CN201805742U - 一种瓜果大棚机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计涉及农用工程机械设备技术领域，是一种瓜果大棚机械手，其采用通用的设备平台，动力与控制装置、电源和触觉传感器通过电路总线与机架上的活动臂及垂直杆连接，触觉传感器设置在活动臂上垂直杆的下端，操纵机械手的运转；机械手的下端设有机械手爪，在机械手爪装配槽内或设置弯颈点花器，或设置三棱锥型带刀，或设置其他应用型配件，组合成各种功能不同的装备，使本实用新型具有摘取、授粉、剪切等多种功能；本实用新型的积极效果是：一机多用，重组灵活，使用方便；通用性好，适应性强，在制造和使用上都很经济实用；能满足目前我国农村大棚种植的需要，有较好的推广应用的前景。

Description

一种瓜果大棚机械手

【技术领域】

本实用新型设计涉及农用工程机械设备技术领域，是一种可广泛应用于农用瓜果大棚工作，为黄瓜、茄子、番茄等农作物点花、整枝和摘心，与直角坐标机械结构相结合的农用机械手。

【背景技术】

农用工程机械一般属于小型工程机械产品中的中低端产品，其主要用于农田、水利、建筑等方面的粗加工。由于受到目前“三农”条件的影响，我国农村使用常规农机(拖拉机、播种机、收割机等)已比较普遍，但是，在性能较好、价格较高的农用工程机械上的使用上还是非常有限的，例如在农用大棚中使用机械手及其配套机具的还是非常少的。使用一机多用，能完成农作物整枝、摘心、点花和绑蔓的农用机械手是现代农业的一个重要手段，是农场化生产的一种重要设备。要使农业生产效率有根本的改变，在依靠科学种植的同时提高农业机械化的程度是非常关键的。

大棚种植在目前我国的农村已是比较普遍的现象，这里主要还是指简易的农用大棚，但是，农民在大棚中的劳作主要还是依靠人力，劳动强度并没有减少多少，点花时常常需要利用毛笔或简易点花器，既容易浪费药水，效率也不高；在摘心、整枝或采摘时也往往无法从高空进行操作；而且大棚中不易散去的农药有时会对人体产生某种影响。目前的这种劳作方法在花期集中的季节或农忙时，不仅劳动强度大，而且效率不高，有时很难在短期内完成全部必须的工作。对此，目前出现了一些简单的农用器械，可在农民整枝、摘心、点花和绑蔓期间给予一定的帮助。可是，这些农用器械往往只能完成单一的动作，不能进行综合性的工作，并且需要人力进行协作。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种农业瓜果大棚机械手，它采用通用的设备平台，配置多个模块或部件，可组合成为功能不同的设备以满足瓜果大棚中使用的各种要求，在制造和使用上都很经济实用，重组灵活，使用率高，能够满足目前我国农村这方面的需要。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种瓜果大棚机械手，含有液压/电气动力装置、控制装置、机架、机械手、电源和触觉传感器，液压/电气动力装置、控制装置、电源和触觉传感器通过电路总线与机架上的活动臂及垂直杆连接，操纵机械手的运转，触觉传感器设置在活动臂上垂直杆的下端，其特征是：机械手通过液压动力臂与活动臂上的垂直杆连接；机械手主要由机械手部件、液压动力臂、转动销、圆角梯形连接机架、动力臂的内螺纹及传动销连接块、螺母、机械手爪、垫片、弹簧和凹型弹簧支撑板构成；凹型弹簧支撑板用螺母固定在圆角梯形连接机架上，液压动力臂的底端通过垫片和弹簧顶着凹型弹簧支撑板；同时，液压动力臂通过液压动力臂外螺纹部分与动力臂的内螺纹及传动销连接块连接，动力臂的内螺纹及传动销连接块的两端通过第一转动销与机械手爪连接，机械手爪中间的拐点通过第二转动销与圆角梯形连接机架下边的两端连接。

在所述的机械手爪的下端设有机械手爪装配槽。

在所述的机械手爪装配槽内设置有弯颈点花器。

所述的弯颈点花器主要由导液管、出气管、固定环、装配连接板、弯颈橡胶储存药管和海绵点花帽构成；导液管和出气管为独立的管体，共同设置在弯颈橡胶储存药管内，在弯颈橡胶储存药管的上方设有两道固定环，固定环的一侧连接有装配连接板，弯颈橡胶储存药管的下端套有一个海绵点花帽。

所述的海绵点花帽与弯颈橡胶储存药管是连成一体的。

在所述的机械手爪装配槽内设置有三棱锥型带刀。

所述的三棱锥型带刀主要由三棱锥型带刀支架、可替换型刀刃和装配连接板构成。

本实用新型的工作原理如下：

接通电源后，液压/电气动力装置、控制装置和触觉传感器通过电路总线与机架活动臂上的机械手连接，控制活动臂的运动：活动臂可在机架上作直角坐标式移动。活动臂带动液压动力臂运动或旋转，液压动力臂通过动力臂的内螺纹及传动销连接块和第一转动销以及通过垫片、弹簧和凹型弹簧支撑板结构使机械手爪张开或和合拢。用机械手爪工作是本实用新型的第一种工作方式，可实现摘取的功能。

机械手爪的下端设有机械手爪装配槽，其内可设置弯颈点花器。由机械手爪带动弯颈点花器工作是本实用新型的第二种工作方式，主要是可为瓜果授粉。

机械手爪的下端设有机械手爪装配槽，其内可设置三棱锥型带刀。由机械手爪带动三棱锥型带刀工作是本实用新型的第三种工作方式，可实现剪切的目的。

依此设计思路，本实用新型可设置其他类似弯颈点花器或三棱锥型带刀的配件，使本实用新型具有更多的工作方式。

本实用新型的积极效果是：

(1)采用通用的设备平台，即大棚框架，配置多个模块或部件，包括机械手爪、弯颈点花器和三棱锥型带刀，可组合成为功能不同的装备，重组灵活，使用方便。

(2)通用性好，适应性强，在制造和使用上都很经济实用，适合“三农”实情。

(3)能够满足目前我国农村大棚种植的需要，有较好的推广应用的前景。

【附图说明】

附图1为本实用新型瓜果大棚机械手结构示意图；

附图2为图1部分结构的放大图；

附图3为机械手整体的结构示意图；

附图4为机械手部件的结构示意图；

附图5为机械手的侧视结构示意图；

附图6为弯颈点花器的结构示意图；

附图7为弯颈点花器的俯视结构示意图；

附图8为三棱锥型带刀的结构示意图；

附图9为三棱锥型带刀支架及可替换型刀刃的结构示意图；

附图10为三棱锥型带刀的装配示意图；

附图11为液压动力臂与垫片、弹簧、凹型弹簧支撑板连接的结构示意图；

附图12为机械手部件与弯颈点花器连接的结构示意图；

附图13为机械手部件与三棱锥型带刀连接的结构示意图。

图中的标号分别为：

1、液压/电气动力装置，2、控制装置，    3、机架，

31、活动臂，          32、垂直杆，     4、机械手，

41、机械手部件， 411、液压动力臂，     4111、液压动力臂外螺纹部分，

412、第一转动销，4121、第二转动销，    413、圆角梯形连接机架，

414、动力臂的内螺纹及传动销连接块，    415、螺母，416、机械手爪，

4161、机械手爪装配槽， 417、垫片，     418、弹簧，

419、凹型弹簧支撑板，  42、弯颈点花器，421、导液管，

422、出气管，          423、固定环，   424、装配连接板，

425、弯颈橡胶储存药管，426、海绵点花帽，  43、三棱锥型带刀，

431、三棱锥型带刀支架，432、可替换型刀刃，433、装配连接板，

5、电源，              6、触觉传感器。

【具体实施方式】

以下结合附图给出本实用新型一种瓜果大棚机械手的具体实施方式，提供三个实施例，但本实用新型的实施不限于以下的实施方式。

实施例1用机械手爪416实现摘取的功能

参见附图1。一种瓜果大棚机械手，含有液压/电气动力装置1、控制装置2、机架3、机械手4、电源5和触觉传感器6。由液压/电气动力装置1、控制装置2、机架3、电源5构成的设备平台(即大棚框架)可利用市场上容易地买到结构件，然后添加本实用新型需要的特殊部件或个性化模块。液压/电气动力装置1、控制装置2、电源5和触觉传感器6通过电路总线与机架3上的活动臂31及垂直杆32连接，操纵机械手4的运转，触觉传感器6可设置在活动臂31上垂直杆32的下端(参见附图2)。

瓜果是垂直栽培的作物，收获果实时，茎叶一般会成为障碍，机械手4需要在垂直方向具有运动优势且有足够大的自由度，所以可采用直角坐标系结构。理论上，六个自由度的机械手4可以到达三维空间的任意位置。所以在设备平台(即大棚框架)设计时加入了六个自由度，从而保证机械手4在复杂环境中具有良好的运动柔性和通用性。此外，添加了触觉传感器6、液压/电气动力装置1来控制本实用新型的动作，从而实现个性化操作。

本实用新型的机械手4主要由机械手部件41(参见附图4)、液压动力臂411、转动销412、圆角梯形连接机架413、动力臂的内螺纹及传动销连接块414、螺母415、机械手爪416、垫片417、弹簧418和凹型弹簧支撑板419构成，它通过液压动力臂411与活动臂31上的垂直杆32连接(参见附图3和5)。起支撑作用的凹型弹簧支撑板419由两侧各四个螺母固定在圆角梯形连接机架413中间支杆的下边，液压动力臂411的底端通过垫片417和弹簧418顶着凹型弹簧支撑板419，形成一个连接点(参见附图11)。同时，液压动力臂411通过液压动力臂外螺纹部分4111与动力臂的内螺纹及传动销连接块414连接，动力臂的内螺纹及传动销连接块414的两端通过第一转动销412与机械手爪416连接，机械手爪416中间的拐点通过第二转动销4121与圆角梯形连接机架413下边的两端连接，形成第二个连接。液压动力臂411受活动臂31的控制作平稳的直线运动，将动力传递到动力臂的内螺纹及传动销连接块414上，并通过液压动力臂411与动力臂的内螺纹及传动销连接块414构成的十字连接机构将动力延伸传递到柔性支撑机构上，使弹簧418产生压缩并相互约束，使动力臂的内螺纹及传动销连接块414带动机械手爪416沿着转动销412作圆周运动，使机械手爪416张开或合拢。触觉传感器6和控制装置2通过对液压/电气动力装置1的作用可控制机械手4的开或合。

实施例2用机械手爪416带动弯颈点花器42实现为瓜果授粉的功能

参见附图3、6和7。在实施例1的基础上，可在机械手爪416的下端设置机械手爪装配槽4161，在机械手爪装配槽4161内可按需要灵活地设置一个弯颈点花器42。

所述的弯颈点花器42主要由导液管421、出气管422、固定环423、装配连接板424、弯颈橡胶储存药管425和海绵点花帽426构成；导液管421和出气管422为独立的管体(参见附图6)，共同设置在弯颈橡胶储存药管425内(参见附图7)，在弯颈橡胶储存药管425的上方设有两道固定环423，固定环423的一侧连接有装配连接板424，通过这块装配连接板424可将弯颈点花器42嵌设在机械手爪装配槽4161内(参见附图12)。弯颈橡胶储存药管425的下端套有一个海绵点花帽426。所述的海绵点花帽426可以与弯颈橡胶储存药管425是连成一体的。

弯颈点花器42扁椭圆形的上部有着两根导管——导液管421和出气管422，其配合起来可使储液瓶中点花的药水能顺畅的流到海绵点花帽426的头部，而弯颈橡胶储存药管425在装配到机械手部件41上后就会与地面垂直，从而使整个机械手4的运动轨迹减少，使定位更准确。

弯颈点花器42的设计较好地解决了机械手4在控制装置2中的运算量，从而能够准确找到需要授粉的花朵，而且其下部突然收紧的弯颈橡胶储存药管425可有效地防止药剂投量过大的问题，而一个出气管422更是解决了液体流动不畅的问题。

在实施例2的基础上，可将弯颈点花器42的结构设计成大容量的药剂瓶，并在药剂瓶内的药剂即将用完时机械手4能主动报警。

实施例3用机械手爪416带动三棱锥型带刀43实现剪切瓜果的功能

参见附图3、8、9和10。在实施例1的基础上，可在机械手爪416的下端设置机械手爪装配槽4161，在机械手爪装配槽4161内可按需要灵活地设置三棱锥型带刀43。所述的三棱锥型带刀43主要由三棱锥型带刀支架431、可替换型刀刃432和装配连接板433构成；三棱锥型带刀43通过装配连接板433嵌设在机械手爪装配槽4161内(参见附图13)。

三棱锥型带刀43在机械手爪装配槽4161内安装有较大的装配接触面，可适合安装各种不同的刀具并可通过手动可调整机械手爪416开合的大小。安装后的刀刃具有较好的角度，刀刃受力均匀，使剪切口整齐，满足瓜果大棚中各类工作的需要。

在可替换型刀刃432换上采摘刀具时，在机械手4的垂直面下方应安装可拆式网袋，以收集剪切下来的的瓜果。也可以对设备平台(即大棚框架)进行改造性设计，添加瓜果储寸区域，从而使自动化程度更高。

本实用新型的结构特点是，采用通用的设备平台，灵活地配置相应的模块或部件，包括但不限于机械手爪、弯颈点花器和三棱锥型带刀，衍生多种功能不同的装备，以满足目前我国农村大棚种植的需要。

Claims (7)

1.一种瓜果大棚机械手，含有液压/电气动力装置(1)、控制装置(2)、机架(3)、机械手(4)、电源(5)和触觉传感器(6)，液压/电气动力装置(1)、控制装置(2)、电源(5)和触觉传感器(6)通过电路总线与机架(3)上的活动臂(31)及垂直杆(32)连接，操纵机械手(4)的运转，触觉传感器(6)设置在活动臂(31)上垂直杆(32)的下端，其特征在于：机械手(4)通过液压动力臂(411)与活动臂(31)上的垂直杆(32)连接；机械手(4)主要由机械手部件(41)、液压动力臂(411)、转动销(412)、圆角梯形连接机架(413)、动力臂的内螺纹及传动销连接块(414)、螺母(415)、机械手爪(416)、垫片(417)、弹簧(418)和凹型弹簧支撑板(419)构成；凹型弹簧支撑板(419)用螺母固定在圆角梯形连接机架(413)上，液压动力臂(411)的底端通过垫片(417)和弹簧(418)顶着凹型弹簧支撑板(419)；同时，液压动力臂(411)通过液压动力臂外螺纹部分(4111)与动力臂的内螺纹及传动销连接块(414)连接，动力臂的内螺纹及传动销连接块(414)的两端通过第一转动销(412)与机械手爪(416)连接，机械手爪(416)中间的拐点通过第二转动销(4121)与圆角梯形连接机架(413)下边的两端连接。

2.根据权利要求1所述的一种瓜果大棚机械手，其特征在于，在所述的机械手爪(416)的下端设有机械手爪装配槽(4161)。

3.根据权利要求2所述的一种瓜果大棚机械手，其特征在于，在所述的机械手爪装配槽(4161)内设置有弯颈点花器(42)。

4.根据权利要求3所述的一种瓜果大棚机械手，其特征在于，所述的弯颈点花器(42)主要由导液管(421)、出气管(422)、固定环(423)、装配连接板(424)、弯颈橡胶储存药管(425)和海绵点花帽(426)构成；导液管(421)和出气管(422)为独立的管体，共同设置在弯颈橡胶储存药管(425)内，在弯颈橡胶储存药管(425)的上方设有固定环(423)，固定环(423)的一侧连接有装配连接板(424)，弯颈橡胶储存药管(425)的下端套有一个海绵点花帽(426)。

5.根据权利要求4所述的一种瓜果大棚机械手，其特征在于，所述的海绵点花帽(426)与弯颈橡胶储存药管(425)是连成一体的。

6.根据权利要求2所述的一种瓜果大棚机械手，其特征在于，在所述的机械手爪装配槽(4161)内设置有三棱锥型带刀(43)。

7.根据权利要求6所述的一种瓜果大棚机械手，其特征在于，所述的三棱锥型带刀(43)主要由三棱锥型带刀支架(431)、可替换型刀刃(432)和装配连接板(433)构成。

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