一种悬挂式水果采摘机械臂制造技术

本实用新型专利技术涉及一种悬挂式水果采摘机械臂，属于农业采摘机器人技术领域。本实用新型专利技术包括底座、旋转底座、电机Ⅰ、一级力臂、二级力臂、三级力臂、末端电机箱、末端联轴器、末端执行器；底座顶部用于固定在外接无人机移动平台上，旋转底座与底座旋转副连接，底座内部固定有电机Ⅰ驱动旋转底座旋转；一级力臂与旋转底座旋转副连接，二级力臂与一级力臂旋转副连接；三级力臂与二级力臂旋转副连接；三级力臂与末端电机箱固定连接；末端执行器即水果采摘器与末端电机箱内的电机输出轴通过末端联轴器连接，末端电机箱内的电机的转动使末端执行器做旋转运动进行水果采摘。本实用新型专利技术能够准确、连续摘取水果，采摘高空果实优势明显。

A Suspended Fruit Picking Manipulator

The utility model relates to a hanging fruit picking manipulator, which belongs to the technical field of agricultural picking robots. The utility model comprises a base, a rotating base, a motor I, a first-order force arm, a second-order force arm, a third-order force arm, an end motor box, an end coupling and an end actuator; the top of the base is used for fixing on an external UAV mobile platform, and the rotating base is connected with the base rotating pair; the base is internally fixed with a motor I to drive the rotating base to rotate; the first-order force arm and the rotating pair of the rotating base are fixed. Connecting, the second force arm is connected with the first force arm rotating pair; the third force arm is connected with the second force arm rotating pair; the third force arm is fixed with the end motor box; the end actuator, i.e. the fruit picker, is connected with the motor output shaft in the end motor box through the end coupling, and the rotation of the motor in the end motor box causes the end actuator to rotate for fruit picking. The utility model can pick fruit accurately and continuously, and has obvious advantages of picking fruit at high altitude.

【技术实现步骤摘要】
一种悬挂式水果采摘机械臂
本技术涉及一种悬挂式水果采摘机械臂，属于农业采摘机器人

技术介绍
水果采摘领域一直面临着采摘机械化困难的问题，对高空果实的采摘就更加困难。依靠人爬树或者使用梯子采摘高空果实，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。目前水果采摘主要依靠人力采摘和半自动采摘。现有的一些半自动采摘机械有半自动式的抓剪式机械手和抓拉式机械手，但效率低下，且操作不便，水果损坏率高。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：本技术提供一种悬挂式水果采摘机械臂，用于实现水果采摘机械的机械化，提高水果采摘的效率，采摘质量，解放人力，提高高空果实采摘的便捷性。本技术技术方案是：一种悬挂式水果采摘机械臂，包括底座1、旋转底座8、电机Ⅰ9、一级力臂12、二级力臂13、三级力臂14、末端电机箱15、末端联轴器16、末端执行器17；所述底座1顶部用于固定在外接无人机移动平台上，旋转底座8与底座1旋转副连接，底座1内部固定有电机Ⅰ9驱动旋转底座8旋转；一级力臂12与旋转底座8旋转副连接，二级力臂13与一级力臂12旋转副连接；三级力臂14与二级力臂13旋转副连接；三级力臂14与末端电机箱15固定连接；末端执行器17即水果采摘器与末端电机箱15内的电机输出轴通过末端联轴器16连接，末端电机箱15内的电机的转动使末端执行器17做旋转运动进行水果采摘。还包括底座套筒2、电机板4、旋转内齿轮5、驱动齿Ⅰ6、传动齿7、电机Ⅰ9；所述底座套筒2内沿与底座1形成一个锁扣结构；电机板4螺纹固定于底座1底部，电机Ⅰ9螺纹固定在电机板4上，位于电机板4与底座1组成的封闭空间内，电机Ⅰ9输出轴固定有驱动齿Ⅰ6，旋转内齿轮5、旋转底座8有与底座套筒2相配合的螺纹孔，底座套筒2底部有螺纹孔，旋转内齿轮5、旋转底座8螺栓固定在底座套筒2上，旋转内齿轮5、旋转底座8、底座套筒2叠在一起，通过螺栓从旋转底座8旋入穿过旋转内齿轮5旋进底座套筒2中，其中旋转内齿轮5夹在旋转内齿轮5、旋转底座8中间；旋转内齿轮5中间为空心，传动齿7处在此空间中且设置在电机板4上用于给传动齿7一个固定点，传动齿7与驱动齿6、旋转内齿轮5均啮合；所述电机Ⅰ9、电机板4、底座1为一体，底座套筒2、旋转内齿轮5、旋转底座8为一体，电机Ⅰ9旋转，进而推动旋转底座8相对底座1旋转。还包括推力轴承3；所述底座1呈帽子形，帽子的顶部有螺纹孔，用于固定在外接无人机移动平台上，其底部的帽檐用于安放推力轴承3，底部内圈边缘分布有螺纹孔，用于固定电机板4；推力轴承3水平放置与底座1的帽檐，底座套筒2顶部有与底座1帽檐相配合的内沿，推力轴承3位于底座1与底座套筒2之间，用于使两者能够平滑旋转，且承受来自余下机械臂重量的压力。所述旋转底座8与一级力臂12，一级力臂12与二级力臂13，二级力臂13与三级力臂14之间均通过旋转装置相连，且旋转装置的结构均相同，旋转装置均包括轴心10、轴心齿轮11、电机Ⅱ18、驱动齿Ⅱ19；与旋转装置相连的上一级结构的末端有旋转孔，旋转孔上方有齿轮安装接口，轴心10穿过旋转孔，轴心10的两侧有螺纹孔，其中轴心齿轮11通过轴心10侧面的螺纹孔固定在轴心10右侧，电机Ⅱ18固定在上一级结构上，其输出轴固定有驱动齿Ⅱ19，与轴心齿轮11啮合；与旋转装置相连的下一级结构上有与轴心10相配合的螺纹孔，轴心10的左边与下一级结构上的左边螺纹孔螺纹固定，下一级结构上的右边螺纹孔通过轴心齿轮11与轴心10固定，上一级结构中的电机Ⅱ18旋转，进而推动下一级结构绕上一级结构旋转。所述二级力臂13上设有向上的圆槽，用于接收摘下的水果，圆槽底部有圆形开口，开口连接水果收纳通道，圆槽接收的水果透过圆形开口滑入水果收纳通道到达水果收纳袋。所述末端执行器17用于抓取水果，并将水果放入二级力臂13，水果进而滑到水果收纳袋；在末端执行器17放水果的动作中，一级力臂12、二级力臂13、三级力臂14调整到相应位置，二级力臂13要求水平，三级力臂14将带着采摘到水果的末端执行器17旋转至二级力臂13的上方，一级力臂12用于使一级力臂12以下机构远离无人机平台，进而让末端执行器17旋转至二级力臂13的上方的动作有足够的空间，不会碰到无人机。所述末端电机箱15中的电机的输出轴可以通过末端联轴器16与末端执行器17连接，使末端执行器17能绕末端电机箱15中心线旋转，用于提高摘取水果时的灵活度，同时能帮助末端执行器17通过旋转来扭断枝叶未完全剪断的水果。本技术的有益效果是：本技术的悬挂式水果采摘机械臂可以用于水果采摘无人机上，可以降低采摘劳动力成本，代替部分劳动力，同时在果树顶端果实，采摘风险高的果实，拥有采摘速度快，风险低，采摘质量高等优点；本技术的悬挂式水果采摘机械臂是一套悬挂式的机械臂，降低结构复杂度，利于减轻结构质量，同时增强结构稳定性，利于无人机悬挂的轻量化机械臂；本技术的该机械臂二级力臂上留有一个水果漏口，漏口将有助于实现连续采摘，在载荷足够的情况下，可以悬挂水果储存袋，漏口通过网/布质管道连接储存袋，再无法负荷储存袋时也可以使用网/布质管道连接地面的水果储存框，采摘机械臂将采摘到水果，然后水平折叠二、三级力臂，将水果抓到漏口上方，释放，水果穿过漏口进入水果储存袋，不必返回地面释放水果，在空中即可释放，可实现水果的连续采摘。附图说明图1是本技术的总体结构图；图2是本技术的底座与旋转底座之间旋转机构的齿轮组图；图3是本技术的底座与旋转底座之间旋转机构装配剖视图；图4是本技术的力臂旋转右视图；图5是本技术的力臂旋转部分结构示意图；图6是本技术的图5中B-B的剖视图；图7是本技术的图5中C-C的剖视图；图8是本技术末端执行器总体装配图；图9是本技术末端执行器去除前手掌托板的装配图；图10是本技术末端执行器旋转电机输出轴穿过手腕电机箱剖视图；图11是本技术末端执行器左右套筒剪切结构示意图；图12是本技术末端执行器同步齿轮（23）与齿轮连杆（25）固定连接及所用的插销孔示意图；图13是本技术末端执行器左右套筒、套筒盖板分开时的结构示意图。图1-13中各标号：1-底座，2-底座套筒，3-推力轴承，4-电机板，5-旋转内齿轮，6-驱动齿Ⅰ，7-传动齿，8-旋转底座，9-电机Ⅰ，10-轴心，11-轴心齿轮，12-一级力臂，13-二级力臂，14-三级力臂，15-末端电机箱，16-末端联轴器，17-末端执行器，18-电机Ⅱ，19-驱动齿Ⅱ，20-旋转电机，21-手掌压板，22-手掌托板，23-同步齿轮，24-抓手电机，25-齿轮连杆，26-套筒连杆，27-套筒，28-套筒盖板，29-套筒力臂，30-插销孔，31-中心孔，32-孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本技术作进一步说明。实施例1：如图1-13所示，一种悬挂式水果采摘机械臂，包括底座1、旋转底座8、电机Ⅰ9、一级力臂12、二级力臂13、三级力臂14、末端电机箱15、末端联轴器16、末端执行器17；所述底座1顶部用于固定在外接无人机移动平台上，旋转底座8与底座1旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬挂式水果采摘机械臂，其特征在于：包括底座（1）、旋转底座（8）、电机Ⅰ（9）、一级力臂（12）、二级力臂（13）、三级力臂（14）、末端电机箱（15）、末端联轴器（16）、末端执行器（17）；所述底座（1）顶部用于固定在外接无人机移动平台上，旋转底座（8）与底座（1）旋转副连接，底座（1）内部固定有电机Ⅰ（9）驱动旋转底座（8）旋转；一级力臂（12）与旋转底座（8）旋转副连接，二级力臂（13）与一级力臂（12）旋转副连接；三级力臂（14）与二级力臂（13）旋转副连接；三级力臂（14）与末端电机箱（15）固定连接；末端执行器（17）即水果采摘器与末端电机箱（15）内的电机输出轴通过末端联轴器（16）连接，末端电机箱（15）内的电机的转动使末端执行器（17）做旋转运动进行水果采摘。

【技术特征摘要】
1.一种悬挂式水果采摘机械臂，其特征在于：包括底座（1）、旋转底座（8）、电机Ⅰ（9）、一级力臂（12）、二级力臂（13）、三级力臂（14）、末端电机箱（15）、末端联轴器（16）、末端执行器（17）；所述底座（1）顶部用于固定在外接无人机移动平台上，旋转底座（8）与底座（1）旋转副连接，底座（1）内部固定有电机Ⅰ（9）驱动旋转底座（8）旋转；一级力臂（12）与旋转底座（8）旋转副连接，二级力臂（13）与一级力臂（12）旋转副连接；三级力臂（14）与二级力臂（13）旋转副连接；三级力臂（14）与末端电机箱（15）固定连接；末端执行器（17）即水果采摘器与末端电机箱（15）内的电机输出轴通过末端联轴器（16）连接，末端电机箱（15）内的电机的转动使末端执行器（17）做旋转运动进行水果采摘。2.根据权利要求1所述的悬挂式水果采摘机械臂，其特征在于：还包括底座套筒（2）、电机板（4）、旋转内齿轮（5）、驱动齿Ⅰ（6）、传动齿（7）、电机Ⅰ（9）；所述底座套筒（2）内沿与底座（1）形成一个锁扣结构；电机板（4）螺纹固定于底座（1）底部，电机Ⅰ（9）螺纹固定在电机板（4）上，位于电机板（4）与底座（1）组成的封闭空间内，电机Ⅰ（9）输出轴固定有驱动齿Ⅰ（6），旋转内齿轮（5）、旋转底座（8）有与底座套筒（2）相配合的螺纹孔，底座套筒（2）底部有螺纹孔，旋转内齿轮（5）、旋转底座（8）螺栓固定在底座套筒（2）上，旋转内齿轮（5）、旋转底座（8）、底座套筒（2）叠在一起，通过螺栓从旋转底座（8）旋入穿过旋转内齿轮（5）旋进底座套筒（2）中，其中旋转内齿轮（5）夹在旋转内齿轮（5）、旋转底座（8）中间；旋转内齿轮（5）中间为空心，传动齿（7）处在此空间中且设置在电机板（4）上用于给传动齿（7）一个固定点，传动齿（7）与驱动齿Ⅰ（6）、旋转内齿轮（5）均啮合；所述电机Ⅰ（9）、电机板（4）、底座（1）为一体，底座套筒（2）、旋转内齿轮（5）、旋转底座（8）为一体，电机Ⅰ（9）旋转，进而推动旋转底座（8）相对底座（1）旋转。3.根据权利要求1所述的悬挂式水果采摘机械臂，其特征在于：还包括推力轴承（3）；所述底座（1）呈帽子形，帽子的顶部有螺纹孔，用于固定在外接无人机移动平台上，其底部的帽檐用于安放推力轴承（3），底部内圈边缘分布有螺纹孔，用于固定电机板（4）；推力轴承（3）水平放置与底座（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文国，李小林，杨正世，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53