CN208523270U - 一种水果采摘抓手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水果采摘抓手，属于农业机械技术领域。本实用新型包括手腕部分和手掌部分；手腕部分包括手腕电机箱、旋转电机；手掌部分包括手掌压板、手掌托板、左右齿轮连杆装置、抓手电机；主要依靠电机驱动左右同步齿轮带动四连杆曲柄摇杆机构摆动，其中套筒为短杆，使左右套筒张开合拢，左右套筒边沿的剪切结构将完成剪断枝叶的动作，完成水果采摘作业。本实用新型结构简单，控制灵活、便捷，适应性强，制造成本低；可完成高难度采摘，且水果损伤率低。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械抓手，特别是一种水果采摘抓手，属于农业机械技术领域。
背景技术
在过去的很长一段时间内，人们对高空果实的采摘主要依靠人力，人们需要爬到树上才可以完成采摘作业，这样既不安全，效率又不高。采摘作业在水果生产过程中占用33%-50%的劳动力，且水果季节性强，单单依靠人力采摘，显然对整个行业的发展不利。
目前市场上的水果采摘器大多为半自动采摘，多采用拉绳控制剪刀的方式，耗费人力，效率低下，且容易损伤水果。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种水果采摘抓手，配合相关采摘平台用于解决现有的水果采摘器耗费人力，效率低下，且容易损伤水果的问题。
本实用新型技术方案是：一种水果采摘抓手，包括手腕部分和手掌部分；手腕部分包括手腕电机箱1、旋转电机2；手掌部分包括手掌压板3、手掌托板4、左右齿轮连杆装置、抓手电机6；
所述手腕电机箱1用于固定在外接采摘平台上，旋转电机2固定在手腕电机箱1内，旋转电机2输出轴穿过手腕电机箱1，手掌部分固定在旋转电机2输出轴上，随旋转电机2旋转而相对手腕部分旋转用于调整套筒的姿态；所述手掌部分的手掌压板3固定在旋转电机2输出轴上，前后两片手掌托板4固定在手掌压板3前后两侧，两片手掌托板4之间设有左右齿轮连杆装置；左齿轮连杆装置、右齿轮连杆装置结构完全相同，且关于所述水果采摘抓手的中心线左右对称；所述左右齿轮连杆装置用于将水果和枝叶断开同时收集水果，抓手电机6用于为左右齿轮连杆装置提供动力。
所述右齿轮连杆装置包括同步齿轮5、齿轮连杆7、套筒连杆8、套筒9、套筒盖板10；左齿轮连杆装置、右齿轮连杆装置上的同步齿轮5相互啮合，抓手电机6固定在一侧的手掌托板4上，抓手电机6输出轴与两片手掌托板4间一侧的同步齿轮5配合，抓手电机6驱动左右齿轮连杆装置其中一侧的同步齿轮5旋转；
两片齿轮连杆7上端分别在同步齿轮5的前后两侧，同步齿轮5与齿轮连杆7各有一个插销孔，同步齿轮5与其对应的两片齿轮连杆7通过插销固定，抓手电机6的输出轴均穿过同步齿轮5的中心孔13、两片齿轮连杆7顶端的孔14；齿轮连杆7下端与套筒力臂11顶端旋转副连接；所述的套筒连杆8两段都为旋转副连接，上段的旋转轴固定在手掌托板4上，下端的旋转轴固定在套筒力臂11中部；即套筒9的套筒力臂11分别与齿轮连杆7、套筒连杆8旋转副连接，自由度为1，轨迹确定；抓手电机6输出旋转影响同步齿轮5的姿态，同步齿轮5的姿态影响齿轮连杆7的姿态，齿轮连杆7的姿态影响套筒9的姿态，从而抓手电机6输出旋转决定左右两侧套筒9的开合；所述左右两侧套筒9与套筒盖板10旋转副连接，旋转副均分别在左右两侧套筒9的正上方，套筒盖板10完全盖住套筒9的外侧开口。
所述抓手电机6驱动左右齿轮连杆装置其中左侧的同步齿轮5旋转，左侧的同步齿轮5推动右侧同步齿轮5旋转，左右侧的同步齿轮5均推动与各自相连的齿轮连杆7绕同步齿轮5轴心旋转；齿轮连杆7推动由齿轮连杆7、套筒连杆8、套筒9、手掌托板4组成的四连杆曲柄摇杆机构摆动，实现左右两侧套筒9的开合；旋转电机2输出转动，带动抓手手腕部分旋转，旋转电机2用于调整抓手手腕部分至采摘的最佳角度；抓手电机6输出逆时针旋转，左右两侧套筒9闭合，同时左右两侧套筒9组成的剪切结构剪断枝叶，如果枝叶与水果未脱离，旋转电机2输出转动，左右两侧套筒9旋转，利用扭矩将枝叶断开。
所述左右齿轮连杆装置中的同步齿轮5的齿轮参数相同且啮合，所以旋转时角度相等方向相反。
所述左右齿轮连杆装置的套筒9包括左边套筒、右边套筒，左边套筒、右边套筒的中间边缘为一组错开的刀片，左边套筒、右边套筒合拢后，左右边缘交叉，用于对夹在中间的枝叶形成剪切力，将水果枝叶剪断，让水果与果树脱离，同时套筒不打开用于起到暂时储存水果的作用。
所述左边套筒、右边套筒与套筒盖板10下端均设有一组电控磁吸开关。仅当释放套筒中的水果时开关会打开，其余时间都处于关闭状态，且套筒盖板10并不会自动打开，套筒盖板10打开将巧妙的利用力重力；释放水果时，控制套筒使其为非水平状态，打开电控磁吸开关水果向一端滚落，利用水果的重力将套筒盖板10推开，水果掉落；所述旋转电机2可以控制手掌部分相对手腕部分旋转，调整套筒的姿态，如摘水果时和释放水果时，同时当水果枝叶未完全被套筒剪断，旋转电机2可旋转手腕部分使水果枝叶被拧断。
本实用新型的有益效果是：
本水果采摘抓手的采摘套筒可以绕抓手手腕部分360度旋转，可以调整采摘角度和倾倒水果的角度，辅助剪断枝叶；使用套筒可以简化抓手的机械结构，同时集成剪断枝叶，搬运、保护水果功能；套筒盖板为倾倒水果提供更多的可能性；
本实用新型结构简单、控制灵活、便捷、适应性强、制造成本低，配合相关采摘平台可实现高难度的自动采摘水果，且水果损伤率低，人力成本低。
附图说明
图1是本实用新型总体装配图；
图2是本实用新型去除前手掌托板的装配图；
图3是本实用新型旋转电机输出轴穿过手腕电机箱剖视图；
图4是本实用新型左右套筒剪切结构示意图；
图5是本实用新型同步齿轮（5）与齿轮连杆（7）固定连接及所用的插销孔示意图；
图6是本实用新型左右套筒、套筒盖板分开时的结构示意图。
图1-6中各标号：1-手腕电机箱，2-旋转电机，3-手掌压板，4-手掌托板，5-同步齿轮，6-抓手电机，7-齿轮连杆，8-套筒连杆，9-套筒，10-套筒盖板，11-套筒力臂，12-插销孔，13-中心孔，14-孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1-6所示，一种水果采摘抓手，包括手腕部分和手掌部分；手腕部分包括手腕电机箱1、旋转电机2；手掌部分包括手掌压板3、手掌托板4、左右齿轮连杆装置、抓手电机6；
所述手腕电机箱1用于固定在外接采摘平台上，旋转电机2固定在手腕电机箱1内，旋转电机2输出轴穿过手腕电机箱1，如图3，手掌部分固定在旋转电机2输出轴上，随旋转电机2旋转而相对手腕部分旋转用于调整套筒的姿态；所述手掌部分的手掌压板3固定在旋转电机2输出轴上，前后两片手掌托板4固定在手掌压板3前后两侧，两片手掌托板4之间设有左右齿轮连杆装置；左齿轮连杆装置、右齿轮连杆装置结构完全相同，且关于所述水果采摘抓手的中心线左右对称；所述左右齿轮连杆装置用于将水果和枝叶断开同时收集水果，抓手电机6用于为左右齿轮连杆装置提供动力。
进一步的，所述右齿轮连杆装置包括同步齿轮5、齿轮连杆7、套筒连杆8、套筒9、套筒盖板10；左齿轮连杆装置、右齿轮连杆装置上的同步齿轮5相互啮合，抓手电机6固定在一侧的手掌托板4上，抓手电机6输出轴与两片手掌托板4间一侧的同步齿轮5配合，抓手电机6驱动左右齿轮连杆装置其中一侧的同步齿轮5旋转；
两片齿轮连杆7上端分别在同步齿轮5的前后两侧，同步齿轮5与齿轮连杆7各有一个插销孔，同步齿轮5与其对应的两片齿轮连杆7通过插销固定，抓手电机6的输出轴均穿过同步齿轮5的中心孔13、两片齿轮连杆7顶端的孔14，如图5；齿轮连杆7下端与套筒力臂11顶端旋转副连接；所述的套筒连杆8两段都为旋转副连接，上段的旋转轴固定在手掌托板4上，下端的旋转轴固定在套筒力臂11中部；即套筒9的套筒力臂11分别与齿轮连杆7、套筒连杆8旋转副连接，自由度为1，轨迹确定；抓手电机6输出旋转影响同步齿轮5的姿态，同步齿轮5的姿态影响齿轮连杆7的姿态，齿轮连杆7的姿态影响套筒9的姿态，从而抓手电机6输出旋转决定左右两侧套筒9的开合；所述左右两侧套筒9与套筒盖板10旋转副连接，旋转副均分别在左右两侧套筒9的正上方，套筒盖板10完全盖住套筒9的外侧开口。
进一步的，所述抓手电机6驱动左右齿轮连杆装置其中左侧的同步齿轮5旋转，如图2所示，左侧的同步齿轮5推动右侧同步齿轮5旋转，左右侧的同步齿轮5均推动与各自相连的齿轮连杆7绕同步齿轮5轴心旋转；齿轮连杆7推动由齿轮连杆7、套筒连杆8、套筒9、手掌托板4组成的四连杆曲柄摇杆机构摆动，实现左右两侧套筒9的开合；旋转电机2输出转动，带动抓手手腕部分旋转，旋转电机2用于调整抓手手腕部分至采摘的最佳角度；抓手电机6输出逆时针旋转，左右两侧套筒9闭合，同时左右两侧套筒9组成的剪切结构剪断枝叶，如果枝叶与水果未脱离，旋转电机2输出转动，左右两侧套筒9旋转，利用扭矩将枝叶断开。
进一步的，所述左右齿轮连杆装置中的同步齿轮5的齿轮参数相同且啮合，所以旋转时角度相等方向相反。
进一步的，所述左右齿轮连杆装置的套筒9包括左边套筒、右边套筒，左边套筒、右边套筒的中间边缘为一组错开的刀片，如图4所示，左边套筒、右边套筒合拢后，左右套筒边缘交叉，用于对夹在中间的枝叶形成剪切力，将水果枝叶剪断，让水果与果树脱离，同时套筒不打开用于起到暂时储存水果的作用。
进一步的，所述左边套筒、右边套筒与套筒盖板10下端均设有一组电控磁吸开关。仅当释放套筒中的水果时开关会打开，其余时间都处于关闭状态，且套筒盖板10并不会自动打开，套筒盖板10打开将巧妙的利用力重力；释放水果时，控制套筒使其为非水平状态，打开电控磁吸开关水果向一端滚落，利用水果的重力将套筒盖板10推开，水果掉落；所述旋转电机2可以控制手掌部分相对手腕部分旋转，调整套筒的姿态，如摘水果时和释放水果时，同时当水果枝叶未完全被套筒9剪断，旋转电机2可旋转手腕部分使水果枝叶被拧断。
本实用新型的工作过程是：抓手电机6输出转动带动左侧同步齿轮5顺时针旋转，左侧同步齿轮5推动右侧同步齿轮5逆时针旋转，左右两侧同步齿轮5均推动与各自配合的齿轮连杆7绕同步齿轮5轴心旋转；齿轮连杆7推动由齿轮连杆7、套筒连杆8、套筒9、手掌托板4组成的四连杆曲柄摇杆机构摆动，左右两侧套筒9张开；旋转电机2输出转动，带动抓手手腕部分旋转，旋转电机2调整抓手手腕部分至采摘的最佳角度；抓手电机6输出逆时针旋转，左右两侧套筒闭合，同时左右两侧套筒9组成的剪切结构剪断枝叶，如果枝叶与水果未脱离，旋转电机2输出转动，套筒旋转，利用扭矩将枝叶断开。采摘水果完成后，水果在套筒中被采摘平台运送到水果收集处，抓手电机6输出顺时针旋转，套筒张开，水果被释放。
当左边套筒、右边套筒与套筒盖板10下端均设有一组电控磁吸开关时，采摘水果完成后，水果在套筒中被采摘平台运送到水果收集箱，旋转电机2输出转动，套筒旋转，寻找倾倒角度，套筒盖板10的电控磁吸开关断电，套筒盖板10打开，水果在自身重力下推开套筒盖板10坠入水果收集箱。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种水果采摘抓手，其特征在于：包括手腕部分和手掌部分；手腕部分包括手腕电机箱（1）、旋转电机（2）；手掌部分包括手掌压板（3）、手掌托板（4）、左右齿轮连杆装置、抓手电机（6）；
所述手腕电机箱（1）用于固定在外接采摘平台上，旋转电机（2）固定在手腕电机箱（1）内，旋转电机（2）输出轴穿过手腕电机箱（1），手掌部分固定在旋转电机（2）输出轴上，随旋转电机（2）旋转而相对手腕部分旋转用于调整套筒的姿态；所述手掌部分的手掌压板（3）固定在旋转电机（2）输出轴上，前后两片手掌托板（4）固定在手掌压板（3）前后两侧，两片手掌托板（4）之间设有左右齿轮连杆装置；左齿轮连杆装置、右齿轮连杆装置结构完全相同，且关于所述水果采摘抓手的中心线左右对称；所述左右齿轮连杆装置用于将水果和枝叶断开同时收集水果，抓手电机（6）用于为左右齿轮连杆装置提供动力。
2.根据权利要求1所述的水果采摘抓手，其特征在于：所述右齿轮连杆装置包括同步齿轮（5）、齿轮连杆（7）、套筒连杆（8）、套筒（9）、套筒盖板（10）；左齿轮连杆装置、右齿轮连杆装置上的同步齿轮（5）相互啮合，抓手电机（6）固定在一侧的手掌托板（4）上，抓手电机（6）输出轴与两片手掌托板（4）间一侧的同步齿轮（5）配合，抓手电机（6）驱动左右齿轮连杆装置其中一侧的同步齿轮（5）旋转；
两片齿轮连杆（7）上端分别在同步齿轮（5）的前后两侧，同步齿轮（5）与齿轮连杆（7）各有一个插销孔，同步齿轮（5）与其对应的两片齿轮连杆（7）通过插销固定，抓手电机（6）的输出轴均穿过同步齿轮（5）的中心孔（13）、两片齿轮连杆（7）顶端的孔（14）；齿轮连杆（7）下端与套筒力臂（11）顶端旋转副连接；所述的套筒连杆（8）两段都为旋转副连接，上段的旋转轴固定在手掌托板（4）上，下端的旋转轴固定在套筒力臂（11）中部；即套筒（9）的套筒力臂（11）分别与齿轮连杆（7）、套筒连杆（8）旋转副连接，自由度为1，轨迹确定；抓手电机（6）输出旋转影响同步齿轮（5）的姿态，同步齿轮（5）的姿态影响齿轮连杆（7）的姿态，齿轮连杆（7）的姿态影响套筒（9）的姿态，从而抓手电机（6）输出旋转决定左右两侧套筒（9）的开合；所述左右两侧套筒（9）与套筒盖板（10）旋转副连接，旋转副均分别在左右两侧套筒（9）的正上方，套筒盖板（10）完全盖住套筒（9）的外侧开口。
3.根据权利要求2所述的水果采摘抓手，其特征在于：所述抓手电机（6）驱动左右齿轮连杆装置其中左侧的同步齿轮（5）旋转，左侧的同步齿轮（5）推动右侧同步齿轮（5）旋转，左右侧的同步齿轮（5）均推动与各自相连的齿轮连杆（7）绕同步齿轮（5）轴心旋转；齿轮连杆（7）推动由齿轮连杆（7）、套筒连杆（8）、套筒（9）、手掌托板（4）组成的四连杆曲柄摇杆机构摆动，实现左右两侧套筒（9）的开合；旋转电机（2）输出转动，带动抓手手腕部分旋转，旋转电机（2）用于调整抓手手腕部分至采摘的最佳角度；抓手电机（6）输出逆时针旋转，左右两侧套筒（9）闭合，同时左右两侧套筒（9）组成的剪切结构剪断枝叶，如果枝叶与水果未脱离，旋转电机（2）输出转动，左右两侧套筒（9）旋转，利用扭矩将枝叶断开。
4.根据权利要求2所述的水果采摘抓手，其特征在于：所述左右齿轮连杆装置中的同步齿轮（5）的齿轮参数相同且啮合，所以旋转时角度相等方向相反。
5.根据权利要求2所述的水果采摘抓手，其特征在于：所述左右齿轮连杆装置的套筒（9）包括左边套筒、右边套筒，左边套筒、右边套筒的中间边缘为一组错开的刀片，左边套筒、右边套筒合拢后，左右边缘交叉，用于对夹在中间的枝叶形成剪切力，将水果枝叶剪断，让水果与果树脱离，同时套筒不打开用于起到暂时储存水果的作用。
6.根据权利要求5所述的水果采摘抓手，其特征在于：所述左边套筒、右边套筒与套筒盖板（10）下端均设有一组电控磁吸开关。
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Cited By (2)
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| CN116171733A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-30 | 广东工贸职业技术学院 | 一种适应性强的水果采摘机器人及其采摘方法 |
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| CN116171733A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-30 | 广东工贸职业技术学院 | 一种适应性强的水果采摘机器人及其采摘方法 |
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