CN207971966U - 一种九自由度采摘机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种九自由度采摘机械手，其特征在于，包括手掌及三根手指，每根手指有三个转动自由度。所述手掌是圆形板结构或圆盘状结构或圆碗状结构，所述三根手指均布在所述手掌圆周上。所述手指包括指尖、中指节和基指节，所述指尖、中指节和基指节之间依次通过相对应的指关节转动连接，所述基指节与所述手掌之间通过相对应的指关节转动连接。本实用新型九自由度采摘机械手，抓取灵活，工作空间大，可实现多种类圆形果实的采摘，提高了机械手的互换性，降低了采摘成本。

Description

一种九自由度采摘机械手

技术领域

本实用新型属于农业机器人装备技术领域，具体涉及一种九自由度采摘机械手。

背景技术

随着科技的发展，农业机械智能化程度不断提高，果蔬采摘使用机器人代替人工已经成为现代农业发展的趋势。果蔬采摘机械手是果蔬采摘机器人的重要组成部分，需要如人手一样同时具备执行和感知的能力。

果蔬在摘取时易于损伤，同时果蔬的形状及生长状况复杂多变。而现有的采摘机械手，机械结构简单，抓取不灵活，对果实的损伤较大。此外，现有的采摘机械手，一种机械手通常只针对一种特定的果蔬，互换性差。这无疑会增大机械化采摘成本和农业采摘机械的推广。

实用新型内容

为了实现对果蔬的无损摘取，以及提高机械手的互换性和应用范围，本实用新型设计了一种九自由度采摘机械手。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下方案：

一种九自由度采摘机械手，包括手掌及三根手指，每根手指有三个转动自由度。

进一步，所述手掌是圆形板结构或圆盘状结构或圆碗状结构，所述三根手指均布在所述手掌圆周上。

进一步，所述手指包括指尖、中指节和基指节，所述指尖、中指节和基指节之间依次通过相对应的指关节转动连接，所述基指节与所述手掌之间通过相对应的指关节转动连接。

进一步，所述指尖和中指节之间的指关节与所述中指节固联以驱动所述指尖转动，所述中指节和基指节之间的指关节与所述基指节固联以驱动所述中指节转动，所述基指节与所述手掌之间的指关节与所述手掌固联以驱动所述基指节转动。

进一步，所述指尖包括指尖左侧板和指尖本体，所述指尖左侧板上端与所述指尖本体连接，所述指尖左侧板下部设置有“D”字型孔以与所述中指节上的指关节电机输出轴配合，所述指尖本体的右侧连接板上设置有圆形孔以与所述中指节上部的圆柱形短轴配合。

进一步，所述中指节包括中指节左板和中指节右板，所述中指节左板后端中部向右横向延伸有安装板，所述安装板上设置有安装孔以安装相对应指关节，所述中指节右板前端中部向左横向延伸有前横板，所述中指节右板上设置有连接孔以连接固定相对应指关节；所述中指节左板下部设置有“D”字型孔以与所述基指节上的指关节电机输出轴配合，所述中指节右板上部和下部分别设置有圆柱形短轴，所述中指节右板下部的圆柱形短轴与所述基指节上的圆形孔配合。

进一步，所述基指节包括基指节左板和基指节右板，所述基指节左板后端中部向右横向延伸有安装板，所述安装板上设置有安装孔以安装相对应指关节，所述基指节右板前端中部向左横向延伸有前横板，所述基指节右板上设置有连接孔以连接固定相对应指关节；所述基指节左板下部设置有“D”字型孔以与所述手掌上的指关节电机输出轴配合，所述基指节右板上部和下部分别设置有圆柱孔以与所述中指节和所述手掌上的圆柱形短轴配合。

进一步，所述指关节包括直流减速电机和角度传感器，所述直流减速电机和所述角度传感器设置在电机套内，所述直流减速电机的输出轴为“D”字型轴，所述直流减速电机的输出轴上设置有电机输出轴齿轮，所述角度传感器的输入轴与角度传感器齿轮过盈连接，所述电机输出轴齿轮与所述角度传感器齿轮啮合。

进一步，所述电机套上部中空以容纳电机，所述电机套下部左端设置有凹槽结构以容纳所述角度传感器，所述电机套下部右端是“L”型或近似“L”型连接板。

该九自由度采摘机械手具有以下有益效果：

（1）本实用新型九自由度采摘机械手，工作空间大，可实现多种类圆形果实的采摘，提高了机械手的互换性，降低了采摘成本。

（2）本实用新型有三个手指，每个手指有三个自由度，抓取动作灵活。

（3）本实用新型关节电机输出轴端通过齿轮传动，将电机与角度传感器相连，实现机械手的位置精确控制。

（4）本实用新型各手指的机械结构相同，各关节的机械结构相同，降低了机械手的成本。

附图说明

图1：本实用新型一实施方式中九自由度采摘机械手的结构示意图；

图2：本实用新型一实施方式中单个手指的结构示意图；

图3：本实用新型一实施方式中单个手指的爆炸图；

图4：本实用新型一实施方式中指尖本体的结构示意图；

图5：本实用新型一实施方式中中指节右板的结构示意图；

图6：本实用新型一实施方式中基指节右板的结构示意图；

图7：本实用新型一实施方式中指关节的立体结构示意图；

图8：本实用新型一实施方式中指关节的爆炸图。

附图标记说明：

1—手掌；2—手指；21—指尖；211—指尖左侧板；212—指尖本体； 22—中指节；221—中指节左板；222—中指节右板；23—基指节；231—基指节左板；232—基指节右板；24—指关节；241—电机输出轴齿轮；242—电机套；243—角度传感器齿轮；244—角度传感器；245—直流减速电机。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

图1至图8示出了本实用新型九自由度采摘机械手的一种实施方式。图1是本实施方式中九自由度采摘机械手的结构示意图。

如图1所示，本实施方式中的九自由度采摘机械手，包括手掌1及三根手指2，每根手指2有三个转动自由度，可灵活运动。

优选地，手掌1是圆形板结构或圆盘状结构或圆碗状结构，三根手指2均布在手掌1圆周上。本实施例中，手掌1采用了圆形板结构。

如图1、图2和图3所示，图2是本实施方式中单个手指的结构示意图，图2是本实施方式中单个手指的爆炸图，手指2包括指尖21、中指节22和基指节23，指尖21、中指节22和基指节23之间依次通过相对应的指关节24以可转动的方式连接，基指节23与手掌1之间通过相对应的指关节24以可转动的方式连接。

本实施例中，指尖21和中指节22之间的指关节24与中指节22固联以驱动指尖21转动，中指节22和基指节23之间的指关节24与基指节23固联以驱动中指节22转动，基指节23与手掌1之间的指关节24与手掌1固联以驱动基指节23转动。

如图3和图4所示，图4是本实施方式中指尖本体的结构示意图，指尖21包括指尖左侧板211和指尖本体212，指尖左侧板211上端与指尖本体212连接，指尖左侧板211下部设置有“D”字型孔以与中指节22上的指关节电机输出轴配合，指尖本体212的右侧连接板上设置有圆形孔以与中指节22上部的圆柱形短轴配合。

如图3和图5所示，图5是本实施方式中中指节右板的结构示意图，中指节22包括中指节左板221和中指节右板222，中指节左板221后端中部向右横向延伸有安装板，安装板上设置有安装孔以安装相对应指关节24，中指节右板222前端中部向左横向延伸有前横板，中指节右板222上设置有连接孔以连接固定相对应指关节24；中指节左板221下部设置有“D”字型孔以与基指节23上的指关节电机输出轴配合，中指节右板222上部和下部分别设置有圆柱形短轴，中指节22右板下部的圆柱形短轴与基指节23上的圆形孔配合。

如图3和图6所示，图6是本实施方式中基指节右板的结构示意图，基指节23包括基指节左板231和基指节右板232，基指节左板231后端中部向右横向延伸有安装板，安装板上设置有安装孔以安装相对应指关节24，基指节右板232前端中部向左横向延伸有前横板，基指节右板232上设置有连接孔以连接固定相对应指关节24；基指节左板231下部设置有“D”字型孔以与手掌1上的指关节电机输出轴配合，基指节右板232上部和下部分别设置有圆柱孔以与中指节22和手掌1上的圆柱形短轴配合。

如图7和图8所示，图7是本实施方式中指关节立体结构示意图；图8是本实施方式中指关节的爆炸图，指关节24包括直流减速电机245和角度传感器244，直流减速电机245和角度传感器244设置在电机套242内，直流减速电机245的输出轴为“D”字型轴，直流减速电机的输出轴上设置有电机输出轴齿轮241，角度传感器244的输入轴与角度传感器齿轮243过盈连接，电机输出轴齿轮241与角度传感器齿轮243啮合。电机输出轴端通过齿轮传动将电机与角度传感器相连，将电机的转角信息传递给角度传感器，实现电机的位置闭环控制。

电机套242上部中空以容纳电机，电机套242下部左端设置有凹槽结构以容纳角度传感器244，电机套242下部右端是“L”型或近似“L”型连接板以便于指关节24固定，“L”型或近似“L”型连接板上加工有安装孔。本实施例中，指关节24通过螺栓和相对应的安装孔、连接孔配合安装固定。

本实用新型九自由度采摘机械手，工作空间大，可实现多种类圆形果实的采摘，提高了机械手的互换性，降低了采摘成本。

本实用新型有三个手指，每个手指有三个自由度，抓取动作灵活。

本实用新型关节电机输出轴端通过齿轮传动，将电机与角度传感器相连，实现机械手的位置精确控制。

本实用新型各手指的机械结构相同，各关节的机械结构相同，降低了机械手的成本。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种九自由度采摘机械手，其特征在于，包括手掌及三根手指，每根手指有三个转动自由度；所述手掌是圆形板结构或圆盘状结构或圆碗状结构，所述三根手指均布在所述手掌圆周上。

2.根据权利要求1所述的九自由度采摘机械手，其特征在于，所述手指包括指尖、中指节和基指节，所述指尖、中指节和基指节之间依次通过相对应的指关节转动连接，所述基指节与所述手掌之间通过相对应的指关节转动连接。

3.根据权利要求2所述的九自由度采摘机械手，其特征在于，所述指尖和中指节之间的指关节与所述中指节固联以驱动所述指尖转动，所述中指节和基指节之间的指关节与所述基指节固联以驱动所述中指节转动，所述基指节与所述手掌之间的指关节与所述手掌固联以驱动所述基指节转动。

4.根据权利要求3所述的九自由度采摘机械手，其特征在于，所述指尖包括指尖左侧板和指尖本体，所述指尖左侧板上端与所述指尖本体连接，所述指尖左侧板下部设置有“D”字型孔以与所述中指节上的指关节电机输出轴配合，所述指尖本体的右侧连接板上设置有圆形孔以与所述中指节上部的圆柱形短轴配合。

5.根据权利要求3所述的九自由度采摘机械手，其特征在于，所述中指节包括中指节左板和中指节右板，所述中指节左板后端中部向右横向延伸有安装板，所述安装板上设置有安装孔以安装相对应指关节，所述中指节右板前端中部向左横向延伸有前横板，所述中指节右板上设置有连接孔以连接固定相对应指关节；所述中指节左板下部设置有“D”字型孔以与所述基指节上的指关节电机输出轴配合，所述中指节右板上部和下部分别设置有圆柱形短轴，所述中指节右板下部的圆柱形短轴与所述基指节上的圆形孔配合。

6.根据权利要求3所述的九自由度采摘机械手，其特征在于，所述基指节包括基指节左板和基指节右板，所述基指节左板后端中部向右横向延伸有安装板，所述安装板上设置有安装孔以安装相对应指关节，所述基指节右板前端中部向左横向延伸有前横板，所述基指节右板上设置有连接孔以连接固定相对应指关节；所述基指节左板下部设置有“D”字型孔以与所述手掌上的指关节电机输出轴配合，所述基指节右板上部和下部分别设置有圆柱孔以与所述中指节和所述手掌上的圆柱形短轴配合。

7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的九自由度采摘机械手，其特征在于，所述指关节包括直流减速电机和角度传感器，所述直流减速电机和所述角度传感器设置在电机套内，所述直流减速电机的输出轴为“D”字型轴，所述直流减速电机的输出轴上设置有电机输出轴齿轮，所述角度传感器的输入轴与角度传感器齿轮过盈连接，所述电机输出轴齿轮与所述角度传感器齿轮啮合。

8.根据权利要求7所述的九自由度采摘机械手，其特征在于，所述电机套上部中空以容纳电机，所述电机套下部左端设置有凹槽结构以容纳所述角度传感器，所述电机套下部右端是“L”型或近似“L”型连接板。