CN114175926A - 一种能够吸附果实的采摘机械抓手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够吸附果实的采摘机械抓手，包括抓杆和抓手，所述抓杆包括固定杆和旋转杆，所述旋转杆嵌套在所述固定杆的内部，所述固定杆上设有第一驱动机构，所述第一驱动机构控制所述旋转杆转动，所述抓手安装在所述旋转杆远离固定杆的端部，所述旋转杆内部设有第二驱动机构，所述第二驱动控制所述抓手的开合，所述旋转杆端部设有吸取组件，所述吸取组件包括吸盘、真空发生器和气管，所述吸盘处于所述抓手中间，所述真空发生器和气管处于所述旋转杆内部，所述机械手可以无损采摘果实。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种能够吸附果实的采摘机械抓手，属于果实采摘机械技术领域。
【背景技术】
我国是果品生产大国，苹果、梨、桃等栽培面积均居世界首位，但是我国果园机械化程度不高，特别是在作业量占比达40％的采摘环节。目前水果采摘基本采用人工采摘，其工作量十分繁重且效率低下，急需一种采摘机器人来替代或协助人们的采摘工作。目前部分高校及企业针对采摘环节研发了一系列采摘机器人，但其存在诸如无避障或避障能力差、体积庞大、效率低、成本高、难以实现无损摘取等问题。对于末端执行装置则通常有两种方式：一是抓紧后将果实从枝干拽落，拽落式分离较困难且拽落时容易把果实同果梗分离，造成果实果梗分离处的果肉暴露在外影响果实储藏时间；二是通过剪切装置将果梗与果枝分离，剪切式果梗剪切处较锋利，大量果实混在一起时容易划破彼此表面影响外观及储藏时间；这两种方式各有其缺陷和不足，难以在(无人)机械化采摘中得到有效应用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够吸附果实的采摘机械抓手，可以无损采摘果实。
解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种能够吸附果实的采摘机械抓手，包括抓杆和抓手，所述抓杆包括固定杆和旋转杆，所述旋转杆嵌套在所述固定杆的内部，所述固定杆上设有第一电机，所述第一电机的输出端连接有第一联轴器，所述第一联轴器上设置有旋转轴，所述第一连接块与所述旋转杆的内壁固定连接，所述旋转轴与所述第一连接块固定连接，所述第一电机控制所述旋转杆转动，所述旋转杆远离所述固定杆的端部内嵌套有滑动杆，所述滑动杆远离所述固定杆的端部安装有第一固定座，所述抓手设在所述第一固定座上，所述旋转杆内部设有第二电机，所述第二驱动控制所述滑动杆沿所述旋转杆长度方向移动，所述抓手包括多个指抓，所述指抓转动连接在所述第一固定座上，所述旋转杆远离所述固定杆的端部安装有第二固定座，所述第二固定座上安装有多个连杆，所述连杆两端分别与所述指抓和第二固定座铰接，所述第一固定座上设有吸取组件，所述吸取组件包括吸盘、真空发生器和气管，所述吸盘处于所述抓手中间，所述真空发生器和气管处于所述旋转杆内部，所述固定杆上表面安装有摄像机。
采用本发明的有益效果是：
本发明中所述抓杆包括固定杆和旋转杆，所述固定杆上设有第一电机，所述第一电机控制所述旋转杆转动，所述旋转杆内部设有第二电机，所述第二电机控制所述滑动杆沿所述滑轨移动，所述抓手安装在所述滑动杆的端部，所述旋转杆的端部设有第二固定座，所述第二固定座上设有连杆，所述连杆两端分别与所述指抓和第二固定座铰接，所述旋转杆端部设有吸取组件，所述吸取组件包括吸盘、真空发生器和气管，所述吸盘处于所述抓手中间。
本发明在使用时，将本发明对准需要采摘的果实，所述真空发生器启动，所述吸盘产生较大的吸力，使果实朝向抓手运动，本发明通过所述吸盘将果实吸入抓手中，可以大幅度提高抓取效率和抓取成功率，可以降低对抓手的精准度，之后所述第二电机启动，控制所述滑动杆沿所述滑轨向外移动，所述指抓远离所述第二固定座时，在所述连杆的作用，所述指抓相互靠拢，实现了所述抓手对果实的抓取，之后所述第一电机启动，所述第一电机控制所述旋转杆旋转，所示旋转杆带动所述抓手转动，从而实现果实与树梗的分离，本发明通过旋转将树梗与树枝分离，可以避免果实与树梗分离而造成果实的果肉暴露，可以实现无损采摘果实，提高果实的储藏时间，另外本发明的抓手整体体积较小，有利于深入果树内部进行采摘，并且整个采摘过程中无需使用刀片等锋利物，因此即使有大量果实混在一起，本发明也能够避免对其他果实的损伤，提高了采摘后果实的完整性和储藏时间。
作为优选，所述旋转杆内部设有第二连接块，所述第二电机包括第二电机，所述第二电机固定在所述第二连接块上，所述第二电机的输出端设有第二联轴器，所述第二联轴器上设有传动丝杆，所述滑动杆靠近所述第二电机的端部设有与所述传动丝杆配合的螺母。
作为优选，所述传动丝杆的端部设有避免所述螺母脱离的限位块。
作为优选，所述抓手包括3个指抓，所述3个指抓沿所述第一固定座周向均匀分布，所述第二固定座上设有3个连杆，所述3个连杆与所述3个指抓相对应。
作为优选，所述指抓两侧设有防护套，所述指抓相互合拢后，所述防护套相互闭合，所述连杆的外表面均设有缓冲垫。
作为优选，所述指抓呈圆弧形，所述指抓相对的表面设有用于检测抓手力度的压力传感器。
作为优选，所述吸取组件安装在所述第一固定座上，所述吸盘处于所述第一固定座中间，所述真空发生器和气管处于所述滑动杆内部。
作为优选，所述真空发生器与所述吸盘之间设有连接套。
作为优选，所述第一电机安装在所述固定杆远离所述旋转杆的外侧壁上。
作为优选，述第一连接块上设有供所述旋转轴穿过的通孔，所述旋转轴外壁上设有固定块，所述旋转轴通过所述固定块与所述第一连接块固定连接。
本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中固定杆和旋转杆的部分剖视图；
图3为本发明实施例中旋转杆和滑动杆的部分剖视图；
图4为本发明实施例中滑动杆和抓手的结构示意图；
图5为本发明实施例中指抓加防护套后的结构示意图；
图6为本发明实施例中吸取组件的侧视图。
附图标记：1固定杆、11第一电机、12第一联轴器、13旋转轴、14第一连接块、15固定块、2旋转杆、21第二电机、22第二联轴器、23传动丝杆、231限位块、24第二连接块、25滑轨、26第二固定座、3滑动杆、31螺母、32第一固定座、4抓手、41指抓、411压力传感器、42连杆、43防护套、51真空发生器、52吸盘、53气管、54连接套。
【具体实施方式】
下面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解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图6所示，本实施例中展示了一种能够吸附果实的采摘机械抓手4，包括抓杆和抓手4，所述抓杆包括固定杆1和旋转杆2，所述旋转杆2嵌套在所述固定杆1的内部，所述固定杆1上设有第一电机11，所述安装在所述固定杆1远离所述旋转杆2的外侧壁上，所述固定杆1与所述第一电机11的连接处设有供所述第一电机11的输出端穿过的第一穿孔，所述第一电机11的输出端上安装有第一联轴器12，所述第一联轴器12上安装有旋转轴13，所述旋转杆2内部设有第一连接块14，所述第一连接块14与所述旋转轴13的内壁固定连接，所述第一连接块14上设有供所述旋转轴13穿过的通孔，所述旋转轴13的外壁上设有固定块15，所述固定块15与所述旋转轴13固定连接，所述固定块15处于所述第一连接块14的通孔内，所述固定块15与所述第一连接块14固定连接，所述旋转轴13通过所述固定块15与所述第一连接块14固定连接，所述第一电机11启动后，其输出端带动第一联轴器12转动，所述第一联轴器12带动所述旋转轴13转动，所述旋转轴13通过所述固定块15和第一连接块14带动所述旋转杆2转动，另外本实施例中所述固定杆1的上表面安装有摄像机，工作人员可以通过摄像机的拍摄画面查找果实的位置，从而调整所述抓手的位置，使抓手能够快速且准确的对准需要抓取的果实。
本实施例中所述旋转杆2远离所述固定杆1的端部内嵌套有滑动杆3，所述旋转杆2内部设有第二连接块24，所述第二电机21固定在所述第二连接块24上，所述第二连接块24上设有供所述第二电机21的输出端穿过的第二穿孔，所述输出端上设有第二联轴器22，所述第二联轴器22上设有传动丝杆23，所述滑动杆3靠近所述第二电机21的端部设有与所述传动丝杆23配合的螺母31，所述传动丝杆23端部设有限制所述螺母31脱离的限位块231，所述滑动杆3远离所述固定杆1的端部安装有第一固定座32，所述抓手4包括3个指抓41，当然可以理解的在其他实施例中所述指抓41的数量也可以是2个或3个以上，所述3个指抓41沿所述第一固定座32周向均匀分布，所述指抓41均与所述第一固定座32转动连接，所述旋转杆2远离所述固定杆1的端部安装有第二固定座26，所述第二固定座26上安装有3个连杆42，所述3个连杆42与所述3个指抓41相对应，所述连杆42两端分别与所述指抓41和第二固定座26铰接，所述第二电机21启动控制所述传动丝杆23转动，所述传动丝杆23转动后所述螺母31沿所述传动丝杆23向外移动，所述滑动杆3随所述螺母31沿滑轨25移动，当所述滑动杆3向外移动时，所述指抓41远离所述第二固定座26，所述指抓41在所述连杆42的作用下均朝向中间转动，从而实现所述抓手4的抓取；当所述滑动杆3随所述螺母31沿滑轨25向内移动时，所述指抓41靠近所述第二固定座26，所述指抓41在所述连杆42的作用下均朝向外侧散开，从而实现所述抓手4对果实的释放。
本实施例中所述滑动杆3的第一固定座31上安装有吸取组件，所述吸取组件包括吸盘52、真空发生器51和气管53，所述吸盘52安装在所述第一固定座31的中间部位，所述吸盘52设有连接部，所述连接部54伸入所述滑动杆3的内部，所述真空发生器51与所述吸盘52的连接部之间设有连接套54，所述真空发生器51与所述吸盘52通过所述连接套54实现连接。
本实施例中所述指抓41呈圆弧形，所述指抓41相对的表面设有用于检测抓手4力度的压力传感器411，工作人员可以通过所述压力传感器411得知所述抓手4抓取果实时所使用的力度，可以根据该检测结果调整所述抓手4的闭合程度，避免所抓取的果实因抓手4抓取的力度过大而导致果实变形或破裂，本实施例可以进一步提高对果实的保护，提高果实的完整性，所述连杆42的外表面均设有缓冲垫，所述缓冲垫为海绵或者橡胶条，当本实施例渗入到果树内部进行采摘时，可以避免所述连杆42的运动而对周围的果实造成损伤；另外本实施例中所述指抓41两侧设有防护套43，所述指抓41相互合拢后，所述防护套43相互闭合，当所述抓手4抓取果实后，所述果实被包裹在所述防护套43内部，可以避免果实被抓取后移动或者旋转时被周围的树枝划伤，本实施例中所述防护套43的材质为橡胶或者海绵，当然可以理解的在其他实施例中所述防护套43也可以由其他软性材料制成。
本实施例在使用时，将所述抓手4对准需要采摘的果实，此时所述真空发生器51启动，所述吸盘52产生较大的吸力，将果实向抓手4吸附，本实施例通过所述吸盘52将果实吸入抓手4中，可以大幅度提高抓取效率和抓取成功率，可以降低对机械抓手4的精准度，之后所述第二电机21启动，控制所述滑动杆3沿所述滑轨25向外移动，所述指抓41远离所述第二固定座26时，在所述连杆42的作用，所述指抓41相互靠拢，实现了所述抓手4对果实的抓取，此时所述第一电机11启动，所述第一电机11控制所述旋转杆2旋转，所示旋转杆2带动所述抓手4转动，从而实现果实与树梗的分离，本实施例通过旋转将树梗与树枝分离，可以避免果实与树梗分离而造成果实的果肉暴露，可以实现无损采摘果实，提高果实的储藏时间，另外本实施例的抓手4整体体积较小，有利于深入果树内部进行采摘，并且整个采摘过程中无需使用刀片等锋利物，因此即使有大量果实混在一起，本实施例也能够避免对其他果实的损伤，提高了采摘后果实的完整性和储藏时间。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：包括抓杆和抓手，所述抓杆包括固定杆和旋转杆，所述旋转杆嵌套在所述固定杆的内部，所述固定杆上设有第一电机，所述第一电机的输出端连接有第一联轴器，所述第一联轴器上设置有旋转轴，所述第一连接块与所述旋转杆的内壁固定连接，所述旋转轴与所述第一连接块固定连接，所述第一电机控制所述旋转杆转动，所述旋转杆远离所述固定杆的端部内嵌套有滑动杆，所述滑动杆远离所述固定杆的端部安装有第一固定座，所述抓手设在所述第一固定座上，所述旋转杆内部设有第二电机，所述第二驱动控制所述滑动杆沿所述旋转杆长度方向移动，所述抓手包括多个指抓，所述指抓转动连接在所述第一固定座上，所述旋转杆远离所述固定杆的端部安装有第二固定座，所述第二固定座上安装有多个连杆，所述连杆两端分别与所述指抓和第二固定座铰接，所述第一固定座上设有吸取组件，所述吸取组件包括吸盘、真空发生器和气管，所述吸盘处于所述抓手中间，所述真空发生器和气管处于所述旋转杆内部，所述固定杆上表面安装有摄像机。
2.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述旋转杆内部设有第二连接块，所述第二驱动机构包括第二电机，所述第二电机固定在所述第二连接块上，所述第二电机的输出端设有第二联轴器，所述第二联轴器上设有传动丝杆，所述滑动杆靠近所述第二电机的端部设有与所述传动丝杆配合的螺母。
3.根据权利要求2所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述传动丝杆的端部设有避免所述螺母脱离的限位块。
4.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述抓手包括3个指抓，所述3个指抓沿所述第一固定座周向均匀分布，所述第二固定座上设有3个连杆，所述3个连杆与所述3个指抓相对应。
5.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述指抓两侧设有防护套，所述指抓相互合拢后，所述防护套相互闭合，所述连杆的外表面均设有缓冲垫。
6.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述指抓呈圆弧形，所述指抓相对的表面设有用于检测抓手力度的压力传感器。
7.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述吸取组件安装在所述第一固定座上，所述吸盘处于所述第一固定座中间，所述真空发生器和气管处于所述滑动杆内部。
8.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述真空发生器与所述吸盘之间设有连接套。
9.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述第一电机安装在所述固定杆远离所述旋转杆的外侧壁上。
10.根据权利要求1所述的一种能够吸附果实的采摘机械抓手，其特征在于：所述第一连接块上设有供所述旋转轴穿过的通孔，所述旋转轴外壁上设有固定块，所述旋转轴通过所述固定块与所述第一连接块固定连接。
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