CN116158264B - 一种苹果采摘机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及苹果采摘器械技术领域，且公开了一种苹果采摘机械手。包括抓取手指、转动机构、驱动机构、连接杆、圆形滚轮和伸缩机构；指尖分别与内关节一和外关节通过铰链连接；内关节二分别与内关节一和掌根通过铰链连接；外关节与掌根通过铰链连接；外关节圆弧内侧与内关节一和内关节二之间分别设有弹簧一和弹簧二；转轴固定连接在转动构件的圆盘中心位置处；连接杆穿过转动构件的弧形通槽与底盘固定连接；滚轮通过轴承与滚轮架连接；滚轮架与长杆固定连接；长杆穿过转动构件的直线通槽与滑轮底盘固定连接；圆形滚轮固定在滑轮底盘上，并位于底盘的凹槽中。本发明抓取手指采用四关节结构并配合弹簧能较好地与苹果表面贴合，适配苹果尺寸。

Description

一种苹果采摘机械手
技术领域
本发明涉及苹果采摘器械技术领域，尤其涉及一种苹果采摘机械手。
背景技术
随着我国科技的快速发展以及对智慧农业的高度重视，果蔬采摘机械手的应用越来越广泛。采摘机械手是安装在机械臂上直接与果蔬接触的执行末端，采摘机械手直接关乎采摘作业的成功与否。苹果的表面比较脆弱，传统的苹果采摘机械手易造成苹果表面破损且占用采摘空间大，因此设计一种能够适应苹果尺寸且占用采摘空间小的采摘机械手具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种苹果采摘机械手。
为解决上述技术问题，本发明通过如下技术方案实现：
一种苹果采摘机械手，包括抓取手指、转动机构、驱动机构、掌根7、连接杆22、底盘9、长螺栓19、滑轮底盘15、深沟球轴承二20、圆形滚轮21和伸缩机构；所述抓取手指包括指尖1、内关节一2、内关节二3、外关节4、弹簧一5和弹簧二6；所述指尖1的内侧为弧形面；所述指尖1的内侧弧形面下端与内关节一2上端通过铰链连接；所述指尖1的外侧下端与外关节4上端通过铰链连接；所述内关节一2下端与内关节二3上端通过铰链连接；所述内关节二3下端与掌根7通过铰链连接；所述外关节4下端与掌根7通过铰链连接；所述外关节4为圆弧形；所述外关节4圆弧内侧与内关节一2和内关节二3之间分别设有弹簧一5和弹簧二6；所述外关节4圆弧外侧设有凹槽；所述掌根7与连接杆22固定连接；所述底盘9中心处设置有通孔；所述底盘9的上表面沿圆周均匀设置有3个凹槽；所述底盘9上凹槽沿着底盘9的径向方向布置；所述转动机构包括转动构件8、转轴23和深沟球轴承一10；所述转动构件8为圆盘形结构；所述转轴23固定连接在转动构件8的圆盘中心位置处；所述转动构件8沿圆周方向设置有3个直线通槽和3个弧形通槽；所述转轴23上加工有轴肩和螺纹；所述深沟球轴承一10的内圈通过螺母和转轴23的轴肩夹紧固定在转轴23上；所述深沟球轴承一10的外圈与底盘9的通孔过盈配合固定连接；所述连接杆22穿过转动构件8的弧形通槽与底盘9固定连接；所述驱动机构包括滚轮架13、滚轮14、长杆11和伸缩机构固定盘12；所述滚轮架13与长杆11上端固定连接；所述滚轮14通过轴承与滚轮架13连接，并可绕滚轮架13自由转动；所述滚轮14置于外关节4的凹槽中，并可在凹槽内滚动；所述伸缩机构固定盘12中心处设有通孔；所述长杆11的上端穿过伸缩机构固定盘12上的通孔与伸缩机构固定盘12固定连接；所述长杆11穿过转动构件8的直线通槽；所述长杆11的下端与滑轮底盘15固定连接；所述伸缩机构包括内体16、外壳17和弹簧三18；所述外壳17内设置有盲孔；所述内体16和外壳17的端部均设置有通孔；所述伸缩机构固定盘12与外壳17的通孔铰链连接；所述外壳17可绕伸缩机构固定盘12转动；所述弹簧三18分别与内体16和外壳17相连接；所述内体16部分插入外壳17的盲孔中；所述外关节4与内体16的通孔铰链连接；所述内体16可绕外关节4转动；所述滑轮底盘15上加工有2个沉孔；所述长螺栓19通过螺母固定在滑轮底盘15的沉孔处；所述深沟球轴承二20的内圈通过螺母夹紧固定在长螺栓19上；所述圆形滚轮21与深沟球轴承二20的外圈过盈配合固定连接；所述圆形滚轮21位于底盘9的凹槽中，并可在底盘9的凹槽中滚动。
所述掌根7、指尖1、内关节一2和内关节二3外表面均包裹有软体材料；所述抓取手指、驱动机构、连接杆22和滑轮底盘15的数量均为3个。
本发明的有益效果是：抓取手指采用四关节结构并配合弹簧能较好地与苹果表面贴合，适配苹果尺寸。
附图说明
图1是本发明一种苹果采摘机械手的结构示意图。
图2是本发明一种苹果采摘机械手抓取手指的结构示意图。
图3是本发明一种苹果采摘机械手转动机构的结构示意图。
图4是本发明一种苹果采摘机械手驱动机构的结构示意图。
图5是本发明一种苹果采摘机械手伸缩机构的剖面图。
图6是本发明一种苹果采摘机械手滑轮底盘的结构示意图。
附图中：
1—指尖、2—内关节一、3—内关节二、4—外关节、 5—弹簧一、 6—弹簧二、7—掌根、8—转动构件、9—底盘、10—深沟球轴承一、11—长杆、12—伸缩机构固定盘、13—滚轮架、14—滚轮、15—滑轮底盘、16—内体、17—外壳、18—弹簧三、19—长螺栓、20—深沟球轴承二、21—圆形滚轮、22-连接杆、23-转轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，但它们不是对本发明的限制：
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种苹果采摘机械手，包括抓取手指、转动机构、驱动机构、掌根7、连接杆22、底盘9、长螺栓19、滑轮底盘15、深沟球轴承二20、圆形滚轮21和伸缩机构；所述抓取手指包括指尖1、内关节一2、内关节二3、外关节4、弹簧一5和弹簧二6；所述指尖1的内侧为弧形面；所述指尖1的内侧弧形面下端与内关节一2上端通过铰链连接；所述指尖1的外侧下端与外关节4上端通过铰链连接；所述内关节一2下端与内关节二3上端通过铰链连接；所述内关节二3下端与掌根7通过铰链连接；所述外关节4下端与掌根7通过铰链连接；所述外关节4为圆弧形；所述外关节4圆弧内侧与内关节一2和内关节二3之间分别设有弹簧一5和弹簧二6；所述外关节4圆弧外侧设有凹槽；所述掌根7与连接杆22固定连接；所述底盘9中心处设置有通孔；所述底盘9的上表面沿圆周均匀设置有3个凹槽；所述底盘9上凹槽沿着底盘9的径向方向布置；所述转动机构包括转动构件8、转轴23和深沟球轴承一10；所述转动构件8为圆盘形结构；所述转轴23固定连接在转动构件8的圆盘中心位置处；所述转动构件8沿圆周方向设置有3个直线通槽和3个弧形通槽；所述转轴23上加工有轴肩和螺纹；所述深沟球轴承一10的内圈通过螺母和转轴23的轴肩夹紧固定在转轴23上；所述深沟球轴承一10的外圈与底盘9的通孔过盈配合固定连接；所述连接杆22穿过转动构件8的弧形通槽与底盘9固定连接；所述驱动机构包括滚轮架13、滚轮14、长杆11和伸缩机构固定盘12；所述滚轮架13与长杆11上端固定连接；所述滚轮14通过轴承与滚轮架13连接，并可绕滚轮架13自由转动；所述滚轮14置于外关节4的凹槽中，并可在凹槽内滚动；所述伸缩机构固定盘12中心处设有通孔；所述长杆11的上端穿过伸缩机构固定盘12上的通孔与伸缩机构固定盘12固定连接；所述长杆11穿过转动构件8的直线通槽；所述长杆11的下端与滑轮底盘15固定连接；所述伸缩机构包括内体16、外壳17和弹簧三18；所述外壳17内设置有盲孔；所述内体16和外壳17的端部均设置有通孔；所述伸缩机构固定盘12与外壳17的通孔铰链连接；所述外壳17可绕伸缩机构固定盘12转动；所述弹簧三18分别与内体16和外壳17相连接；所述内体16部分插入外壳17的盲孔中；所述外关节4与内体16的通孔铰链连接；所述内体16可绕外关节4转动；所述滑轮底盘15上加工有2个沉孔；所述长螺栓19通过螺母固定在滑轮底盘15的沉孔处；所述深沟球轴承二20的内圈通过螺母夹紧固定在长螺栓19上；所述圆形滚轮21与深沟球轴承二20的外圈过盈配合固定连接；所述圆形滚轮21位于底盘9的凹槽中，并可在底盘9的凹槽中滚动。
所述掌根7、指尖1、内关节一2和内关节二3外表面均包裹有软体材料；所述抓取手指、驱动机构、连接杆22和滑轮底盘15的数量均为3个。
一种苹果采摘机械手的工作过程如下：将底盘9的下表面固定在机械臂上，不可转动；同时，转轴23与电机相连接。电机带动转轴23和转动构件8旋转，在转动构件8直线槽对长杆11的作用力下，圆形滚轮21在底盘9的凹槽中滚动，长杆11和滑轮底盘15沿底盘9的凹槽做径向直线运动；长杆11带动滚轮14在外关节4的凹槽中滚动，推动外关节4向掌根7中心处靠拢，内关节一2和内关节二3在弹簧一5和弹簧二6的弹力作用下也向掌根7中心处靠拢，完成对苹果的贴合包络，实现对苹果的抓取动作，电机反转则实现机械手对苹果的松开动作。由于弹簧一5和弹簧二6的存在，可有效保护苹果表面不受破损，从而实现了机械手既能适应苹果尺寸又能保护苹果不受损坏的双重功能。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施范例，凡依本发明申请的范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种苹果采摘机械手，其特征在于，包括抓取手指、转动机构、驱动机构、掌根（7）、连接杆（22）、底盘（9）、长螺栓（19）、滑轮底盘（15）、深沟球轴承二（20）、圆形滚轮（21）和伸缩机构；所述抓取手指包括指尖（1）、内关节一（2）、内关节二（3）、外关节（4）、弹簧一（5）和弹簧二（6）；所述指尖（1）的内侧为弧形面；所述指尖（1）的内侧弧形面下端与内关节一（2）上端通过铰链连接；所述指尖（1）的外侧下端与外关节（4）上端通过铰链连接；所述内关节一（2）下端与内关节二（3）上端通过铰链连接；所述内关节二（3）下端与掌根（7）通过铰链连接；所述外关节（4）下端与掌根（7）通过铰链连接；所述外关节（4）为圆弧形；所述外关节（4）圆弧内侧与内关节一（2）和内关节二（3）之间分别设有弹簧一（5）和弹簧二（6）；所述外关节（4）圆弧外侧设有凹槽；所述掌根（7）与连接杆（22）固定连接；所述底盘（9）中心处设置有通孔；所述底盘（9）的上表面沿圆周均匀设置有3个凹槽；所述底盘（9）上凹槽沿着底盘（9）的径向方向布置；所述转动机构包括转动构件（8）、转轴（23）和深沟球轴承一（10）；所述转动构件（8）为圆盘形结构；所述转轴（23）固定连接在转动构件（8）的圆盘中心位置处；所述转动构件（8）沿圆周方向设置有3个直线通槽和3个弧形通槽；所述转轴（23）上加工有轴肩和螺纹；所述深沟球轴承一（10）的内圈通过螺母和转轴（23）的轴肩夹紧固定在转轴（23）上；所述深沟球轴承一（10）的外圈与底盘（9）的通孔过盈配合固定连接；所述连接杆（22）穿过转动构件（8）的弧形通槽与底盘（9）固定连接；所述驱动机构包括滚轮架（13）、滚轮（14）、长杆（11）和伸缩机构固定盘（12）；所述滚轮架（13）与长杆（11）上端固定连接；所述滚轮（14）通过轴承与滚轮架（13）连接，并可绕滚轮架（13）自由转动；所述滚轮（14）置于外关节（4）的凹槽中，并可在凹槽内滚动；所述伸缩机构固定盘（12）中心处设有通孔；所述长杆（11）的上端穿过伸缩机构固定盘（12）上的通孔与伸缩机构固定盘（12）固定连接；所述长杆（11）穿过转动构件（8）的直线通槽；所述长杆（11）的下端与滑轮底盘（15）固定连接；所述伸缩机构包括内体（16）、外壳（17）和弹簧三（18）；所述外壳（17）内设置有盲孔；所述内体（16）和外壳（17）的端部均设置有通孔；所述伸缩机构固定盘（12）与外壳（17）的通孔铰链连接；所述外壳（17）可绕伸缩机构固定盘（12）转动；所述弹簧三（18）分别与内体（16）和外壳（17）相连接；所述内体（16）部分插入外壳（17）的盲孔中；所述外关节（4）与内体（16）的通孔铰链连接；所述内体（16）可绕外关节（4）转动；所述滑轮底盘（15）上加工有2个沉孔；所述长螺栓（19）通过螺母固定在滑轮底盘（15）的沉孔处；所述深沟球轴承二（20）的内圈通过螺母夹紧固定在长螺栓（19）上；所述圆形滚轮（21）与深沟球轴承二（20）的外圈过盈配合固定连接；所述圆形滚轮（21）位于底盘（9）的凹槽中，并可在底盘（9）的凹槽中滚动。
2. 根据权利要求 1所述的苹果采摘机械手，其特征在于，所述掌根（7）、指尖（1）、内关节一（2）和内关节二（3）外表面均包裹有软体材料；所述抓取手指、驱动机构、连接杆（22）和滑轮底盘（15）的数量均为3个。
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