CN220007817U - 一种间距可调的果实采摘柔性机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其包括：机架、间距调整模块和夹取模块；间距调整模块包括呈环形间隔排列设于机架上的多个滑动座、调整驱动组件，调整驱动组件用于带动滑动座相对机架沿径向调节设置；夹取模块包括夹取驱动组件、多个柔性夹爪，柔性夹爪包括柔性爪体、并排间隔设于柔性爪体内的薄板簧和拉绳，拉绳靠近夹取端的一端与薄板簧的端部连接，拉绳另一端穿过连接端后与夹取驱动组件连接，夹取驱动组件用于拉动拉绳，柔性爪体为柔性构件，连接端与滑动座连接。可根据不同果实的大小和形状，通过调整驱动组件带动对应的滑动座相对机架沿径向移动调节，以调节多个柔性夹爪之间的间距。

Description

一种间距可调的果实采摘柔性机械手

技术领域

本实用新型涉及农业机械设备技术领域，特别涉及一种间距可调的果实采摘柔性机械手。

背景技术

随着社会的发展，对于农业产品的需求也在日益增长。在农业生产过程中，水果和蔬菜的采摘工作仍然是最耗时和劳动密集型的任务，从而导致生产效率低下，产品竞争力有限。这是因为采摘工作费时费力，季节性强，劳动力的短缺更是使得问题加剧，大量的新鲜农产品就此浪费。因此果实采摘机械的开发具有广阔的发展前景和巨大的经济效益。

目前现有的果实采摘机械手通常为刚性结构，在采摘过程中容易损伤果实表面，因此柔性机械手能保证在采摘过程中果实表面的完整性。但是由于现有的柔性机械手往往是根据特定的果实进行设计的，其所能夹取的果实的大小是确定的，无法根据果实的大小进行调整，适用性不强，难以进行普及。

因此设计出间距可调整，适用范围广泛的果实采摘柔性机械手是具有实际应用意义的，也将为我国农业的发展做出贡献。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种间距可调的果实采摘柔性机械手，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本实用新型提供一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其包括：机架、间距调整模块和夹取模块，机架设有分布轴线；间距调整模块包括以所述分布轴线为中心呈环形间隔排列设于机架上的多个滑动座、与所述滑动座传动连接的调整驱动组件，所述调整驱动组件用于带动滑动座相对所述机架沿径向调节设置；夹取模块包括夹取驱动组件、多个柔性夹爪，所述柔性夹爪包括两端分为夹取端和连接端的柔性爪体、并排间隔设于柔性爪体内的薄板簧和拉绳，所述薄板簧和拉绳均沿柔性爪体延伸的方向设置，所述拉绳相对所述柔性爪体滑动设置，所述拉绳靠近所述夹取端的一端与薄板簧的端部连接，所述拉绳另一端穿过所述连接端后与夹取驱动组件连接，所述夹取驱动组件用于拉动所述拉绳，所述柔性爪体为柔性构件，所述连接端与滑动座一一对应连接。

本实用新型的有益效果是：在使用时，通过夹取驱动组件来拉扯拉绳，拉绳带动薄板簧和柔性爪体一起弯曲，整个柔性夹爪先拉绳的一侧弯曲，以模拟手指弯曲的动作，多个柔性夹爪相互配合以实现采摘水果的功能，而当夹取驱动组件松开拉绳后，在薄板簧的弹性复位力下，柔性夹爪实现复位，而实现夹取模块的松开，薄板簧能够为柔性夹爪提供原始刚度的同时还提供复位的弹力，而柔性夹爪通过柔性爪体来与水果表面接触，减少对果实表面的损伤；此外，可根据不同果实的大小和形状，通过调整驱动组件带动对应的滑动座相对所述机架沿径向移动调节，以调节多个柔性夹爪之间的间距。

作为上述技术方案的进一步改进，所述薄板簧两端分别连接有嵌在柔性爪体内的上固定块和下固定块，所述下固定块与滑动座连接，所述拉绳一端与上固定块连接。

本方案中的薄板簧通过上固定块和下固定块来实现与柔性爪体在延伸方向的加固，同时也给拉绳提供拉扯的作用点，本方案就将夹取端和连接端限定了方向，分别为上下设置的，拉绳的上端和薄板簧上端分别固定于上固定块两侧上，拉绳通过上固定块来拉动薄板簧往拉绳的一侧弯曲，而薄板簧在被拉动和复位时，薄板簧通过上固定块和下固定块来给柔性爪体提供作用力，而带动柔性爪体弯曲和复位，这样柔性爪体可采用更为柔性的材料。

作为上述技术方案的进一步改进，所述拉绳与薄板簧沿径向内外并排设置，所述柔性爪体从连接端往夹取端向外倾斜设置。

本方案中的柔性爪体在抓取果实时，其夹取端是往内侧弯曲靠拢的，也就是说夹取果实时往下拉动拉绳，而在松开果实时则薄板簧提高复位的弹力来实现柔性爪体往外的松开，这样可根据实际需求，来调节夹取驱动组件给拉绳提供的拉扯力，以提高果实夹取的稳定性。

作为上述技术方案的进一步改进，所述拉绳一端连接有嵌装在上固定块上的固定轮，在所述上固定块和下固定块均设有预留孔，所述拉绳穿过所述预留孔。

本方案中的柔性夹爪在制造时，先将薄板簧的两端连接在上固定块和下固定块上，将拉绳绑在固定轮上，再将固定轮嵌入在上固定块上，使得拉绳穿过在上固定块和下固定块上的预留孔，之后在装上柔性爪体。

其中柔性爪体采用硅胶注塑成型的，将完成好上述安装步骤的半成品放置在设计好的模具中，然后用硅胶灌注出柔性爪体。

作为上述技术方案的进一步改进，所述调整驱动组件包括多个单独与滑动座传动连接的调整驱动单元。

本方案采用多个调整驱动单元来分别驱动滑动座的移动，以调节每个柔性夹爪的位置，提高适用性。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动座滑动安装于机架上，所述调整驱动单元包括固定于机架上的齿条、安装于滑动座上的调整电机、与调整电机连接的齿轮，所述齿轮与齿条啮合。

本方案通过调整电机带动齿轮转动，在齿轮与齿条啮合下，带动滑动座沿径向移动，从而实现对柔性夹爪径向位置的调节。

作为上述技术方案的进一步改进，所述夹取驱动组件包括连接座、驱动连接座直线运动的夹取驱动单元，多条所述拉绳另一端同时与连接座连接。

本方案通过夹取驱动单元带动连接座移动，连接座同时拉扯多条拉绳，以实现夹取的动作。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接座滑动安装于机架上，所述夹取驱动单元包括丝杆、与丝杆传动连接的升降电机、固定于连接座上的螺母座，所述丝杆与螺母座螺纹传动配合。

本方案通过升降电机带动丝杆转动，在丝杆与螺母座螺纹配合下，带动连接座移动，这样可提高连接座移动的精度，从而使得对果汁的夹取力准确，避免损坏果实。

作为上述技术方案的进一步改进，所述机架设有若干导向光轴，所述连接座通过直线轴承与导向光轴滑动配合。

本方案通过直线轴承与导向光轴滑动配合来实现对连接座的导向，保证连接座运动的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；

图1是本实用新型所提供的果实采摘柔性机械手，其一实施例的其中一个视角下的结构示意图；

图2是本实用新型所提供的果实采摘柔性机械手，其一实施例的另外一个视角下的结构示意图；

图3是本实用新型所提供的柔性夹爪，其一实施例的剖视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1～图3，本实用新型的间距可调的果实采摘柔性机械手作出如下实施例：

本实施例的果实采摘柔性机械手包括机架100、间距调整模块和夹取模块。

其中本实施例的机架100包括上间隔设置的上安装座120和下安装座130、连接于上安装座120和下安装座130之间的若干个连接架140，这样机架100的中部形成有呈竖直设置的分布轴线，上安装座120和下安装座130均为圆盘结构，圆盘结构以分布轴线为轴线，若干个连接架140呈环形间隔设置，连接架140上下两端分别与上安装座120和下安装座130连接。

本实施例的间距调整模块包括调整驱动组件和多个滑动座200，多个滑动座200以分布轴线为中心环形间隔设置在上安装座120上，并且本实施例在上安装座120上设有与滑动座200一一对应设置的滑槽，滑槽沿径向延伸设置，滑动座200通过滑动块与滑槽内的滑轨滑动连接，调整驱动组件就与滑动座200传动连接，调整驱动组件可驱动滑动座200相对机架100沿径向调节移动。

而夹取模块包括夹取驱动组件300和多个柔性夹爪400，多个柔性夹爪400与多个滑动座200一一对应设置，柔性夹爪400包括柔性爪体410、薄板簧420和拉绳430，其中柔性爪体410具有夹取端411和连接端412，薄板簧420和拉绳430并排间隔地设置在柔性爪体410内，所述薄板簧420和拉绳430均沿柔性爪体410延伸的方向设置，其中述拉绳430相对柔性爪体410滑动设置，夹取端411和连接端412呈上下设置，拉绳430靠近夹取端411的一端与薄板簧420的端部连接，拉绳430另一端穿过连接端412后与夹取驱动组件300连接，连接端412与滑动座200连接，本实施例的夹取驱动组件300用于拉扯所述拉绳430。

进一步地，薄板簧420的上下两端分别连接有上固定块440和下固定块450，上固定块440和下固定块450嵌装在柔性爪体410内，柔性爪体410通过下固定块450与滑动座200连接，所述拉绳430的上端与上固定块440连接。

薄板簧420通过上固定块440和下固定块450来实现与柔性爪体410在延伸方向的加固，同时也给拉绳430提供拉扯的作用点，本方案就将夹取端411和连接端412限定了方向，分别为上下设置的，拉绳430的上端和薄板簧420上端分别固定于上固定块440两侧上，拉绳430通过上固定块440来拉动薄板簧420往拉绳430的一侧弯曲，而薄板簧420在被拉动和复位时，薄板簧420通过上固定块440和下固定块450来给柔性爪体410提供作用力，而带动柔性爪体410弯曲和复位，这样柔性爪体410可采用更为柔性的材料。

本实施例的拉绳430与薄板簧420沿径向呈内外并排设置，所述柔性爪体410从连接端412往夹取端411呈向外倾斜，柔性爪体410在抓取果实时，其夹取端411是往内侧弯曲靠拢的，也就是说夹取果实时往下拉动拉绳430，而在松开果实时则薄板簧420提高复位的弹力来实现柔性爪体410往外的松开，这样可根据实际需求，来调节夹取驱动组件300给拉绳430提供的拉扯力，以提高果实夹取的稳定性。

并且所述拉绳430上端连接有嵌装于上固定块440上的固定轮460，在所述上固定块440和下固定块450均设置有预留孔470，所述拉绳430穿过预留孔470。

柔性夹爪400在制造时，先将薄板簧420的两端连接在上固定块440和下固定块450上，将拉绳430绑在固定轮460上，再将固定轮460嵌入在上固定块440上，使得拉绳430穿过在上固定块440和下固定块450上的预留孔470，之后在装上柔性爪体410。

柔性爪体410采用硅胶注塑成型的，将完成好上述安装步骤的半成品放置在设计好的模具中，然后用硅胶灌注出柔性爪体410。

进一步地，调整驱动组件包括多个调整驱动单元500，调整驱动单元500与滑动座200一一对应地传动连接，采用多个调整驱动单元500来分别驱动滑动座200的移动，以调节每个柔性夹爪400的位置，提高适用性。

所述调整驱动单元500包括固定在上安装座120底侧的齿条510、安装在滑动座200上的调整电机520、与调整电机520传动连接的齿轮530，所述齿轮530与齿条510啮合连接，本实施例通过调整电机520带动齿轮530转动，在齿轮530与齿条510啮合下，带动滑动座200沿径向移动，从而实现对柔性夹爪400径向位置的调节。

而夹取驱动组件300包括设置于上安装座120和下安装座130之间的连接座310、驱动连接座310上下移动的夹取驱动单元，多条所述拉绳430的下端同时与连接座310连接，通过夹取驱动单元带动连接座310上下移动，连接座310同时拉扯多条拉绳430，以实现夹取的动作。

具体地：连接座310滑动安装在机架100上，所述夹取驱动单元包括有丝杆320、与丝杆320传动连接的升降电机330、固定在连接座310上的螺母座340，所述丝杆320与螺母座340螺纹传动连接，本实施例通过升降电机330带动丝杆320转动，在丝杆320与螺母座340螺纹配合下，带动连接座310移动，这样可提高连接座310移动的精度，从而使得对果汁的夹取力准确，避免损坏果实。

其中本实施例所述机架100设有若干条导向光轴110，导向光轴110呈上下延伸设置在上安装座120和下安装座130之间，所述连接座310通过直线轴承311与导向光轴110滑动配合。

通过直线轴承311与导向光轴110滑动配合来实现对连接座310的导向，保证连接座310运动的稳定性。

在使用时，通过夹取驱动组件300来拉扯拉绳430，拉绳430带动薄板簧420和柔性爪体410一起弯曲，整个柔性夹爪400先拉绳430的一侧弯曲，以模拟手指弯曲的动作，多个柔性夹爪400相互配合以实现采摘水果的功能，而当夹取驱动组件300松开拉绳430后，在薄板簧420的弹性复位力下，柔性夹爪400实现复位，而实现夹取模块的松开，薄板簧420能够为柔性夹爪400提供原始刚度的同时还提供复位的弹力，而柔性夹爪400通过柔性爪体410来与水果表面接触，减少对果实表面的损伤；此外，可根据不同果实的大小和形状，通过调整驱动组件带动对应的滑动座200相对所述机架100沿径向移动调节，以调节多个柔性夹爪400之间的间距。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：其包括：

机架(100)，其设有分布轴线；

间距调整模块，其包括以所述分布轴线为中心呈环形间隔排列设于机架(100)上的多个滑动座(200)、与所述滑动座(200)传动连接的调整驱动组件，所述调整驱动组件用于带动滑动座(200)相对所述机架(100)沿径向调节设置；

夹取模块，其包括夹取驱动组件(300)、多个柔性夹爪(400)，所述柔性夹爪(400)包括两端分为夹取端(411)和连接端(412)的柔性爪体(410)、并排间隔设于柔性爪体(410)内的薄板簧(420)和拉绳(430)，所述薄板簧(420)和拉绳(430)均沿柔性爪体(410)延伸的方向设置，所述拉绳(430)相对所述柔性爪体(410)滑动设置，所述拉绳(430)靠近所述夹取端(411)的一端与薄板簧(420)的端部连接，所述拉绳(430)另一端穿过所述连接端(412)后与夹取驱动组件(300)连接，所述夹取驱动组件(300)用于拉动所述拉绳(430)，所述柔性爪体(410)为柔性构件，所述连接端(412)与滑动座(200)一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述薄板簧(420)两端分别连接有嵌在柔性爪体(410)内的上固定块(440)和下固定块(450)，所述下固定块(450)与滑动座(200)连接，所述拉绳(430)一端与上固定块(440)连接。

3.根据权利要求2所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述拉绳(430)与薄板簧(420)沿径向内外并排设置，所述柔性爪体(410)从连接端(412)往夹取端(411)向外倾斜设置。

4.根据权利要求2所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述拉绳(430)一端连接有嵌装在上固定块(440)上的固定轮(460)，在所述上固定块(440)和下固定块(450)均设有预留孔(470)，所述拉绳(430)穿过所述预留孔(470)。

5.根据权利要求1所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述调整驱动组件包括多个单独与滑动座(200)传动连接的调整驱动单元(500)。

6.根据权利要求5所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述滑动座(200)滑动安装于机架(100)上，所述调整驱动单元(500)包括固定于机架(100)上的齿条(510)、安装于滑动座(200)上的调整电机(520)、与调整电机(520)连接的齿轮(530)，所述齿轮(530)与齿条(510)啮合。

7.根据权利要求1所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述夹取驱动组件(300)包括连接座(310)、驱动连接座(310)直线运动的夹取驱动单元，多条所述拉绳(430)另一端同时与连接座(310)连接。

8.根据权利要求7所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述连接座(310)滑动安装于机架(100)上，所述夹取驱动单元包括丝杆(320)、与丝杆(320)传动连接的升降电机(330)、固定于连接座(310)上的螺母座(340)，所述丝杆(320)与螺母座(340)螺纹传动配合。

9.根据权利要求8所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述机架(100)设有若干导向光轴(110)，所述连接座(310)通过直线轴承(311)与导向光轴(110)滑动配合。

10.根据权利要求1所述的一种间距可调的果实采摘柔性机械手，其特征在于：

所述柔性爪体(410)为硅胶构件。