一种红松球果采摘机械手制造技术

本发明专利技术涉及农业机械设备领域，公开了一种红松球果采摘机械手，包括支撑架(1)、升降臂(2)、伸缩臂(3)和末端执行器(4)，支撑架包括连接板(11)和至少两根立柱(12)，连接板(11)固定在立柱(12)与立柱(12)之间，连接板(11)上设有滑块(13)和第一液压缸(15)，伸缩臂(3)中部与滑块(13)连接，伸缩臂(3)一端与升降臂(2)连接，伸缩臂(3)另一端与末端执行器(4)连接；末端执行器(4)包括俯仰机构(41)和夹持机构(42)，夹持机构(42)与俯仰机构(41)连接，俯仰机构(41)与伸缩臂(3)连接。本发明专利技术的采摘机械手结构简单，可以满足3个自由度的运动，大大增加了工作范围。

A Kind of Robot Hand for Pinus koraiensis Bulb Picking

【技术实现步骤摘要】
一种红松球果采摘机械手
本专利技术涉及农业机械设备领域，尤其涉及了一种红松球果采摘机械手。
技术介绍
目前，红松球果的采摘还是凭借人力爬到树上并借助简易剪刀或与此相似的采摘工具进行球果采集作业。由于球果采集区地形复杂、交通不便、红松球果又结于树顶部(树高20米左右)，这种作业方式不仅工人劳动强度大，生产效率低下，更主要的是作业安全性差，在每年秋季红松球果采集作业过程中，致伤甚至致死情况时有发生；同时，过度敲打、砍枝对树体结构造成极大伤害，严重影响翌年结实。为降低采摘难度，提高采摘效率，现在也出现了松果采摘设备，如申请号为201521001022.6，名称为松塔采摘机的专利中，在履带式车身上设置可伸缩的举高臂，举高臂前端设置有吊篮，操作时采摘人员站在吊篮内，通过举高臂上升到一定高度，利用带钩的长杆钩住松果，大幅度拉动长杆将松果扯下。由于吊篮的操作空间非常有限，而松果树的树梢比较柔韧，需要拉动长杆相当长的一段位移才能将红松果扯下，而且长时间手持长杆手臂也容易累，影响采摘效率。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中红松球果采摘自动化程度低、采摘效率不高的缺点，提供了一种红松球果采摘机械手。本专利技术的红松球果采摘机械手可以提高采摘红松球果的效率，可以使工人在不接触红松球果的情况下实现红松球果的采摘，保证了工人采摘时的安全问题，也改善了工人的劳动条件。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种红松球果采摘机械手，包括支撑架、升降臂、伸缩臂和末端执行器，其中，支撑架包括连接板和至少两根立柱，连接板固定在立柱与立柱之间，连接板上设有滑块和第一液压缸，第一液压缸用于驱动滑块滑动；伸缩臂中部与滑块连接，伸缩臂一端与升降臂连接，伸缩臂另一端与末端执行器连接；末端执行器包括俯仰机构和夹持机构，夹持机构与俯仰机构连接，俯仰机构与伸缩臂连接；俯仰机构包括执行器手臂，执行器手臂与伸缩臂连接，执行器手臂两侧设有胀紧套，胀紧套上设有腕部电机，腕部电机用于驱动执行器手臂实现仰俯动作；夹持机构包括机械爪，机械爪内侧设有锯齿结构。本专利技术的伸缩臂可以实现伸缩运动，伸缩臂与升降臂连接，还可以实现伸缩臂的俯仰运动，伸缩臂与滑块连接，还可以实现伸缩臂的水平运动，因此，升降臂、伸缩臂和滑块构成了本专利技术的红松球果采摘机械手运动的球形坐标，使得该红松球果采摘机械手可以实现3个自由度的运动，大大增加了动作范围，利用简单的结构就可以极大地实现采摘时所需的工作空间。俯仰机构是指末端执行器腕部可以在竖直平面内进行旋转，在对红松球果进行采摘的时候调整末端执行器的位置，可以增加末端执行器的适应性。俯仰动作是指末端执行器的执行器手臂可以在竖直平面内进行旋转，旋转由腕部电机利用胀紧套连接轴来实现。这种传动方式结构简单，质量较轻。为了不损坏红松球果，锯齿结构上套有塑料套。作为优选，连接板上设有滑轨，滑块与滑轨配合连接。作为优选，升降臂包括第一固定臂、第一活动臂和第一驱动装置，第一活动臂嵌在第一固定臂内，第一驱动装置用于驱动第一活动臂升降，第一活动臂外壁设有第一导轨，第一固定臂内壁设有与第一导轨配合的第一滚轮，第一滚轮在第一导轨内上下移动。作为优选，伸缩臂包括第二固定臂、第二活动臂和第二驱动装置，第二活动臂嵌在第二固定臂内，第二驱动装置用于驱动第二活动臂伸缩，第二活动臂外壁设有第二导轨，第二固定臂内壁设有与第二导轨配合的第二滚轮，第二滚轮在第二导轨内移动。作为进一步优选，第一驱动装置和第二驱动装置均为电机或液压缸或气缸。作为优选，夹持机构包括夹持手臂，夹持手臂两侧分别设置两个机械爪，夹持手臂同侧的两个机械爪对称布置，夹持手臂同侧的两个机械爪之间设有弹簧，夹持手臂上设有第二液压缸，第二液压缸用于驱动机械爪张开或闭合。采摘时，液压缸的活塞杆向前移动，从而推动机械爪张开，确定抓紧红松球果后，活塞杆退回，利用弹簧的张紧力夹持红松球果；夹持机构不工作时，弹簧将机械爪自动闭合。本专利技术利用这种弹簧自锁的结构减少了能量的损耗。作为优选，俯仰机构还包括旋转电机，旋转电机分别与夹持手臂和执行器手臂连接，旋转电机设在执行器手臂与夹持手臂之间，旋转电机用于驱动夹持机构旋转。本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本专利技术的红松球果采摘机械手的成本低廉，结构简单，利用升降臂、伸缩臂和滑块之间的配合，可以满足3个自由度的运动，使该红松球果采摘机械手的工作范围在空间中形成一个球体，大大增加了工作范围；本专利技术虽然设计紧凑，占用空间小，但其工作范围大，能满足不同树高以及林区道路的红松球果的采摘需求，能够大大降低采摘作业的危险性，提高生产效率，降低劳动强度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是支撑架的侧视图。图3是升降臂的结构示意图。图4是伸缩臂的结构示意图。图5是末端执行器的结构示意图。附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—支撑架、11—连接板、12—立柱、13—滑块、14—滑轨、15—第一液压缸、2—升降臂、21—第一固定臂、22—第一活动臂、23—第一驱动装置、24—第一导轨、25—第一滚轮、3—伸缩臂、31—第二固定臂、32—第二活动臂、33—第二驱动装置、34—第二导轨、35—第二滚轮、4—末端执行器、41—俯仰机构、411—执行器手臂、412—旋转电机、413—胀紧套、42—夹持机构、421—夹持手臂、422—机械爪、423—第二液压缸、424—弹簧、425—锯齿结构。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1一种红松球果采摘机械手，如图1-5所示，包括支撑架1、升降臂2、伸缩臂3和末端执行器4，其中，支撑架包括连接板11和两根立柱12，连接板11固定在立柱12与立柱12之间，连接板11上设有滑块13和第一液压缸15，第一液压缸15用于驱动滑块13滑动；伸缩臂3中部与滑块13连接，伸缩臂3一端与升降臂2连接，伸缩臂3另一端与末端执行器4连接；末端执行器4包括俯仰机构41和夹持机构42，夹持机构42与俯仰机构41连接，俯仰机构41与伸缩臂3连接；俯仰机构41包括执行器手臂411，执行器手臂411与伸缩臂3连接，执行器手臂411两侧设有胀紧套413，胀紧套413上设有腕部电机，腕部电机用于驱动执行器手臂411实现仰俯动作；夹持机构42包括机械爪422，机械爪422内侧设有锯齿结构425。连接板11上设有滑轨14，滑块13与滑轨14配合连接。升降臂2包括第一固定臂21、第一活动臂22和第一驱动装置23，第一活动臂22嵌在第一固定臂21内，第一驱动装置23用于驱动第一活动臂22升降，第一活动臂22外壁设有第一导轨24，第一固定臂21内壁设有与第一导轨24配合的第一滚轮25，第一滚轮25在第一导轨24内上下移动。伸缩臂3包括第二固定臂31、第二活动臂32和第二驱动装置33，第二活动臂32嵌在第二固定臂31内，第二驱动装置33用于驱动第二活动臂32伸缩，第二活动臂32外壁设有第二导轨34，第二固定臂31内壁设有与第二导轨34配合的第二滚轮35，第二滚轮35在第二导轨34内移动。第一驱动装置23和第二驱动装置33均为液压缸。夹持机构42包括夹持手臂421，夹持手臂421两侧分别设置两个机械爪422，夹持手臂421同侧的两个机械爪422对称布置，夹持手臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红松球果采摘机械手，包括支撑架(1)、升降臂(2)、伸缩臂(3)和末端执行器(4)，其特征在于：支撑架包括连接板(11)和至少两根立柱(12)，连接板(11)固定在立柱(12)与立柱(12)之间，连接板(11)上设有滑块(13)和第一液压缸(15)，第一液压缸(15)用于驱动滑块(13)滑动；伸缩臂(3)中部与滑块(13)连接，伸缩臂(3)一端与升降臂(2)连接，伸缩臂(3)另一端与末端执行器(4)连接；末端执行器(4)包括俯仰机构(41)和夹持机构(42)，夹持机构(42)与俯仰机构(41)连接，俯仰机构(41)与伸缩臂(3)连接；俯仰机构(41)包括执行器手臂(411)，执行器手臂(411)与伸缩臂(3)连接，执行器手臂(411)两侧设有胀紧套(413)，胀紧套(413)上设有腕部电机，腕部电机用于驱动执行器手臂(411)实现仰俯动作；夹持机构(42)包括机械爪(422)，机械爪(422)内侧设有锯齿结构(425)。

【技术特征摘要】
1.一种红松球果采摘机械手，包括支撑架(1)、升降臂(2)、伸缩臂(3)和末端执行器(4)，其特征在于：支撑架包括连接板(11)和至少两根立柱(12)，连接板(11)固定在立柱(12)与立柱(12)之间，连接板(11)上设有滑块(13)和第一液压缸(15)，第一液压缸(15)用于驱动滑块(13)滑动；伸缩臂(3)中部与滑块(13)连接，伸缩臂(3)一端与升降臂(2)连接，伸缩臂(3)另一端与末端执行器(4)连接；末端执行器(4)包括俯仰机构(41)和夹持机构(42)，夹持机构(42)与俯仰机构(41)连接，俯仰机构(41)与伸缩臂(3)连接；俯仰机构(41)包括执行器手臂(411)，执行器手臂(411)与伸缩臂(3)连接，执行器手臂(411)两侧设有胀紧套(413)，胀紧套(413)上设有腕部电机，腕部电机用于驱动执行器手臂(411)实现仰俯动作；夹持机构(42)包括机械爪(422)，机械爪(422)内侧设有锯齿结构(425)。2.根据权利要求1所述的一种红松球果采摘机械手，其特征在于：连接板(11)上设有滑轨(14)，滑块(13)与滑轨(14)配合连接。3.根据权利要求1所述的一种红松球果采摘机械手，其特征在于：升降臂(2)包括第一固定臂(21)、第一活动臂(22)和第一驱动装置(23)，第一活动臂(22)嵌在第一固定臂(21)内，第一驱动装置(23)用于驱动第一活动臂(22)升降，第一活动臂(22)外壁设有第一导轨(24)，第一固定臂(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：许小锋，张蔚，汪郁瑞，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33