元结构示意图；

图8为本发明的仿生手指式水果采摘装置中辅助支撑单元结构示意图；

其中：1、连接支杆，2、连接单元，201、第一连接固定片，202、第一旋转销，203、第一套管，204、活接螺栓，205、小圆盘，206、轴套，3、抓取单元，301、安装板，302、仿生手指，303、手指底座，304，弹簧片，305、手指指节，306、硅胶片，307、中间手指控制绳，308、两端手指控制绳，309、小圆环，310、大圆环，311、刹车手柄，312、缓冲固定板，313、缓冲弹簧，314、硅胶手掌，4、剪切单元，401、摆动刀支座，402、摆动刀片，403、拉力弹簧，404、摆动刀控制手柄，405、小滑块，406、第一折弯杆，407、摆动刀控制绳，5、角度调整单元，501、固定卡扣，502、带孔滑块，503、连杆，504、第二折弯杆，505、直角支座，6、辅助支撑单元，601、第二连接固定片，602、第二旋转销，603、第二套管，604、内螺纹关节轴承，605、关节轴承固定板，606、腹部固定板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1和附图2，本发明的仿生手指302式水果采摘装置包括：

连接支杆1；

通过连接单元2和连接支杆1一端连接的抓取单元3，所述抓取单元3包括安装板301、设置在安装板301上的抓取机构和设置在所述连接支杆1上的刹车手柄311；所述抓取机构包括固定设置在所述安装板301上的多个仿生手指302以及抓取控制绳结构，多个仿生手指302通过抓取控制绳结构和所述刹车手柄311连接，刹车手柄311通过抓取控制绳结构控制仿生手指302弯曲的角度和仿生手指302与水果表面的接触力；

设置在所述安装板301上的剪切单元4；

以及角度调整单元5，通过所述角度调整单元5调整抓取单元3整体相对连接支杆1的安装角度。

参见附图3，所述仿生手指302包括：

通过螺纹连接固定在所述安装板301上的手指底座303；

一端通过沉头螺钉和所述手指底座303固定连接的弹簧片304；

和所述弹簧片304另一端通过沉头螺钉固定连接的手指指节305，所述手指指节305沿所述安装板301径向向外凹；凹形设计可以保证手指与水果能很好地接触，也防止手指破坏水果表面；

以及设置在所述手指指节305内侧的硅胶片306。

所述仿生手指302包括三个，三个仿生手指302间隔100°，所述剪切单元4设置在两个间隔160°的两个仿生手指302所对应的位置处。

参见附图4，所述抓取控制绳结构包括：

主控制绳，所述主控制绳一端和所述刹车手柄连接；

和所述主控制绳另一端连接的大圆环310；

两端手指控制绳308，所述两端手指控制绳308穿过一个小圆环309后两端分别从大圆环310中间伸出并分别和左右两个仿生手指302连接；

以及中间手指控制绳307，所述中间手指控制绳307一端和另一个仿生手指302连接，另一端和小圆环309连接。

两端手指控制绳308和仿生手指302连接的形式为：所述的两端手指控制绳308的一端固定在手指指节305中上部的小孔处，穿过手指指节305底部的小孔，再穿过手指底座303中间的小孔引出。左右两个仿生手指302的两端手指控制绳308连接成1根，穿入大圆环310，中间手指控制绳307会连接到小圆环309上，小圆环309会穿入两端手指控制绳308中，可实现小圆环309在两端手指控制绳308上滑动，再将主控制绳连接到大圆环310上，这样的连接方式会自动调节使3个仿生手指302均匀受力，避免手动连接时的误差。

所述抓取单元3还包括缓冲机构，所述缓冲机构包括：

同轴固定在所述安装板301上的缓冲固定板312；

和所述缓冲固定板312同轴平行设置的圆垫片；

设置在所述缓冲固定板312和所述圆垫片之间的缓冲弹簧313，所述缓冲弹簧313两端分别和所述缓冲固定板312及圆垫片焊接；

以及和所述圆垫片固定连接的硅胶手掌314，缓冲机构会受力收缩并很好地与水果接触。

参见附图5和附图6，所述剪切单元4包括：

两个对称设置在所述安装板301上的剪切刀组，每组剪切刀组包括固定在所述安装板301上的摆动刀支座401、中部和所述摆动刀支座401上端转动连接的摆动刀片402以及连接在所述摆动刀支座401和所述摆动刀片402之间的拉力弹簧403，所述摆动刀片402刀刃处设置有锯齿结构；

设置在所述连接支杆1上的小滑块405；

通过第一折弯杆406和所述小滑块405连接的摆动刀控制手柄404，所述第一折弯杆406为金属杆；

以及摆动刀控制绳407，两个所述摆动刀控制绳407的一端均和所述小滑块405固定连接，另一端分别和两个摆动刀片402末端的通孔固定连接。

通过控制摆动刀控制手柄404的摆动角度来实现对水果果梗的切断，拉力弹簧403保证摆动刀自动回收；左摆动刀刀刃处设计了许多锯齿，减少果梗剪切时的滑移。

所述角度调整单元5包括：

固定在所述连接支杆1上的固定卡扣501；

设置在所述连接支杆1上的带孔滑块502，所述带孔滑块502位于所述固定卡扣501和所述安装板301之间；

两端分别与固定卡扣501和带孔滑块502螺纹连接的连杆503，所述连杆503为不锈钢棒；

以及一端和所述带孔滑块502连接的第二折弯杆504，所述第二折弯杆504另一端和所述安装板301通过直角支座505连接，所述第二折弯杆504为均属杆。

参见附图7，所述连接单元2包括：

相对固定连接在所述连接支杆1端部的两个第一连接固定片201；

孔眼端通过所述第一旋转销202和第一套管203与所述第一连接固定片201连接的活接螺栓204；

和所述活接螺栓204螺纹端连接的小圆盘205，所述小圆盘205和所述安装板301之间通过螺栓连接；

以及套在连接小圆盘205和所述安装板301之间螺栓上的轴套206，所述轴套206为塑料轴套206。

由于长杆上端和安装板301之间的连接处设置有活接螺栓204，因此通过移动固定卡扣501可以实现安装板301一定角度的摆动。

参见附图8，所述采摘装置还包括连接在所述连接支杆1另一端的辅助支撑单元6，所述辅助支撑单元6包括：

相对固定连接在所述连接支杆1端部的两个第二连接固定片601；

与所述第二连接固定片601通过第二旋转销602和第二套管603连接的内螺纹关节轴承604；

和所述内螺纹关节轴承604固定连接的关节轴承固定板605；

以及和所述内螺纹关节轴承604同轴固定连接的腹部固定板606，所述腹部固定板606均布四个通孔。

使用时，腹部固定板606上的个孔通过钩子与背带连接，安装在腹部，内螺纹关节轴承604通过沉头螺钉固定在关节轴承固定板605上，腹部固定板606与关节轴承固定板605通过螺纹连接，因为是关节轴承，所以装置可以上下150°的旋转，左右30°的摆动。

Claims (9)

1.仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，包括：

连接支杆(1)；

通过连接单元(2)和连接支杆(1)一端连接的抓取单元(3)，所述抓取单元(3)包括安装板(301)、设置在安装板(301)上的抓取机构和设置在所述连接支杆(1)上的刹车手柄(311)；所述抓取机构包括固定设置在所述安装板(301)上的多个仿生手指(302)以及抓取控制绳结构，多个仿生手指(302)通过抓取控制绳结构和所述刹车手柄(311)连接，刹车手柄(311)通过抓取控制绳结构控制仿生手指(302)弯曲的角度和仿生手指(302)与水果表面的接触力；

设置在所述安装板(301)上的剪切单元(4)；

以及角度调整单元(5)，通过所述角度调整单元(5)调整抓取单元(3)整体相对连接支杆(1)的安装角度。

2.根据权利要求1所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述仿生手指(302)包括：

固定在所述安装板(301)上的手指底座(303)；

一端和所述手指底座(303)固定连接的弹簧片(304)；

和所述弹簧片(304)另一端固定连接的手指指节(305)，所述手指指节(305)沿所述安装板(301)径向向外凹；

以及设置在所述手指指节(305)内侧的硅胶片(306)。

3.根据权利要求1或2所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述仿生手指(302)包括三个，三个仿生手指(302)间隔100°，所述剪切单元(4)设置在两个间隔160°的两个仿生手指(302)所对应的位置处。

4.根据权利要求3所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述抓取控制绳结构包括：

主控制绳，所述主控制绳一端和所述刹车手柄连接；

和所述主控制绳另一端连接的大圆环(310)；

两端手指控制绳(308)，所述两端手指控制绳(308)穿过一个小圆环(309)后两端分别从大圆环(310)中间伸出并分别和左右两个仿生手指(302)连接；

以及中间手指控制绳(307)，所述中间手指控制绳(307)一端和另一个仿生手指(302)连接，另一端和小圆环(309)连接。

5.根据权利要求1所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述抓取单元(3)还包括缓冲机构，所述缓冲机构包括：

同轴固定在所述安装板(301)上的缓冲固定板(312)；

和所述缓冲固定板(312)同轴平行设置的圆垫片；

设置在所述缓冲固定板(312)和所述圆垫片之间的缓冲弹簧(313)，所述缓冲弹簧(313)两端分别和所述缓冲固定板(312)及圆垫片焊接；

以及和所述圆垫片固定连接的硅胶手掌(314)。

6.根据权利要求1或2所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述剪切单元(4)包括：

两个对称设置在所述安装板(301)上的剪切刀组，每组剪切刀组包括固定在所述安装板(301)上的摆动刀支座(401)、中部和所述摆动刀支座(401)上端转动连接的摆动刀片(402)以及连接在所述摆动刀支座(401)和所述摆动刀片(402)之间的拉力弹簧(403)，所述摆动刀片(402)刀刃处设置有锯齿结构；

设置在所述连接支杆(1)上的小滑块(405)；

通过第一折弯杆(406)和所述小滑块(405)连接的摆动刀控制手柄(404)；

以及摆动刀控制绳(407)，两个所述摆动刀控制绳(407)的一端均和所述小滑块(405)固定连接，另一端分别和两个摆动刀片(402)末端的通孔固定连接。

7.根据权利要求1或2所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述角度调整单元(5)包括：

固定在所述连接支杆(1)上的固定卡扣(501)；

设置在所述连接支杆(1)上的带孔滑块(502)，所述带孔滑块(502)位于所述固定卡扣(501)和所述安装板(301)之间；

两端分别与固定卡扣(501)和带孔滑块(502)螺纹连接的连杆(503)；

以及一端和所述带孔滑块(502)连接的第二折弯杆(504)，所述第二折弯杆(504)另一端和所述安装板(301)通过直角支座(505)连接。

8.根据权利要求1所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述连接单元(2)包括：

相对固定连接在所述连接支杆(1)端部的两个第一连接固定片(201)；

孔眼端通过所述第一旋转销(202)和第一套管(203)与所述第一连接固定片(201)连接的活接螺栓(204)；

和所述活接螺栓(204)螺纹端连接的小圆盘(205)，所述小圆盘(205)和所述安装板(301)之间通过螺栓连接；

以及套在连接小圆盘(205)和所述安装板(301)之间螺栓上的轴套(206)。

9.根据权利要求1所述的仿生手指式水果采摘装置，其特征在于，所述采摘装置还包括连接在所述连接支杆(1)另一端的辅助支撑单元(6)，所述辅助支撑单元(6)包括：

相对固定连接在所述连接支杆(1)端部的两个第二连接固定片(601)；

与所述第二连接固定片(601)通过第二旋转销(602)和第二套管(603)连接的内螺纹关节轴承(604)；

和所述内螺纹关节轴承(604)固定连接的关节轴承固定板(605)；

以及和所述内螺纹关节轴承(604)同轴固定连接的腹部固定板(606)，所述腹部固定板(606)均布四个通孔。