CN113892346A - 欠驱动弧型指水果采摘机械手 - Google Patents

Abstract

欠驱动弧型指水果采摘机械手，用于方便对水果的采摘，避免对水果的损伤。它包括支架、夹持指、压指、联动机构和驱动机构，所述支架包括上板，所述夹持指为圆弧形结构，夹持指设有三根，夹持指的第一端与上板铰接连接，夹持指的第二端与压指铰接连接，在夹持指与压指之间设有扭簧，在扭簧的作用下三根压指围成一个锥形结构，且该锥形结构靠近上板的一端小；在支架上滑动设置有活动板，在活动板与夹持指之间设有联动机构，在联动机构的作用下活动板移动时夹持指相对上板摆动；所述驱动机构设置在支架上用于驱动活动板的移动。本发明结构简单，使用方便，可以实现对水果的有效夹持，且可以避免对水果的损伤。

Description

欠驱动弧型指水果采摘机械手

技术领域

本发明涉及水果采摘技术领域，具体地说是一种欠驱动弧型指水果采摘机械手。

背景技术

近年来，我国水果种植面积和产量持续位居世界第一位。而在水果生产中，采摘作业是最耗时、最费力的一个环节。目前，我国的果品采摘基本靠人工完成，随着中国社会城镇化、老龄化进程，劳动力成本大幅提升，使得果品采摘成本急剧攀升。随着农业产业机构的调整以及种植面积的不断扩大，果园的规模化发展和规范化管理日益提高，对机械化采摘设备的需求日益强烈。然而由于果品采摘对象的复杂性、工作环境的非结构性，目前国内的采摘自动化程度仍然很低，使得果农的劳动生产率低，劳动强度大，生产环境恶劣。

目前水果采摘机器人末端执行器多为纯吸盘式采摘、筒式采摘、振动式采摘、全驱动多指式采摘，往往会因抓取力或夹持力的不适造成果实压伤或者掉落；机械手缺少自适应性，通用性较差，果实的平均采摘耗时较长，工作效率不高；机器人结构复杂，制作加工成本高。因此为实现水果自动化采摘，研究一种更加可靠的末端执行器显得至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种欠驱动弧型指水果采摘机械手，用于方便对水果的采摘，避免对水果的损伤。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征在于，它包括支架、夹持指、压指、联动机构和驱动机构，所述支架包括上板，所述夹持指为圆弧形结构，夹持指设有三根，夹持指的第一端与上板铰接连接，夹持指的第二端与压指铰接连接，在夹持指与压指之间设有扭簧，在扭簧的作用下三根压指围成一个锥形结构，且该锥形结构靠近上板的一端小；在支架上滑动设置有活动板，在活动板与夹持指之间设有联动机构，在联动机构的作用下活动板移动时夹持指相对上板摆动；所述驱动机构设置在支架上用于驱动活动板的移动。

进一步地，支架包括平行设置的上板和下板，上、下板之间设有支撑杆。

进一步地，支撑杆为沿周向均匀设置的若干根。

进一步地，联动机构包括与上板端面上的耳板铰接的摆杆、设置在摆杆与活动板之间的拉杆、设置在摆杆与夹持指之间的连杆。

进一步地，驱动机构包括固定在下板上的电机、固定在电机输出端的丝杠，活动板与丝杠螺纹配合。

进一步地，驱动机构包括固定在下板上的电机、固定在电机输出端的凸轮，凸轮与活动板端面接触，在活动板与上板之间设有弹簧，在弹簧的作用下凸轮与活动板始终保持接触。

进一步地，在压指上设有指套，指套的侧壁为中空结构，指套侧壁内设有气腔。

进一步地，在压指和夹持指上设有柔性的垫块。

进一步地，在上板的端面上设有柔性的减震块。

本发明的有益效果是：本发明提供的欠驱动弧型指水果采摘机械手，结构简单，使用方便，可以实现对水果的有效夹持，且可以避免对水果的损伤。

附图说明

图1为本发明实施例一的三维示意图；

图2为本发明实施例一的正视图；

图3为本发明实施例一的俯视图；

图4为本发明实施例一的右视图；

图5为本发明实施例一的三根夹持指与支架的装配示意图；

图6为本发明靠近水果时的示意图；

图7为本发明夹持水果时的示意图；

图8为在压指上设置指套的示意图；

图9为压指的剖视图；

图10为本发明实施例二的正视图；

图11为在夹持指和压指上设置垫块的示意图；

图中：1支架，11下板，12上板，13支撑杆，14固定板，2活动板，21电机，22丝杠，23凸轮，3夹持指，31压指，32扭簧，4摆杆，41拉杆，42连杆，5弹簧，6减震块，7指套，71气腔，8水果，9垫块。

具体实施方式

如图1至图11所示，本发明主要包括支架1、夹持指3、压指31、驱动机构和联动机构，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1至图5所示，支架1包括平行设置的下板11和上板12，下板和上板均为圆形金属板。在下板和上板之间设有若干支撑杆13，通过支撑杆实现下板与上板之间的连接固定。支撑杆在同一圆周上均匀设置，在下板与上板之间还设有固定板14，且固定板与下板之间的距离小于固定板与上板之间的距离。

在固定板与上板之间设有活动板2，活动板也为圆形金属板，在活动板的边缘设有若干通孔，在活动板的中心设有螺纹孔，支撑杆穿过上述通孔。在下板上固定有电机21，在电机输出端固定有丝杠22，丝杠与固定板之间转动连接，丝杠与活动板上的螺纹孔配合。电机工作时，可以驱使丝杠的转动，丝杠的转动带动活动板在固定板和上板之间的移动。电机、丝杠构成了驱动机构。

在上板的端面上固定有耳板，耳板为在同一圆周上均匀设置的三个，且耳板设置在上板边缘。在耳板上铰接安装有圆弧形的夹持指3，夹持指为金属件，在夹持指的顶部铰接安装有压指31，压指也为金属件。在压指与夹持指之间设有扭簧32，在扭簧的作用下压指与夹持指之间呈钝角夹角，且三根压指形成一个上端大、下端小的锥形。使用时，三根夹持指夹住水果，为驱动夹持指的张开闭合，在支架与夹持指之间设有联动机构，联动机构包括与耳板铰接连接的摆杆4、设置在摆杆与活动板之间的拉杆41、设置在摆杆与夹持指之间的连杆42，摆杆的第一端与耳板铰接，摆杆的第二端与拉杆、摆杆的第二端与连杆之间均铰接连接，拉杆与活动板之间也是铰接连接。连杆与夹持指、夹持指与压指之间的铰接轴为同一根轴。

如图6所示，当需要采摘水果时，支架带动夹持指靠近水果8，此时压指向外张开。如图7所示，夹持指伸向水果直至水果进入三根夹持指之间的区域。随后，活动板向靠近上板的一侧移动，此时压指在连杆的作用下摆动，并向水果所在的一侧下弯，进而实现对水果的夹持、抓握。在压指上设有压力传感器，通过压力传感器感知水果与压指之间的压力，当压力传感器感知到的压力超过设定值时，电机停止动作，进而避免压坏水果。

如图8所示，为避免压指与水果之间过渡或长时间的摩擦导致水果外皮的损伤，在压指上套有指套7，如图9所示，指套为硅胶材质，且指套为中空结构，指套的侧壁内设有气腔71。使用时，指套与水果接触，气腔的设置可以减轻压指与水果之间的挤压力，且可以满足不同大小水果的采摘需要。指套将压指包绕起来，气腔的设置还可以增大与水果之间的摩擦力，避免水果的掉落。

如图11所示，还可以在压指和夹持指上设置柔性的垫块9，采摘水果时垫块与水果直接接触，可以避免夹坏水果，也可以满足对不同大小水果的夹持。

如图10所示，在上板的端面上设置柔性的减震块6，以减小上板与水果之间的压力，避免水果被压坏。在上板与活动板之间设有弹簧5，在弹簧的作用下活动板有向靠近下板一侧移动的趋势。在电机输出端固定有凸轮23，凸轮与活动板下表面接触，且在弹簧的作用下凸轮与活动板始终保持接触。凸轮转动时，可以推动活动板先向靠近上板的一侧移动。在夹持指和压指上固定柔性的垫块，活动板移动的幅度以及垫块的变形尺寸，影响着可夹持水果的大小。电机、凸轮构成了驱动机构。

本发明结构简单，使用方便，可以实现对水果的有效夹持，且可以避免对水果的损伤。

Claims (9)

1.欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征在于，它包括支架、夹持指、压指、联动机构和驱动机构，所述支架包括上板，所述夹持指为圆弧形结构，夹持指设有三根，夹持指的第一端与上板铰接连接，夹持指的第二端与压指铰接连接，在夹持指与压指之间设有扭簧，在扭簧的作用下三根压指围成一个锥形结构，且该锥形结构靠近上板的一端小；在支架上滑动设置有活动板，在活动板与夹持指之间设有联动机构，在联动机构的作用下活动板移动时夹持指相对上板摆动；所述驱动机构设置在支架上用于驱动活动板的移动。

2.根据权利要求1所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，支架包括平行设置的上板和下板，上、下板之间设有支撑杆。

3.根据权利要求2所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，支撑杆为沿周向均匀设置的若干根。

4.根据权利要求1所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，联动机构包括与上板端面上的耳板铰接的摆杆、设置在摆杆与活动板之间的拉杆、设置在摆杆与夹持指之间的连杆。

5.根据权利要求1所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，驱动机构包括固定在下板上的电机、固定在电机输出端的丝杠，活动板与丝杠螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，驱动机构包括固定在下板上的电机、固定在电机输出端的凸轮，凸轮与活动板端面接触，在活动板与上板之间设有弹簧，在弹簧的作用下凸轮与活动板始终保持接触。

7.根据权利要求1所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，在压指上设有指套，指套的侧壁为中空结构，指套侧壁内设有气腔。

8.根据权利要求1所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，在压指和夹持指上设有柔性的垫块。

9.根据权利要求1所述的欠驱动弧型指水果采摘机械手，其特征是，在上板的端面上设有柔性的减震块。

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