CN207606845U - 一种末端执行器和包含该末端执行器的水果采摘机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种末端执行器，其能解决现有的果蔬采摘机械手结构复杂、组装费时、生产成本高的技术问题。其包括掌盘和手指，手指分别通过指节支座支撑于掌盘，腱绳另一端贯穿掌盘后连接转盘，转盘固定于电机的转轴，其特征在于：手指包括第一指节、第二指节和第三指节，第一指节与第二指节通过第一铰接件铰接，第一铰接件上套设有使第一指节向外翻转的第一扭簧，第二指节与第三指节通过第二铰接件铰接，第二铰接件上套设有使第二指节向外翻转的第二扭簧，第三指节下端的内侧通过第三铰接件与指节支座铰接、其下端的外侧通过导向轴支撑于指节支座的圆弧槽内，指节支座的圆弧槽以第三铰接件为圆心布置；腱绳的一端连接手指的第一指节。

Description

一种末端执行器和包含该末端执行器的水果采摘机械手

技术领域

本实用新型涉及水果采摘设备，尤其涉及一种末端执行器和包含该末端执行器的水果采摘机械手。

背景技术

在水果采摘过程中，人工传送与分拣耗费时间与人力，效率较低，而且人工分选和传送还会产生不同程度的损坏。为此，各种用于水果采摘的机械手也应运而生。现有的水果采摘的机械手主要通过腱绳传动或齿轮传动这两种方式实现指节的弯曲合拢，从而达到抓取水果的目的。实用新型专利CN201420331734.3公开了一种可调式欠驱动果蔬采摘机械手，其通过腱绳传动，但其结构复杂、组装费时、生产成本高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种末端执行器，其能解决现有的果蔬采摘机械手结构复杂、组装费时、生产成本高的技术问题；同时，本实用新型还提供了包含该末端执行器的水果采摘机械手。

其技术方案是这样的，其包括掌盘、手指、腱绳、转盘和电机，所述手指设有三根以上、并分别通过指节支座支撑于所述掌盘，所述腱绳一端连接所述手指、另一端贯穿所述掌盘后连接所述转盘，所述转盘固定于所述电机的转轴，所述电机支撑于所述掌盘，其特征在于：

所述手指包括第一指节、第二指节和第三指节，所述第一指节与所述第二指节通过第一铰接件铰接，所述第一铰接件上套设有使第一指节向外翻转的第一扭簧，所述第二指节与所述第三指节通过第二铰接件铰接，所述第二铰接件上套设有使第二指节向外翻转的第二扭簧，所述第二扭簧的劲度系数小于第一扭簧的劲度系数，所述第三指节下端的内侧通过第三铰接件与所述指节支座铰接、其下端的外侧通过导向轴支撑于所述指节支座的圆弧槽内，所述指节支座的圆弧槽以所述第三铰接件为圆心布置；所述腱绳的一端连接所述手指的第一指节。

进一步的，所述第一指节的下端、所述第二指节的上端和下端、以及所述第三指节的上端分别连接有支撑轴，所述第一扭簧的两个支脚、所述第二扭簧的两个支脚分别套接于相应的支撑轴。

进一步的，所述第一指节、第二指节和第三指节均为空心结构，所述腱绳的一端贯穿所述第三指节、第二指节后与所述第一指节下端的支撑轴连接。

进一步的，所述指节支座固定于所述掌盘上端面、并围绕掌盘中心均匀分布，所述掌盘下端面分布有与所述指节支座一一对应的L形导向片，所述L形导向片的横向部位与所述掌盘固定连接、其纵向部位设有穿孔，所述腱绳的另一端贯穿所述穿孔后连接所述转盘。

进一步的，所述掌盘下端面固定有电机支架，所述电机固定于所述电机支架。

一种水果采摘机械手，其包括所述末端执行器，所述末端执行器连接有支撑杆，所述支撑杆下端连接有握把。

进一步的，所述支撑杆为伸缩杆，所述伸缩杆包括内杆和外杆，所述内杆与掌盘固定连接，所述外杆套设于所述内杆、并连接有握把，所述外杆上螺纹连接有抵靠内杆的螺栓。

本实用新型的末端执行器，腱绳带动手指收拢的过程中，由于第三指节与指节支座连接处未设有扭簧，手指整体将绕第三铰接件旋转，当第三指节收拢并且导向轴到达圆弧槽上端或第三指节与水果接触，由于所述第二扭簧的劲度系数小于第一扭簧的劲度系数，使得第二指节带动第一指节先绕第二铰接件转动，当第二指节收拢并与水果接触，第一指节绕第一铰接件转动，最终形成包容水果的收纳腔，完成水果的抓取，其结构简单，组装便捷，生产成本低。

附图说明

图1为本实用新型的末端执行器的结构示意图。

图2为本实用新型的掌盘、转盘和电机的连接结构示意图。

图3为本实用新型的腱绳、导向片和转盘的连接结构示意图。

图4为本实用新型的手指的结构示意图。

图5为图4另一视角的结构示意图。

图6为本实用新型的水果采摘机械手的结构示意图。

具体实施方式

如图1~图5所示，其包括掌盘10、手指、腱绳15、转盘8和电机6，手指设有三根以上、并分别通过指节支座11支撑于掌盘10，腱绳15一端连接手指、另一端贯穿掌盘10后连接转盘8，转盘8固定于电机6的转轴，电机6支撑于掌盘10；

手指包括第一指节14、第二指节13和第三指节12，第一指节14与第二指节13通过第一铰接件铰接，第一铰接件上套设有使第一指节14向外翻转的第一扭簧22，第二指节13与第三指节12通过第二铰接件铰接，第二铰接件上套设有使第二指节13向外翻转的第二扭簧27，第二扭簧27的劲度系数小于第一扭簧22的劲度系数，第三指节12下端的内侧通过第三铰接件与指节支座11铰接、其下端的外侧通过导向轴32支撑于指节支座的圆弧槽33内，指节支座的圆弧槽33以第三铰接件为圆心布置；腱绳15的一端连接手指的第一指节14。

使用时，电机带动转盘旋转，收缩腱绳，腱绳带动手指收拢，由于第三指节与指节支座连接处未设有扭簧，手指整体将绕第三铰接件旋转，当第三指节收拢并且导向轴到达圆弧槽上端或第三指节与水果接触，由于第二扭簧的劲度系数小于第一扭簧的劲度系数，使得第二指节带动第一指节先绕第二铰接件转动，当第二指节收拢并与水果接触，第一指节绕第一铰接件转动，最终形成包容水果的收纳腔，完成水果的抓取。

同时，第三指节12下端的内侧通过第三铰接件与指节支座11铰接、其下端的外侧通过导向轴32支撑于指节支座的圆弧槽33内，指节支座的圆弧槽33以第三铰接件为圆心布置，使得自然状态下第三指节以及手指整体外张，呈扩口结构，便于水果的收容；同时，水果可支撑于第三指节上，通过第二指节和第一指节的收拢，以包容水果，采摘时能够适应不同体积大小的水果，通用性更强。

第一指节14的下端、第二指节13的上端和下端、以及第三指节12的上端分别连接有支撑轴，如图4所示，分别为第一支撑轴21、第二支撑轴24、第三支撑轴25和第四支撑轴29，第一扭簧的两个支脚、第二扭簧的两个支脚分别套接于相应的支撑轴。

第一指节14、第二指节13和第三指节12均为空心结构，腱绳15的一端贯穿第三指节12、第二指节13后与第一指节14下端的支撑轴连接。

指节支座11固定于掌盘10上端面、并围绕掌盘10中心均匀分布，掌盘10下端面分布有与指节支座11一一对应的L形导向片9，L形导向片9的横向部位与掌盘10固定连接、其纵向部位设有穿孔16，腱绳15的另一端贯穿穿孔16后连接转盘8；各导向片的穿孔16还可沿转盘8的轴向交错布置，使得腱绳15缠绕于转盘的不同部位，防止各腱绳缠绕，确保装置可靠运转。

掌盘10下端面固定有电机支架7，电机6固定于电机支架7。

其中，第一铰接件包括螺栓23和螺母20，第一扭簧22套设于螺栓23上，第二铰接件包括螺栓28和螺母26，第二扭簧27套设于螺栓28上，第三铰接件包括螺栓31和螺母30。

图中，17为穿孔，与指节支座对应，供腱绳15穿过；18为螺栓，用于将导向片9固定于掌盘，19为螺栓，用于将指节支座11固定于掌盘。

如图6所示，一种水果采摘机械手，其包括上述末端执行器，末端执行器连接有支撑杆，支撑杆具体为伸缩杆，伸缩杆包括内杆4和外杆3，内杆4与掌盘固定连接，外杆3套设于内杆4、并连接有握把1，外杆3上螺纹连接有抵靠内杆4的螺栓2。

Claims (7)

1.一种末端执行器，其包括掌盘（10）、手指、腱绳（15）、转盘（8）和电机（6），所述手指设有三根以上、并分别通过指节支座（11）支撑于所述掌盘（10），所述腱绳（15）一端连接所述手指、另一端贯穿所述掌盘（10）后连接所述转盘（8），所述转盘（8）固定于所述电机（6）的转轴，所述电机（6）支撑于所述掌盘（10），其特征在于：

所述手指包括第一指节（14）、第二指节（13）和第三指节（12），所述第一指节（14）与所述第二指节（13）通过第一铰接件铰接，所述第一铰接件上套设有使第一指节（14）向外翻转的第一扭簧（22），所述第二指节（13）与所述第三指节（12）通过第二铰接件铰接，所述第二铰接件上套设有使第二指节（13）向外翻转的第二扭簧（27），所述第二扭簧（27）的劲度系数小于第一扭簧（22）的劲度系数，所述第三指节（12）下端的内侧通过第三铰接件与所述指节支座（11）铰接、其下端的外侧通过导向轴（32）支撑于所述指节支座的圆弧槽（33）内，所述指节支座的圆弧槽（33）以所述第三铰接件为圆心布置；所述腱绳（15）的一端连接所述手指的第一指节（14）。

2.根据权利要求1所述的一种末端执行器，其特征在于：所述第一指节（14）的下端、所述第二指节（13）的上端和下端、以及所述第三指节（12）的上端分别连接有支撑轴，所述第一扭簧（22）的两个支脚、所述第二扭簧（27）的两个支脚分别套接于相应的支撑轴。

3.根据权利要求2所述的一种末端执行器，其特征在于：所述第一指节（14）、第二指节（13）和第三指节（12）均为空心结构，所述腱绳（15）的一端贯穿所述第三指节（12）、第二指节（13）后与所述第一指节（14）下端的支撑轴连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种末端执行器，其特征在于：所述指节支座（11）固定于所述掌盘（10）上端面、并围绕掌盘（10）中心均匀分布，所述掌盘（10）下端面分布有与所述指节支座（11）一一对应的L形导向片（9），所述L形导向片（9）的横向部位与所述掌盘（10）固定连接、其纵向部位设有穿孔（16），所述腱绳（15）的另一端贯穿所述穿孔（16）后连接所述转盘（8）。

5.根据权利要求4所述的一种末端执行器，其特征在于：所述掌盘（10）下端面固定有电机支架（7），所述电机（6）固定于所述电机支架（7）。

6.一种水果采摘机械手，其包括如权利要求1或2或3所述末端执行器，所述末端执行器连接有支撑杆，所述支撑杆下端连接有握把（1）。

7.根据权利要求6所述的一种水果采摘机械手，其特征在于：所述支撑杆为伸缩杆，所述伸缩杆包括内杆（4）和外杆（3），所述内杆（4）与掌盘固定连接，所述外杆（3）套设于所述内杆（4）、并连接有握把（1），所述外杆（3）上螺纹连接有抵靠内杆（4）的螺栓（2）。