CN110063208B - 一种采摘机械手末端执行器 - Google Patents

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    • A01G18/00—Cultivation of mushrooms
    • A01G18/70—Harvesting

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Abstract

本发明涉及一种采摘机械手末端执行器，属于机械臂末端执行器领域。采摘机械手末端执行器，包括与采摘机械驱动装置相连的手臂，手臂的端部设置气缸，气缸与夹持套相连；夹持套的底端设有抓取端；所述的夹持套由弹性材料制成，夹持套内设有填装介质的夹持套腔体，其腔体内填充液态介质；通过液态介质受压力后产生的膨胀使其加持套发生水平伸张形变及法向形变；气缸的驱动部上设有推杆，推杆延伸至夹持套的腔体内与液态介质接触。本发明提供的采摘机械手末端执行器，能代替人工完成按压、夹紧、旋转、采摘动作，实现蘑菇采摘，降低生产成本。其末端执行器夹持角度广，能适应蘑菇不同生长角度，可采摘不同方位的蘑菇。

Description

一种采摘机械手末端执行器
技术领域
本发明涉及一种采摘机械手末端执行器，属于机械臂末端执行器领域。
背景技术
随着农业技术的发展，规模化生产已成趋势。如我国双孢蘑菇（俗称白蘑菇）采用工厂化生产后，种植范围遍及全国20多个省、市、自治区，产量逐年增加，年产量和年出口量均居世界首位。工厂化生产蘑菇，菇房环境要求高，恒温、无杂菌，采摘要求高，目前仍为人工采摘；对采摘的蘑菇进行检测、分级包装时，需要对其进行分拣，目前为人工分拣。人工操作。工作时间长，劳动强度大，且容易对蘑菇、菇房环境造成影响，不利于提高生产效率和产品质量。随着农村劳动力日益紧缺，采用先进的采摘、分拣装置势在必行。
采摘、分拣机器人是一种高效的装置，其关键部件为机械手末端执行器，用来夹持蘑菇，进行采摘和分拣。机器人手臂末端执行器需要完成按压、夹持、旋转、摘取四个动作，夹持力复杂且不能过大，否则会造成蘑菇外观伤痕，影响蘑菇品质，同时还要求夹持器结构简单，容易清洗，不对目标物及周围造成污染。
发明内容
本发明针对上述不足提供了一种采摘机械手末端执行器。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的采摘机械手末端执行器，包括与采摘机械驱动装置相连的手臂，手臂的端部设置气缸，气缸与夹持套相连；夹持套的底端设有抓取端；所述的夹持套由弹性材料制成，夹持套内设有填装介质的夹持套腔体，其腔体内填充液态介质；通过液态介质受压力后产生的膨胀使其加持套发生水平伸张形变及法向形变；
所述的气缸的驱动部上设有推杆，推杆延伸至夹持套的腔体内与液态介质接触。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，所述的夹持套成圆柱形结构，夹持套内的腔体为半球形结构；圆柱形结构的夹持套的抓取端成逐渐收拢状；抓取端设有向内开口状并向内凹陷的抓取槽，抓取槽的内顶端为形变夹持套的形变支点。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，所述的夹持套内的液态介质为液态塑料。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述的夹持套受液态介质膨胀所产生的水平伸展形变，其抓取槽的顶端发生水平位移；
所述的夹持套受液态介质膨胀所产生的法向形变，其夹持套向下发生伸展位移。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，所述的手臂与气缸之间采用法兰结构相互固定；
所述的夹持套与气缸之间设有上盖板，上盖板的中心处设有通孔，所述的通孔内壁设有毡圈；所述气缸上的推杆从通孔处贯穿入夹持套的腔体内；气缸与上盖板之间通过法兰相互固定。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，所述的夹持套的顶部侧壁设有沿径向外延的外檐，夹持套通过外檐与上盖板的下端面相互固定。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，所述的夹持套的外檐的下端面固定下压板；所述的下压板为圆环结构，圆环内圈直径大于夹持套的外壁直径，下压板的内圈圆周面与相对的夹持套外壁之间设有一定间距。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，所述的夹持套的外檐与上盖板之间设有密封圈。
本发明所述的采摘机械手末端执行器，所述夹持套采用的弹性材料为65Mn。
有益效果
本发明提供的采摘机械手末端执行器，能代替人工完成按压、夹紧、旋转、采摘动作，实现蘑菇采摘，降低生产成本。
本发明提供的采摘机械手末端执行器，其末端执行器夹持角度广，能适应蘑菇不同生长角度，可采摘不同方位的蘑菇。夹持套采用整体式结构，结构简单、轻便，方便清洁消毒，不对夹持物及周围环境造成污染。
本发明提供的采摘机械手末端执行器，夹持套采用弹性材料，不对外观造成压痕。
本发明提供的采摘机械手末端执行器，该装置使用方便、成本低廉，适合推广使用。
附图说明
图1是本发明的采摘机械手末端执行器的主视图。
图2是本发明的采摘机械手末端执行器的俯视图。
图3是本发明的采摘机械手末端执行器的夹持套形变状态示意图。
其中有：1为手臂，2为气缸，3为上盖板，4为密封圈， 5为下压板，6为液态塑料，7为夹持套，8为被夹持物，9为毡圈，10为推杆，11为外檐；12为抓取端，13为抓取槽，14为形变支点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1及图2所示：采摘机械手末端执行器，包括与采摘机械驱动装置相连的手臂1，手臂1的端部设置气缸2，气缸2与夹持套7相连；夹持套7的底端设有抓取端12；夹持套由弹性材料制成，弹性材料为65Mn，夹持套7内设有填装介质的夹持套腔体，其腔体内填充液态介质；夹持套7内的液态介质为液态塑料6；通过液态介质受压力后产生的膨胀使其加持套7发生水平伸张形变及法向形变；夹持套7受液态介质膨胀所产生的水平伸展形变，其抓取槽的顶端发生水平位移；
夹持套7受液态介质膨胀所产生的法向形变，其夹持套向下发生伸展位移。
所述的气缸2的驱动部上设有推杆10，推杆10延伸至夹持套的腔体内与液态介质接触。
夹持套7成圆柱形结构，夹持套7内的腔体为半球形结构；圆柱形结构的夹持套7的抓取端12成逐渐收拢状；抓取端12设有向内开口状并向内凹陷的抓取槽13，抓取槽13的内顶端为形变夹持套的形变支点14。
作为本发明所述的采摘机械手末端执行器的优选方案；手臂1与气缸2之间采用法兰结构相互固定；夹持套7与气缸2之间设有上盖板3，上盖板3的中心处设有通孔，通孔内壁设有毡圈9；气缸2上的推杆从通孔处贯穿入夹持套7的腔体内；气缸2与上盖板3之间通过法兰相互固定。
夹持套7的顶部侧壁设有沿径向外延的外檐11，夹持套7的外檐11与上盖板之间设有密封圈4。夹持套7通过外檐11与上盖板3的下端面相互固定。夹持套7的外檐11的下端面固定下压板5；其下压板5为圆环结构，圆环内圈直径大于夹持套的外壁直径，下压板的内圈圆周面与相对的夹持套外壁之间设有一定间距。
图如3所示：虚线绘制的夹持套7为未发生形变状态，以实线绘制的夹持套7为由液态塑料膨胀时发生形变状态，由该示意图可明确发生形变后的夹持套7的腔体外侧向外侧位移，由于形变支点14的其下部的抓取端12会向内收拢。
本发明提供的采摘机械手末端执行器在工作时，气缸由电源控制，推杆上下运动。当推杆向下运动时，挤压夹持套内部的液态塑料，使夹持套向外膨胀，发生位移，一方面使夹持套向下移动，对目标物施加向下按压力，另一方面夹持套通过圆周位移，对目标物施加圆周挤压力。夹持套的两种力同时施加在目标物上，完成按压、夹持动作。机械手臂1产生旋转动作，带动夹持套和目标物旋转，手臂提升，带动夹持套完成采摘动作。当推杆向上运动时，夹持套内部的液态塑料的膨胀力消失，夹持套松开目标物，采摘工作结束。夹持套夹紧部位为圆形，可适应不同角度的蘑菇采摘。外形为整体式，结构简单，清洗方便，适用于对清洁度要求比较高的环境。夹持器材料为弹性材料，最大夹持力受限，不会对目标物造成夹持伤痕，适用于对外观质量要求比较高的采摘。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种采摘机械手末端执行器，其特征在于：包括与采摘机械驱动装置相连的手臂，手臂的端部设置气缸，气缸与夹持套相连；夹持套的底端设有抓取端；所述的夹持套由弹性材料制成，夹持套内设有填装介质的夹持套腔体，其腔体内填充液态介质；通过液态介质受压力后产生的膨胀使其加持套发生水平伸张形变及法向形变；
所述的气缸的驱动部上设有推杆，推杆延伸至夹持套的腔体内与液态介质接触；
所述的夹持套成圆柱形结构，夹持套内的腔体为半球形结构；圆柱形结构的夹持套的抓取端成逐渐收拢状；抓取端设有向内开口状并向内凹陷的抓取槽，抓取槽的内顶端为形变夹持套的形变支点；
所述的夹持套内的液态介质为液态塑料；所述的夹持套受液态介质膨胀所产生的水平伸展形变，其抓取槽的顶端发生水平位移；所述的夹持套受液态介质膨胀所产生的法向形变，其夹持套向下发生伸展位移；
当推杆向下运动时，挤压夹持套内部的液态塑料，使夹持套向外膨胀，发生位移，完成按压、夹持动作；机械手臂产生旋转动作，带动夹持套和目标物旋转，手臂提升，带动夹持套完成采摘动作；夹持套采用的弹性材料为65Mn。
2.根据权利要求1所述的采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述的手臂与气缸之间采用法兰结构相互固定；
所述的夹持套与气缸之间设有上盖板，上盖板的中心处设有通孔，所述的通孔内壁设有毡圈；所述气缸上的推杆从通孔处贯穿入夹持套的腔体内；气缸与上盖板之间通过法兰相互固定。
3.根据权利要求2所述的采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述的夹持套的顶部侧壁设有沿径向外延的外檐，夹持套通过外檐与上盖板的下端面相互固定。
4.根据权利要求2所述的采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述的夹持套的外檐的下端面固定下压板；所述的下压板为圆环结构，圆环内圈直径大于夹持套的外壁直径，下压板的内圈圆周面与相对的夹持套外壁之间设有一定间距。
5.根据权利要求2所述的采摘机械手末端执行器，其特征在于：所述的夹持套的外檐与上盖板之间设有密封圈。
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