一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀制造技术

一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀，本发明专利技术属于采摘装备技术领域，它为了解决现有水果采摘机械机构的结构复杂，重量大不方便携带的问题。该采摘剪刀包括上刀、下刀、转盘、两个气动肌肉和伸缩机构，上刀套设在转盘的转轴上，下刀的刀体固设在转盘上，第一气动肌肉的一端通过销件与上刀相连，另一端通过连接件固定在转盘上，伸缩机构为剪叉式伸缩机构，伸缩机构通过螺栓与转盘相连，伸缩机构底部的两个自由端之间夹设有第二气动肌肉，两个气动肌肉均与导气软管相连。该设备中的气动肌肉通过导气软管与空气压缩机相连接，由外部提供的压缩空气驱动，作推拉动作，提供很大的力量，而重量却比较小，便于携带。

A bionic plucking scissors based on pneumatic muscles

The invention is a bionic picking scissors based on pneumatic muscles. The invention belongs to the field of picking equipment technology, and aims to solve the problem of complex structure, heavy weight and inconvenient portability of the existing fruit picking mechanism. The picking shears include knife the knife wheel, two pneumatic muscle and telescopic mechanism, shaft sleeve arranged on the turntable on the lower knife body is fixedly arranged on the turntable, one end of the first pneumatic muscle pin connected with the knife through, the other end of the connecting piece is fixed on the turntable, expansion mechanism for scissor type telescopic mechanism, the telescopic mechanism is connected with the turntable through bolts, with second pneumatic muscles sandwiched between the two free ends at the bottom of the telescopic mechanism, two pneumatic muscle and gas hose connected. The pneumatic muscle in the device is connected with the air compressor through the air guiding hose, driven by the compressed air supplied by the outside to push and pull, providing great strength, but the weight is relatively small, and it is easy to carry.

【技术实现步骤摘要】
一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀
本专利技术属于采摘装备
，具体涉及一种基于气动肌肉的采摘剪刀。
技术介绍
我国是一个水果生产大国，从1993年开始，我国水果产量和栽培面积均超过印度、巴西和美国，位居世界第1位。2008年，我国果树种植面积占世界果树种植总面积的20％，全国水果总产量20395.50万吨，占世界水果总产量的14.29％，居世界第一。水果产业是我国农业产业体系中一个重要的组成部分，龙眼、荔枝、芒果等水果是我国南方的大宗水果，以龙眼为例，其栽培面积和产量居全球之首，主要分布于福建、广东、海南、云南、广西等地区，以福建、广东、广西种植量最多。我国在龙眼、荔枝、芒果等水果生产方面已逐渐形成区域化生产格局，但采摘机械化装备的应用与种植面积不相适应，适合龙眼等水果采摘的机械几乎处于空白，导致以人工上树采摘作业为主，采摘所需劳动力占整个生产过程劳动力的33％～50％，采摘过程已成为制约龙眼、荔枝、芒果种植产业发展的瓶颈。水果的采摘作业环节是水果生产中最耗时、最费力的一个环节。以2013年为例，我国果园种植面积为1113.95万公顷，水果总产量为2亿吨，同种水果成熟季较为集中，如水果的采摘期只有不到10天。目前我国的水果采摘工作基本还是人工作业，劳动强度大，生产效率低，工作环境恶劣。因此研发机械化采摘装置，对解决劳动生产力，提高水果生产自动化程度都有非常积极的意义。专利UN104663138和US4663925分别为串联机构水果采摘机械手的典型代表，它们的研发普遍采用串联机构带动末端采摘机构，惯性大，动作缓慢，有累计误差，精度低为扭转摘取水果要在末端配合电机，使得末端采摘机构庞大，失去灵活性，降低了机械化采摘水果的效率，使得采摘效率始终达不到所期望的。并且采摘水果大都通过机械手直接摘取水果，通过力反馈确定加持力，判断是否加持住水果，这使得水果机械损伤率很大。经过改进后的CN105313106非均布并联机构的水果采摘装置在水果采摘效率和降低损伤率上有所提高，但是在便携方面有很大缺陷。它通过四台电机调控控制臂，实现控制臂的任意角度的控制，它的连接板通过导轨和齿轮轴结构连接，导轨的边沿设有齿条，严重增加了采摘设置的重量，不方便携带，尤其是较远距离的移动。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有水果采摘机械机构的结构复杂，重量大不方便携带的问题，而提供一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀。本专利技术基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀包括上刀、下刀、转盘、两个气动肌肉和伸缩机构，在转盘的圆心处设置有转轴，上刀的刀体套设在转轴上，下刀的刀体固设在转盘上，第一气动肌肉的一端通过销件与上刀的刀体相连，第一气动肌肉的另一端通过连接件固定在转盘上，在转盘的下部开有2个螺栓孔；伸缩机构为剪叉式伸缩机构，伸缩机构的上部通过螺栓与转盘相连，伸缩机构底部的两个自由端之间夹设有第二气动肌肉，在第一气动肌肉和第二气动肌肉的外部分别套设有弹簧，第一气动肌肉和第二气动肌肉均与导气软管相连。本专利技术通过螺栓将转盘与伸缩机构相连接，实现刀架结构整体的升降。使用时打开电源，启动空气压缩机，压缩空气经由气压调节装置、气压传感器和电磁阀等气压控制系统激励气动肌肉，由第一气动肌肉的主动收缩，带动上刀往下运动，这一过程中气动肌肉能够提供较大的冲击力，从而剪断果柄。该气动肌肉的仿生型采摘剪刀装置中的伸缩机构也采用的是气动肌肉驱动结构，在伸缩机构下端连接有气动肌肉和弹簧，使用时打开电源，启动空气压缩机，压缩空气经由气压调节装置、气压传感器和电磁阀等气压控制系统激励气动肌肉，由气动肌肉的主动收缩，带动伸缩机构中剪叉件的菱形对角线的变化，使菱形伸缩机构伸长，它可以根据果树相应的高度，实现高度的自由调节控制，重量轻可以远距离移动，在不使用时，按动控制按钮，弹簧提供恢复力带动气动肌肉缓慢的回到初始状态，实现刀架整体的缩短，便于存放。与现有技术相比，本专利技术基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀包含以下有益效果：该设备通过导气软管与空气压缩机相连接，由外部提供的压缩空气驱动，作推拉动作，其过程像人体的肌肉运动，它可以提供很大的力量，而重量却比较小，有的气动肌肉质量仅有10g。气动肌肉会在达到推拉极限时自动制动，不会突破预定的范围。多个气动人工肌肉可以按任意方向、位置组合，不需要整齐的排列。附图说明图1为本专利技术基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀的结构示意图；图2为气动肌肉受气压激励状态下剪刀闭合的结构示意图；图3为伸缩机构在伸长状态下的结构示意图；图4为具体实施方式八所述的移动导轨的剖面图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀包括上刀3、下刀4、转盘1、两个气动肌肉和伸缩机构5，在转盘1的圆心处设置有转轴1-1，上刀3的刀体套设在转轴1-1上，下刀4的刀体固设在转盘1上，第一气动肌肉6的一端通过销件9与上刀3的刀体相连，第一气动肌肉6的另一端通过连接件10固定在转盘1上，在转盘1的下部开有2个螺栓孔；伸缩机构5为剪叉式伸缩机构，伸缩机构5的上部通过螺栓2与转盘1相连，伸缩机构5底部的两个自由端之间夹设有第二气动肌肉7，在第一气动肌肉6和第二气动肌肉7的外部分别套设有弹簧8，第一气动肌肉6和第二气动肌肉7均与导气软管11相连。本实施方式中上刀设置在转盘的转轴上，下刀直接固接在转盘上，下刀与转盘一体，转盘固定不动，气动肌肉一端通过销与连接结构固定在上刀上。本实施方式基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀在使用时打开电源，启动空气压缩机，压缩空气经由气压调节装置、气压传感器和电磁阀等气压控制系统激励气动肌肉，由气动肌肉的主动收缩，带动上刀往下运动，这一过程中气动肌肉能够提供较大的冲击力，将果柄剪断。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是上刀3和下刀4的刀刃呈圆弧状。本实施方式考虑到水果很脆，采摘时会不小心损坏水果，将刀头设计成圆弧状，能使水果采摘剪刀效率更高，使用范围更加广泛，对水果的保护性更强，适用于水果的采摘。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述的连接件10为螺栓。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在导气软管11中设置有气压控制系统，气压控制系统由气压调节装置、气压传感器和电磁阀组成。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是导气软管11与空气压缩机相连接。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是所述的伸缩机构5由多个剪叉件5-1沿垂直方向连接而成，其中剪叉件5-1是由两根相互交叉的杆件通过铰轴5-2连接形成“X”形，相邻两个剪叉件5-1的2个杆件通过铰链5-3转动相连接。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是所述的铰链5-3为球形铰链。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是沿伸缩机构5的上下伸缩方向多个剪叉件5-1的铰链5-3置于移动导轨12的导轨槽12-1内，在铰链5-3的表面设置有三个凸起5-4，沿移动导轨12的轴向在导轨槽12-1的内槽壁上开有与凸起5-4配合的凹槽12-2，铰链5-3的凸起5-4嵌入凹槽12-2中。本实施方式的结构图如图4所示，铰链设在移动导轨中，导轨中有起润滑作用的润滑剂，以减少剪叉件在变形过程中铰链和移动导轨之间的摩擦。本实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀，其特征在于该基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀包括上刀(3)、下刀(4)、转盘(1)、两个气动肌肉和伸缩机构(5)，在转盘(1)的圆心处设置有转轴(1‑1)，上刀(3)的刀体套设在转轴(1‑1)上，下刀(4)的刀体固设在转盘(1)上，第一气动肌肉(6)的一端通过销件(9)与上刀(3)的刀体相连，第一气动肌肉(6)的另一端通过连接件(10)固定在转盘(1)上，在转盘(1)的下部开有2个螺栓孔；伸缩机构(5)为剪叉式伸缩机构，伸缩机构(5)的上部通过螺栓(2)与转盘(1)相连，伸缩机构(5)底部的两个自由端之间夹设有第二气动肌肉(7)，在第一气动肌肉(6)和第二气动肌肉(7)的外部分别套设有弹簧(8)，第一气动肌肉(6)和第二气动肌肉(7)均与导气软管(11)相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀，其特征在于该基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀包括上刀(3)、下刀(4)、转盘(1)、两个气动肌肉和伸缩机构(5)，在转盘(1)的圆心处设置有转轴(1-1)，上刀(3)的刀体套设在转轴(1-1)上，下刀(4)的刀体固设在转盘(1)上，第一气动肌肉(6)的一端通过销件(9)与上刀(3)的刀体相连，第一气动肌肉(6)的另一端通过连接件(10)固定在转盘(1)上，在转盘(1)的下部开有2个螺栓孔；伸缩机构(5)为剪叉式伸缩机构，伸缩机构(5)的上部通过螺栓(2)与转盘(1)相连，伸缩机构(5)底部的两个自由端之间夹设有第二气动肌肉(7)，在第一气动肌肉(6)和第二气动肌肉(7)的外部分别套设有弹簧(8)，第一气动肌肉(6)和第二气动肌肉(7)均与导气软管(11)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀，其特征在于上刀(3)和下刀(4)的刀刃呈圆弧状。3.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪刀，其特征在于所述的连接件(10)为螺栓。4.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉的仿生型采摘剪...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光喜，李卫幸，王乐，冯宁，谢伟博，代克杰，赵志敏，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：河南,41