CN113973551B - 一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业机械技术领域。目的是提供一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，该装置应能有效实现对蒜瓣的转向直立抓取，并具有结构简单、体积紧凑的特点。技术方案是：一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，其特征在于：该装置包括水平布置的基座、安装在基座下侧且呈“品”字形布置的三个手指以及用于驱动手指的驱动组件；所述三个手指包括竖直固定在基座下侧的第一手指、与第一手指间隔距离且可朝第一手指方向摆动的第三手指以及可在第一手指与第三手指之间区域摆动的第二手指；所述第二手指、第三手指分别通过由铰接支架定位的铰接轴可摆动地定位在基座下侧；所述第二手指与铰接轴之间、第三手指与铰接轴之间分别配设有复位弹簧。

Description

一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体为一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置。

背景技术

在大蒜播种领域，均采用蒜瓣作为种子进行播种。而蒜瓣形状不规则，农艺种植要求栽种时蒜瓣鱗芽(由大蒜瓣尖601中萌发；参见图10)向上直立入土且蒜瓣弓背602面朝向一致，所以缺乏非常实用且能推广应用的大蒜播种机，导致了长期以来大蒜种植主要靠人工进行栽种。人工种植效率低、劳动强度大。导致这个问题的原因在于大蒜播种时要求大蒜瓣尖向上播种，而蒜种蒜瓣的自然状态是平躺并非直立的。

因此，有必要设计一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，采用类似人手的方法，将蒜瓣由水平方向转动至竖直方向并完成抓取。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，该装置应能有效实现对蒜瓣的转向直立抓取，并具有结构简单、体积紧凑的特点。

本发明提供的技术方案是：

一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，其特征在于：该装置包括水平布置的基座、安装在基座下侧且呈“品”字形布置的三个手指以及用于驱动手指的驱动组件；

所述三个手指包括竖直固定在基座下侧的第一手指、与第一手指间隔距离且可朝第一手指方向摆动的第三手指以及可在第一手指与第三手指之间区域摆动的第二手指；

所述第二手指、第三手指分别通过由铰接支架定位的铰接轴可摆动地定位在基座下侧；所述第二手指与铰接轴之间、第三手指与铰接轴之间分别配设有复位弹簧。

所述第三手指的摆动轴线水平布置且第三手指的摆动路径正对着第一手指的抓取面；所述第二手指的摆动轴线水平布置且与所述第三手指的摆动轴线构成90度夹角。

所述驱动组件安装在基座上侧，包括由电机通过传动部件带动的两根绕线轴、由两根绕线轴分别带动从而驱动第二手指与第三手指的两根钢丝绳。

所述两根绕线轴分别通过轴支撑座水平布置在基座上侧，并且两根绕线轴的轴线分别与第二手指以及第三手指的转动轴线相互平行；两根绕线轴还分别与第二手指以及第三手指上下对应布置，以使各自所缠绕的钢丝绳的一端往下穿过基座上的绳孔后分别与第二手指以及第三手指连接。

所述传动部件包括由电机带动的传动轴、配设在传动轴与第一绕线轴之间的第一直齿轮对、与第二绕线轴平行布置的过桥轴、配设在过桥轴与第二绕线轴之间的第二直齿轮对以及配设在过桥轴与传动轴之间的锥齿轮对。

所述第二手指和第三手指的内侧分别开有导向槽，导向槽内固定安装有用于钢丝绳穿越的导线管；两根钢丝绳各穿越一导线管后分别与第二手指以及第三手指的末端连接。

所述第二手指由三段关节组成，两端是刚性的第一关节与第三关节，中间是弹性的第二关节；所述第三手指的末端安装有毛刷，以实现在不伤害蒜种的情况下对略有大小差别的蒜瓣稳定抓取。

用于第二手指的铰接支架上制作有限定第二手指第一关节摆动范围的限位块。

本发明的工作原理如下：

经过鳞芽定向装置(现有技术)平放的蒜瓣运行到该装置时，蒜瓣鳞芽朝向第二手指，弓背面朝向第三手指。此时，电机工作，通过传动组件带动第一绕线轴使得第一钢丝绳卷绕，进而带动第三手指绕轴线摆动；同时通过传动组件带动第二绕线轴使得第二钢丝绳卷绕，进而带动第二手指绕轴线摆动；第二手指、第三手指的共同作用下蒜瓣被夹紧；随后，第二手指摆动接近蒜瓣鳞芽的过程中，在限位块的作用下，第二手指的第一关节停止转动，随着钢丝绳的收缩，第二手指的末端(第三关节)继续转动，使蒜瓣转向直立状态。

本发明的有益效果是：

本发明提供的大蒜蒜瓣直立抓取装置，只使用了一个驱动器，利用直齿轮、锥齿轮啮合传动机构以及绳传动机构，实现了大蒜蒜瓣由平放转动为直立状态并完成抓取操作；而且结构简单、体积紧凑精干。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明中基座的立体结构示意图。

图3是本发明中第二手指结构示意图。

图4是图3中的A-A剖视结构示意图。

图5是本发明中第三手指结构示意图。

图6是图5中的B-B剖视结构示意图。

图7是本发明中第二手指的中间关节弯曲状态示意图。

图8是本发明中传动机构结构示意图。

图9是本发明的抓取状态结构示意图。

图10是大蒜蒜瓣的播种状态示意图。

附图标号：

1是第一手指；2是第二手指；201是第二手指导向槽；202是第二手指导向管；203是第一关节；204是第二关节；205是第三关节；3是第三手指；301是第三手指导向槽；302是第三手指导线管；303是毛刷；4是驱动组件；401是电机；402是第一直齿轮对；403是第一绕线轴；404是第一钢丝绳；405是传动轴；406是锥齿轮对；407是过桥轴；408是第二直齿轮对；409是第二绕线轴；410是第二钢丝绳；5是基座、501是第一铰接轴；502是第二铰接轴；503是限位块；504是铰接支架；505是轴支撑座；6是大蒜蒜瓣；601是蒜瓣瓣尖；602是蒜瓣弓背。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述的大蒜种瓣直立抓取装置(如图1所示)，包括水平布置的基座5、安装在基座下侧且呈“品”字形布置的三个手指以及用于驱动手指的驱动组件4；

所述三个手指中，第一手指1(图中显示是截面为矩形的柱体)竖直固定在基座下侧；第三手指3(图中显示是截面为矩形的柱体)通过由铰接支架504定位的第一铰接轴501铰接在基座下侧，与第一手指间隔一定距离，并且可绕第一铰接轴朝第一手指的方向摆动；第三手指的摆动路径正对着第一手指的抓取面(面向第三手指的侧面)，从而形成抓取大蒜蒜瓣的姿态；第二手指2通过由另一铰接支架定位的第二铰接轴502铰接在基座下侧，并且可绕第二铰接轴在第一手指与第三手指之间部位摆动，第二铰接轴轴线与第一手指的摆动轴线呈90°布置。此外，用于第二手指的铰接支架上还制作有限定第二手指第一关节摆动范围的限位块502。

如图3、图4所示，所述第二手指由三段关节组成，包括第一关节203、第二关节204、第三关节205；两端的关节是刚性关节，中间第二关节204是弹性关节。第二手指内侧开有第二手指导向槽201，导向槽槽内固定安装第二手指导线管202，用于第二钢丝绳的穿越定位及保护。第二手指和第二铰接轴之间设有复位弹簧(图中省略)，是第二手指完成抓取后能够及时复位、实现再次抓取的关键。

如图5、图6所示，第三手指内侧开有第三手指导向槽301，导向槽内固定安装第三手指导线管302，用于第一钢丝绳的穿越定位及保护；第三手指与第一铰接轴之间设有复位弹簧，使得第三手指完成抓取后能够及时复位；第三手指末端(图1中的底端)安装有软毛刷303，实现对大小略有差别的蒜瓣在不受伤害情况下进行稳定抓取。

如图所示，传动部分安装在基座上方，包括电机401、第一直齿轮对402(一对啮合的直齿轮)、锥齿轮对406、过桥轴407、第二直齿轮对408(一对啮合的直齿轮)、两根绕线轴(第一绕线轴403与第二绕线轴409)以及两根钢丝绳(第一钢丝绳404、第二钢丝绳410)。

所述两根绕线轴分别通过轴支撑座505水平布置在基座上侧，并且两根绕线轴的轴线分别与第二手指以及第三手指的转动轴线相互平行；两根绕线轴还分别与第二手指以及第三手指上下对应布置，以使各自所缠绕的钢丝绳的一端往下穿过基座上的绳孔后分别与基座下侧的第二手指以及第三手指连接。

传动轴405通过装有轴承的轴承座(图中省略)定位在基座上，由电机通过联轴器带动，第一直齿轮对配设在传动轴与第一绕线轴之间；过桥轴407也通过装有轴承的轴承座(图中省略)定位在基座上且与第二绕线轴平行布置，第二直齿轮对配设在过桥轴与第二绕线轴之间，锥齿轮对配设在过桥轴与传动轴之间。

所述的两根钢丝绳一端分别固定并且缠绕在两根绕线轴上，另一端分别穿过第二手指、第三手指内侧的导线管之后，再固定在第二手指、第三手指的末端。

本发明中的电机选用步进电机，步进电机可以将脉冲信号转换成传动轴的角位移，通过齿轮传动将动力传递给机械手指，实现手指的转动。步进电机正反转控制传动轴的正反转，进一步的控制手指的向内转动和回弹复位。

本发明的操作方法，具体如下：

大蒜蒜瓣6平躺在传送带上，经过鳞牙定向装置处理后排列成规定姿态运行到本发明的设定位置，蒜瓣鳞芽朝向第二手指2，弓背面朝向第三手指3。此时，电机401工作，通过第一直齿轮对带动第一绕线轴转动，第一钢丝绳卷绕带动第三手指3使其绕第一铰接轴501摆动(其中的复位弹簧被压紧收缩进行蓄能)，从而使得第一手指1、第三手指3夹紧蒜瓣6；同时，传动轴通过锥齿轮对传动过桥轴407，接着通过第二直齿轮对带动第二绕线轴；第二钢丝绳收缩，第二手指2开始绕第二铰接轴摆动(其中的复位弹簧也被压紧收缩进行蓄能)；第二手指转动接近蒜瓣鳞芽的过程中，在限位块502的阻挡下，第一关节停止摆动；随着钢丝绳的收缩，第二手指的弹性关节204发生弯曲，第二手指的末端关节205开始转动，使蒜瓣6转向直立状态。在此过程中，第三手指3继续摆动，与第一手指对蒜瓣的夹紧力逐渐变大。最终，在三个手指的共同作用下，大蒜蒜瓣6由水平方向转动为竖直方向并被三个手指抓取，完成该大蒜蒜瓣的转向直立及抓取操作。

以上操作完成后，电机反转、两根钢丝绳松弛，第二手指与第三手指分别在复位弹簧作用下，恢复至初始位置。一个工作循环结束；

反复以上工作循环，大蒜蒜瓣的转向直立及抓取作业连续进行。

Claims (5)

1.一种大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，其特征在于：该装置包括水平布置的基座(5)、安装在基座下侧且呈“品”字形布置的三个手指以及用于驱动手指的驱动组件(4)；

所述三个手指包括竖直固定在基座下侧的第一手指(1)、与第一手指间隔距离且可朝第一手指方向摆动的第三手指(3)以及可在第一手指与第三手指之间区域摆动的第二手指(2)；

所述第二手指、第三手指分别通过由铰接支架定位的铰接轴可摆动地定位在基座下侧；所述第二手指与铰接轴之间、第三手指与铰接轴之间分别配设有复位弹簧；

所述第三手指的摆动轴线水平布置且第三手指的摆动路径正对着第一手指的抓取面；所述第二手指的摆动轴线水平布置且与所述第三手指的摆动轴线构成90度夹角；

所述驱动组件安装在基座上侧，包括由电机通过传动部件带动的两根绕线轴、由两根绕线轴分别带动从而驱动第二手指与第三手指的两根钢丝绳；

所述两根绕线轴分别通过轴支撑座(505)水平布置在基座上侧，并且两根绕线轴的轴线分别与第二手指以及第三手指的转动轴线相互平行；两根绕线轴还分别与第二手指以及第三手指上下对应布置，以使各自所缠绕的钢丝绳的一端往下穿过基座上的绳孔后分别与第二手指以及第三手指连接。

2.根据权利要求1所述的大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，其特征在于：所述传动部件包括由电机带动的传动轴(405)、配设在传动轴与第一绕线轴(403)之间的第一直齿轮对(402)、与第二绕线轴平行布置的过桥轴(407)、配设在过桥轴与第二绕线轴之间的第二直齿轮对(408)以及配设在过桥轴与传动轴之间的锥齿轮对(406)。

3.根据权利要求2所述的大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，其特征在于：所述第二手指和第三手指的内侧分别开有导向槽，导向槽内固定安装有用于钢丝绳穿越的导线管；两根钢丝绳各穿越一导线管后分别与第二手指以及第三手指的末端连接。

4.根据权利要求3所述的大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，其特征在于：所述第二手指由三段关节组成，两端是刚性的第一关节(203)与第三关节(205)，中间是弹性的第二关节(204)；所述第三手指的末端安装有毛刷(303)，以实现在不伤害蒜种的情况下对略有大小差别的蒜瓣稳定抓取。

5.根据权利要求4所述的大蒜蒜瓣转向直立抓取装置，其特征在于：用于第二手指的铰接支架上制作有限定第二手指第一关节摆动范围的限位块(503)。

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