一种机械手末端执行器制造技术

本发明专利技术涉及一种机械手末端执行器，包括基座（5）和左右对称设置在基座（5）上部的左手爪（11）和右手爪（12），以及拨轮（6）、驱动装置和机械臂（9），拨轮（6）设置在基座（5）前面，驱动装置设置在基座（5）后面且与拨轮（6）相对应，机械臂（9）设置在基座（5）下端；左手爪（11）和右手爪（12）的下部外端分别通过关节短连杆与基座（5）连接，左手爪（11）和右手爪（12）的下部内端分别依次通过中间连杆、关节长连杆与拨轮（6）的一个分叉相连，中间连杆的中部与基座（5）连接；左手爪（11）和右手爪（12）的上端分别设置有爪头（4），爪头（4）内侧工作面加工成弧面结构（41），弧面结构（41）内还粘附有软垫层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业机器人
，具体涉及一种机械手末端执行器。
技术介绍
2013年中国果园播种面积为1113.95万公顷，水果总产量2亿吨，2014年超过2.1亿吨。2013年中国蔬菜种植面积3亿多亩，产量7.06亿吨。虽然果品、蔬菜的产量很高，但在采摘、流通环节，腐损率高达20-30%，每年损失2000多亿元。由于我国农业现代化水平偏低，加上采摘、流通基本靠人工，使得我国果品、蔬菜产业在采摘、流通环节中成本急剧攀升，同时还造成巨大的浪费，影响到果品、蔬菜产品的销售价格。本专利技术的采摘机械手末端执行器，可以在农产品采摘、流通环节，夹持重量较轻、外形规整，整体尺寸不大的水果、蔬菜。采摘、分级、包装是农产品生产中，最耗时、最费力的环节，属于劳动密集型作业。随着中国社会城镇化、老龄化进程，劳动力成本大幅提升，农业劳动力结构失衡，加之农业生产资料价格上涨，中国果蔬产品的价格比较优势正在下降。果蔬产业的标准化、规模化生产，可提高果蔬生产的质量、规模、产出率、生产率，提高中国农产品的竞争力。因此，研究低成本、高效的水果采摘、转运装置势在必行。农产品的采摘中，首先要将其夹持固定，才能实现剪柄，或小角度快速翻转采摘对象，使其脱落；农产品转运、分级、包装等环节也需要大量的夹持装置，以降低劳动强度和成本，提高效率和质量。小型、轻质农产品的自动采摘、运转、分级、加工、包装过程中，要求机械手快捷、高效、准确的，以小角度翻转、小距离挪移。传统机械手末端执行器，大都采用工业机器人的设计思路，比较规整，可靠性高，但在自然环境下，缺乏小范围腾挪的灵活性，效率低下，同时成本较高；部分采用了气泵的采摘机械手末端执行器，由于气体吸力作用于果品、蔬菜产品表层，会降低果品、蔬菜的表面品质，增加损耗；利用钢丝绳、弹簧组合，控制手爪开合的机械手末端执行器，会由于重复性操作，导致疲劳断裂，工作性能不稳定。小型、轻质农产品的自动采摘、运转、分级、包装过程中，，所需的末端执行器数量较多，对动作精度、重复精度的相对要求不高，而对成本控制的要求比较高。因此，有必要开发一些新型的，低成本的末端执行器，以进一步提高农产品自动化收获、运转、加工效率。
技术实现思路
为了解决上述存在的技术问题，本专利技术设计了一种机械手末端执行器。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：一种机械手末端执行器，包括基座（5）和左右对称设置在基座（5）上部的左手爪（11）和右手爪（12），以及拨轮（6）、驱动装置和机械臂（9），拨轮（6）设置在基座（5）前面，驱动装置设置在基座（5）后面且与拨轮（6）相对应，机械臂（9）设置在基座（5）下端；左手爪（11）和右手爪（12）的下部外端分别通过关节短连杆与基座（5）连接，左手爪（11）和右手爪（12）的下部内端分别依次通过中间连杆、关节长连杆与拨轮（6）的一个分叉相连，中间连杆的中部与基座（5）连接，其特征在于：左手爪（11）和右手爪（12）的上端分别设置有可更换的爪头（4），爪头（4）内侧工作面加工成弧面结构（41），弧面结构（41）内还粘附有软垫层，弧面结构（41）根据被采摘果实仿形加工而成。进一步，弧面结构（41）内还设置有压力传感器。进一步，拨轮（6）呈短圆柱形状，绕其表，均布有6片拨轮分叉，每片上有两个安装圆孔。进一步，驱动装置包括蜗杆（71）、蜗轮（72）、电机（73）和联轴器（74），蜗轮（72）通过轴（8）与拨轮（6）同轴相连，蜗轮（72）与蜗杆（71）的中部啮合；蜗杆（71）前部通过轴承与轴承盖（75）相连，后部通过联轴器（74）与电机（73）相连；电机（73）通过电机固定螺栓与基座（5）连接。进一步，基座（5）通过左连接板（51）和右连接板（52）与机械臂（9）连接。进一步，关节短连杆与左手爪（11）、右手爪（12）和基座（5）之间的连接均是可转动连接，中间连杆与左手爪（11）、右手爪（12）、关节长连杆之间的连接均是可转动连接，关节长连杆与拨轮（6）的分叉相连连接均是可转动连接，中间连杆的中部与基座（5）连接均是可转动连接。该机械手末端执行器具有以下有益效果：（1）本专利技术能够在农产品自动收获、流转、加工过程中，以较低的成本，较高的工作稳定性，高效夹持小型、轻质农产品，保障采摘、运转、分级、包装等环节，高效、便捷进行。（2）本专利技术机械手末端执行器，在动作精度、重复精度要求不高的场合，在较小的空间内，能够小角度翻转，小距离挪移，同时，结构简单，成本低，携带、维修方便，而且工作效率高。（3）本专利技术中，爪头内侧工作面加工成弧面结构，弧面结构根据被采摘果实仿形加工而成，并在弧面结构内粘附有软垫层，保护了被采摘果实不被损坏，弧面结构内还贴有触觉传感器进一步保护了被采摘果实不被损坏。当采摘不同果蔬时可更换不同的爪头，通用性强。附图说明图1：本专利技术机械手末端执行器的主视图；图2：本专利技术机械手末端执行器的左视图；图3：本专利技术机械手末端执行器的后视图；图4：本专利技术中蜗轮蜗杆传动局部视图；图5：本专利技术中拨轮的结构示意图；图6：本专利技术中连接板与机械臂连接示意图。附图标记说明：11—左手爪；12—右手爪；211—第一铆钉；212—第二铆钉；225—第三铆钉；226—第四铆钉；311—左关节短连杆；312—左中间连杆；313—左关节长连杆；321—右关节短连杆；322—右中间连杆；323—右关节长连杆；4—爪头；41—弧面结构；5—基座；51—左连接板；52—右连接板；6—拨轮；71—蜗杆；72—蜗轮；73—电机；74—联轴器；75—轴承盖；761—电机固定螺栓；8—轴；9—机械臂。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步说明：图1至图6示出了一种机械手末端执行器，包括左右对称分布左手爪11和右手爪12，左手爪11和右手爪12的端部分别通过螺栓连接有可更换的爪头4。左手爪11分别通过第一铆钉211和第二铆钉212与左关节短连杆311和左中间连杆312连接，右手爪12分别通过第三铆钉225和第四铆钉226与右关节短连杆321和右中间连杆322连接。左关节短连杆311前端与左手爪11连接，后部与基座5连接；右关节短连杆321前端与右手爪12连接，后部与基座5连接；左中间连杆312前端与左手爪11连接，中部与基座5连接，后部与左关节长连杆313连接；右中间连杆322前端与右手爪12连接，中部与基座5连接，后部与右关节长连杆323连接；左关节长连杆313的后部与拨轮6的一个分叉相连，右关节长连杆323的前部与拨轮6的另外一个分叉相连。爪头4内侧工作面加工成弧面结构41以适应被采摘果实，弧面结构41内还粘附有软垫层以保护被采摘果实，弧面结构41内还可贴触觉传感器，弧面结构41根据被采摘果实仿形加工而成；当采摘不同果蔬时可更换不同的爪头4；图2给出了机械手末端执行器的左视图，图3给出了机械手末端执行器的后视图。图4给出了蜗轮蜗杆传动局部视图，包括蜗杆71和蜗轮72，蜗轮72通过轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械手末端执行器，包括基座（5）和左右对称设置在基座（5）上部的左手爪（11）和右手爪（12），以及拨轮（6）、驱动装置和机械臂（9），拨轮（6）设置在基座（5）前面，驱动装置设置在基座（5）后面且与拨轮（6）相对应，机械臂（9）设置在基座（5）下端；左手爪（11）和右手爪（12）的下部外端分别通过关节短连杆与基座（5）连接，左手爪（11）和右手爪（12）的下部内端分别依次通过中间连杆、关节长连杆与拨轮（6）的一个分叉相连，中间连杆的中部与基座（5）连接，其特征在于：左手爪（11）和右手爪（12）的上端分别设置有可更换的爪头（4），爪头（4）内侧工作面加工成弧面结构（41），弧面结构（41）内还粘附有软垫层，弧面结构（41）根据被采摘果实仿形加工而成。

【技术特征摘要】
1.一种机械手末端执行器，包括基座（5）和左右对称设置在基座（5）上部的左手爪（11）和右手爪（12），以及拨轮（6）、驱动装置和机械臂（9），拨轮（6）设置在基座（5）前面，驱动装置设置在基座（5）后面且与拨轮（6）相对应，机械臂（9）设置在基座（5）下端；左手爪（11）和右手爪（12）的下部外端分别通过关节短连杆与基座（5）连接，左手爪（11）和右手爪（12）的下部内端分别依次通过中间连杆、关节长连杆与拨轮（6）的一个分叉相连，中间连杆的中部与基座（5）连接，其特征在于：左手爪（11）和右手爪（12）的上端分别设置有可更换的爪头（4），爪头（4）内侧工作面加工成弧面结构（41），弧面结构（41）内还粘附有软垫层，弧面结构（41）根据被采摘果实仿形加工而成。
2.根据权利要求1所述的机械手末端执行器，其特征在于：弧面结构（41）内还设置有压力传感器。
3.根据权利要求1所述的机械手末端执行器，其特征在于：拨轮（6）呈短圆柱形状，绕其...

【专利技术属性】
技术研发人员：史颖刚，郭阳，刘利，李汝春，张凯利，郭娇娇，姜豪，周俊童，谢春宇，王壮壮，张春辉，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61