一种水果采摘装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水果采摘装置，涉及农业机械设备领域，能够适配不同形状和尺寸的水果，并且摘取动作柔顺，不易损伤果实。本发明专利技术包括：手爪、手爪抓取机构、手指转动机构，所述手爪包括若干个手指，手爪抓取机构控制各手指协同张开和闭合，手指转动机构调整手指之间的夹角以适应不同形状和尺寸的水果。本发明专利技术适用于不同形状和尺寸的水果，具有良好的自适应性，并且抓取动作柔顺，避免水果受损，结构简单、体积小、易于调速、成本低。

A Fruit Picking Device

The invention discloses a fruit picking device, which relates to the field of agricultural machinery and equipment, can adapt to fruits of different shapes and sizes, and has flexible picking action and is not easy to damage fruits. The invention comprises a claw, a claw grasping mechanism and a finger rotation mechanism. The claw comprises several fingers. The claw grasping mechanism controls the opening and closing of each finger in coordination, and the finger rotation mechanism adjusts the angle between fingers to adapt to fruits of different shapes and sizes. The invention is suitable for fruits of different shapes and sizes, has good self-adaptability, flexible grasping action, avoids fruit damage, has simple structure, small volume, easy speed regulation and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种水果采摘装置
本专利技术涉及农业机械设备领域，尤其涉及一种水果采摘装置。
技术介绍
水果采摘装置是一种代替人工，采摘成熟果蔬的装置。目前水果采摘装置主要存在以下问题：（1）抓取自适应性差，水果形状存在差异性，机械手难以适应水果形状，容易夹坏水果；（2）缺少采摘通用性，不同种类的水果形状存在很大的区别，不同大小的果实需要的机械手的尺寸也不同，目前大部分的水果采摘装置只能采摘特定的某一种水果，不具备采摘的通用性，无法实现一机多用；（3）采摘柔顺性差，目前水果采摘装置的机械手大部分采用的是刚性结构，在夹持水果时没有缓冲阶段，而水果具有娇嫩性，容易碰伤果实；（4）采用夹持和剪切的方式采摘水果，这样的采摘方式加大了图像识别的难度，容易使果梗感染，水果采摘的平均耗时也较长，效率不高；（5）装置结构复杂，体积较大，制作加工成本高，对于农业生产来讲,高价格是农民或农业经营者无法接受的,这也是限制水果采摘装置推广使用的重要因素。
技术实现思路
本专利技术提供一种水果采摘装置，具有良好的自适应性，能够适配不同形状和尺寸的水果，不易损伤果实。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水果采摘装置，包括：手爪、手爪抓取机构、手指转动机构。手爪包括若干个手指，手爪抓取机构控制各手指协同张开和闭合，手指转动机构调整手指之间的夹角以适应不同形状和尺寸的水果进一步的，手爪有三根手指，包括固定手指、第一活动手指、第二活动手指，第一活动手指和第二活动手指与手指转动机构连接。进一步的，手指转动机构包括主动轴、从动轴、齿轮副、连杆。第一、第二活动手指分别通过各自的连杆与主动轴、从动轴连接，主动轴和从动轴上安装齿轮副，两者通过齿轮副实现反向转动，当主动轴通过齿轮副带动从动轴转动时，第一活动手指和第二活动手指分别以主动轴、从动轴轴心为转动中心，相互靠近或远离。进一步的，齿轮副通过蜗轮蜗杆机构驱动，电机的输出轴连接蜗杆，蜗杆和蜗轮啮合，蜗轮连接并驱动齿轮副转动。进一步的，手指由远指节、中指节、近指节依次连接组成，近指节位于指跟部位，远指节位于指尖部位。手爪抓取机构包括推动机构和一系列推杆，所述推杆均安装在指节外侧，包括主动杆和若干从动杆。主动杆和推动机构连接，主动杆的另一端连接第一从动杆，第一从动杆的另一端连接第二从动杆和第三从动杆，第二从动杆的另一端和近指节的底端连接，第三从动杆的另一端和第四从动杆连接。第四从动杆为V形，V形的顶角和第三从动杆连接，另外两端和近指节与中指节连接的关节处，以及第五从动杆分别连接，第五从动杆还连接远指节的底端。当推动机构上推时，主动杆推动从动杆带动手指收拢；当推动机构下拉时，主动杆牵引从动杆拉动手指张开。因为手指包含若干指节，并且指节的动作由一系列连杆推动，手指抓取水果的动作柔顺性强，相比刚性结构手爪更能保护水果，避免水果损伤。进一步的，指节之间设置扭簧，使得手指成为欠驱动系统。进一步的，推动机构包括气缸和小平台，小平台和气缸的活塞杆连接，小平台和主动杆连接。气缸的气缓冲能进一步加强动作的柔顺性，并且结构紧凑。进一步的，手爪旋转机构连接并带动所述手爪旋转，即手爪抓到果实后，通过旋转的方式使水果和果梗分离。进一步的，手爪旋转机构由电机驱动。进一步的，当抓取球状物体时，三个手指之间的夹角为120°；当抓取柱状物体时，三个手指平行，其中两个手指与第三个手指相对设置。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用具有位置可调手指的手爪进行水果采摘，由于手指位置可调，可采用不同的手型进行水果的抓取，在抓取球状水果时，三个手指之间的夹角为120°，水果被手指拢在掌心；在抓取圆柱状水果时，两个手指并在一起，和第三个手指之间的夹角为180°，水果被手指夹持，因此抓取具有良好的自适应性，可以适用不同形状和尺寸的水果；并且手指也具有多个指节，指节的动作由气缸推动连杆实现，气缸和连杆的配合使得手指动作存在一定的缓冲，相比刚性结构的夹持设备，具有良好的柔顺性；在水果摘取时，采用了旋转手爪使得水果脱离果梗的方法，相比传统的剪切或者拉拽的摘取方式，更能保护水果不受损害；整个采摘装置结构紧凑，更易于在农业中普及推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本实施例的结构示意图；图2是手指转动机构的结构示意图；图3是手爪抓取机构的结构示意图；图4是固定手指的结构示意图；图5是活动手指平行的示意图。其中，1-固定手指、2-第一活动手指，3-第二活动手指，4-手指转动机构、41-伺服电机、42-胀套联轴器、43-蜗杆、44-蜗轮、45-主动轴、46-主动齿轮、47-从动齿轮、48-从动轴、49-连杆、5-手爪抓取机构、51-气缸、52-小平台、53-主动杆、54-第一从动杆、55-第二从动杆、56-第三从动杆、57-第四从动杆、58-第五从动杆、6-手爪旋转机构、61-直流伺服电机、62-联轴器。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例提供一种水果采摘装置，如图1所示，包括：固定手指1、第一活动手指2，第二活动手指3，手指转动机构4、手爪抓取机构5、手爪旋转机构6。第一活动手指2和第二活动手指3设置在固定手指1两侧，并且和固定手指1的距离相同。手指转动机构4控制第一活动手指2和第二活动手指3的位置。固定手指1、第一活动手指2、第二活动手指3共同组成手爪，手爪抓取机构5控制手爪的抓取和张开动作，手爪旋转机构6控制手爪旋转。如图2所示，手指转动机构4由伺服电机41、胀套联轴器42、蜗杆43、蜗轮44、主动轴45、主动齿轮46、从动齿轮47、从动轴48、连杆49组成。伺服电机41通过胀套联轴器42连接蜗杆43，蜗杆43与蜗轮44啮合。蜗轮44固定安装在主动轴45外侧，主动轴45上还设置主动齿轮46，主动齿轮46和从动齿轮47啮合，从动齿轮47和从动轴48通过圆锥销固定连接。从动轴48和主动轴45上均设置连杆49，连杆49分别和第一活动手指2、第二活动手指3通过圆锥销连接。当伺服电机41转动时，输出轴带动蜗杆43和蜗轮44转动，蜗轮44带动主动轴45和主动齿轮46转动，由于主动齿轮46和从动齿轮47啮合，从动轴48也跟着转动。在主动轴45和从动轴48转动的同时，连杆49带动第一活动手指2、第二活动手指3，分别以主动轴45、从动轴48轴心为转动中心，相互靠近或远离。当抓取球状水果时，固定手指1、第一活动手指2、第二活动手指3之间的夹角为120°；当抓取圆柱状水果时，第一活动手指2、第二活动手指3平行，与固定手指1平行相对设置，如图5所示。固定手指1、第一活动手指2、第二活动手指3的手指结构相同，均由远指节、中指节、近指节组成，指节通过销轴连接，并在连接处设置扭簧，使得手指成为一个欠驱动系统。如图2、3、1所示，手爪抓取机构5由气缸51、小平台52、主动杆53、第一从动杆54、第二从动杆55、第三从动杆56、第四从动杆57、第五从动杆58组成。远指节通过销轴与第五从动杆58相连，第五从动杆58本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水果采摘装置，其特征在于包括：手爪、手爪抓取机构、手指转动机构，所述手爪包括若干个手指，手爪抓取机构控制各手指协同张开和闭合，手指转动机构调整手指之间的夹角以适应不同形状和尺寸的水果。

【技术特征摘要】
1.一种水果采摘装置，其特征在于包括：手爪、手爪抓取机构、手指转动机构，所述手爪包括若干个手指，手爪抓取机构控制各手指协同张开和闭合，手指转动机构调整手指之间的夹角以适应不同形状和尺寸的水果。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述手爪有三根手指，包括固定手指、第一活动手指、第二活动手指，第一活动手指和第二活动手指与所述手指转动机构连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述手指转动机构包括主动轴、从动轴、齿轮副、连杆，所述第一、第二活动手指分别通过各自的连杆与主动轴、从动轴连接，主动轴和从动轴上安装齿轮副，两者通过齿轮副实现反向转动，当主动轴通过齿轮副带动从动轴转动时，所述第一活动手指和第二活动手指分别以主动轴、从动轴轴心为转动中心，相互靠近或远离。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述齿轮副通过蜗轮蜗杆机构驱动，电机的输出轴连接蜗杆，蜗杆和蜗轮啮合，蜗轮连接并驱动所述齿轮副转动。5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述手指由远指节、中指节、近指节依次连接组成，近指节位于指跟部位，远指节位于指尖部位；所述手爪抓取机构包括推动机构和一系列推...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立杰，成亮，张国庆，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32