一种吞咽式采摘机械手及机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及一种吞咽式采摘机械手及机器人系统，包括通过曲臂连杆结构相连的底座和手指，所述底座为上下均为开敞的中空盒状；所述手指包括主手指和副手指；所述曲臂连杆结构包括固定长连杆、主连杆I、主连杆II和副连杆；所述底座上设有电机I；该电机I的输出轴通过线绳与所述副连杆相连；该线绳分别绕过所述主连杆II的下端铰接处和主连杆I的上端铰接处；所述主连杆I的下端铰接处设有扭簧；所述副连杆与固定长连杆之间设有拉簧。本发明专利技术可降低机械系统结构及其控制的复杂度，以提高抓取速度。同时，还可实现对多种果梗韧性较差的果实的自适应抓取，减少果实损耗，提高采摘的灵活性与无损性。损性。损性。

【技术实现步骤摘要】
一种吞咽式采摘机械手及机器人系统


[0001]本专利技术涉及一种农业机器人，尤其是一种采摘机械手及机器人，具体的说是一种吞咽式采摘机械手及机器人系统。

技术介绍

[0002]近年来，农业果蔬的高效无损采收成为农产品收获过程的重要研究领域，由于采摘作业质量的好坏直接影响到产品的后续加工和储存，研究果实的高效无损采收对实现农业自动化、智能化具有重要意义。
[0003]目前，常规的果蔬采摘机器人一般由视觉系统、机械臂、末端执行器和移动装置组成，并采用串联机械臂结构进行抓取作业。但由于串联机构每个连杆自身误差所导致末端跟踪误差累积，以及位于串联机械臂上的电机和传动部件影响着机器人动态性能的固有问题，使得机械臂末端精度控制难度加大，进而导致夹持性能不够稳定。机械手是与操作对象直接接触的核心部件。传统机械手大都为刚性机械手，在抓取不规则形状或易损的农产品时，由于其柔顺性较差，往往会导致农产品受损或者抓取目标物失败。另外，大多数机械手的结构是针对单一水果的特殊设计，采摘对象有限，无法实现对多种果实的自适应抓取。
[0004]因此，需要对现有的采摘机械手及机器人加以改进，以便能够更好的满足市场需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种吞咽式采摘机械手及机器人系统，可降低机械系统结构及其控制的复杂度，提高抓取速度。同时，还可实现对多种果梗韧性较差的果实的自适应抓取，减少果实损耗，提高采摘的灵活性与无损性。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种吞咽式采摘机械手，包括通过曲臂连杆结构相连的底座和手指，所述底座为上下均为开敞的中空盒状；所述手指包括主手指和副手指，其下端分别与主手指固定板和副手指固定板相连；所述曲臂连杆结构包括固定长连杆、主连杆I、主连杆II和副连杆；所述固定长连杆为曲杆状，其一端与主手指固定板相连，其另一端通过副连杆与所述副手指固定板活动相连；所述主连杆I的上端与所述固定长连杆的上端相铰接，其下端与所述底座相铰接；所述主连杆II的上端与所述固定长连杆的中部相铰接，其下端与所述底座相铰接；所述底座上设有电机I；该电机I的输出轴通过线绳与所述副连杆相连；该线绳分别绕过所述主连杆II的下端铰接处和主连杆I的上端铰接处；所述主连杆I的下端铰接处设有扭簧；所述副连杆与固定长连杆之间设有拉簧。
[0007]进一步的，所述底座由两块主板和两块侧板围合而成，其围合的中空部分大于水果的最大直径，其端与软质管袋相连；所述侧板的上部为三角形，其顶角与所述主连杆I相连，其一个底角与所述主连杆II相连；所述电机I设置于所述侧板上；还包括底板；该底板为框形，设置于所述底座下端。
[0008]进一步的，所述主手指和副手指均为软质仿生鳍条结构，包括面板和背板；该面板和背板之间设有多个倾斜设置的隔板，与所述面板和背板构成多个镂空的平行四边形；所述主手指的背板和副手指的背板分别与主手指固定板和副手指固定板相连。
[0009]进一步的，所述固定长连杆的下端设有定位销。
[0010]进一步的，所述副连杆为两根，相互平行设置。
[0011]进一步的，所述曲臂连杆结构为两组，对称设置。
[0012]一种机器人系统，包括所述的吞咽式采摘机械手，还包括机械臂结构和基座；该基座包括横板和竖板，呈倒“T”形；该机械臂结构包括主动臂、从动臂和电机II；所述主动臂和从动臂均为直杆状；所述主动臂的下端与所述电机II的输出轴相连，其上端与从动臂的下端相铰接；所述从动臂的上端与所述底板相铰接；所述电机II安装在所述竖板上。
[0013]进一步的，所述机械臂结构为两个，对称设置。
[0014]进一步的，还包括辅助杆组件，包括辅助杆I、辅助杆II和连接板；所述连接板为V形，其顶角连接于所述主动臂和从动臂的连接处；所述辅助杆I和辅助杆II均为细杆状；所述辅助杆I的下端与所述连接板的上端角相铰接，其上端与所述从动臂的上端相铰接；所述辅助杆II的上端与所述连接板的下端角相铰接，其下端与所述竖板相铰接。
[0015]进一步的，还包括连接块；该连接块为条状，其两端分别与所述辅助杆I的上端和所述从动臂的上端相铰接。
[0016]本专利技术的有益效果：1.本专利技术的机械手，其结构简单，仅需线绳驱动控制，避免了复杂的控制算法带来的诸多难题，便于设计与控制；2.本专利技术采用的柔性仿生鳍条手指，具有对物体自适应贴合的结构特性，可降低果实损耗，提高采摘的高效性与无损性；3.本专利技术采用的柔性仿生鳍条手指，可实现对多种果梗韧性较差的果实的自适应抓取，采摘灵活性强，可满足不同采收场景的采摘需求；4.本专利技术机械手的采收过程仅需通过线绳拉动，即可实现果实与果梗的扭转分离，并使果实可在重力作用下落入管袋中，控制方便，提高效率。
附图说明
[0017]图1是本专利技术机械手的结构示意图。
[0018]图2是副手指的结构示意图。
[0019]图3是本专利技术机器人系统的结构示意图。
[0020]图4是本专利技术机械手的工作过程示意图。
[0021]其中：1
‑
管袋；2
‑
电机I；3
‑
侧板；4
‑
扭簧；5
‑
主连杆I；6
‑
主手指固定板；7
‑
主手指；8
‑
副手指；9
‑
副连杆；10
‑
拉簧；11
‑
定位销；12
‑
主连杆II；13
‑
主板；14
‑
底板；15
‑
线绳；16
‑
面板；17
‑
背板；18
‑
隔板；19
‑
副手指固定板；20
‑
固定长连杆；21
‑
连接板；22
‑
辅助杆II；23
‑
从动臂；24
‑
主动臂；25
‑
电机II；26
‑
基座；27
‑
横板；28
‑
辅助杆I；29
‑
连接块。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0023]如图1和2所示。
[0024]一种吞咽式采摘机械手，包括通底座和手指。该底座和手指过曲臂连杆结构相连。
[0025]所述底座为上下均为开敞的中空盒状，由两块主板13和两块侧板3围合而成，其围合的中空部分大于水果的最大直径，其下端与软质管袋1相连。该管袋1为细长袋状，可由塑料等材料制成，轻便而牢固，以便将水果暂时存放其中，便于连续作业，提高效率。
[0026]所述手指包括主手指7和副手指8。该主手指7和副手指8的形状和结构基本相同，均包括面板16、背板17和隔板18。该面板16、背板17和隔板18均由橡胶等软质材料制成，可在受压时产生形变。所述隔板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吞咽式采摘机械手，包括通过曲臂连杆结构相连的底座和手指，其特征是，所述底座为上下均为开敞的中空盒状；所述手指包括主手指和副手指，其下端分别与主手指固定板和副手指固定板相连；所述曲臂连杆结构包括固定长连杆、主连杆I、主连杆II和副连杆；所述固定长连杆为曲杆状，其一端与主手指固定板相连，其另一端通过副连杆与所述副手指固定板活动相连；所述主连杆I的上端与所述固定长连杆的上端相铰接，其下端与所述底座相铰接；所述主连杆II的上端与所述固定长连杆的中部相铰接，其下端与所述底座相铰接；所述底座上设有电机I；该电机I的输出轴通过线绳与所述副连杆相连；该线绳分别绕过所述主连杆II的下端铰接处和主连杆I的上端铰接处；所述主连杆I的下端铰接处设有扭簧；所述副连杆与固定长连杆之间设有拉簧。2.根据权利要求1所述的吞咽式采摘机械手，其特征是，所述底座由两块主板和两块侧板围合而成，其围合的中空部分大于水果的最大直径，其下端与软质管袋相连；所述侧板的上部为三角形，其顶角与所述主连杆I相连，其一个底角与所述主连杆II相连；所述电机I设置于所述侧板上；还包括底板；该底板为框形，设置于所述底座下端。3.根据权利要求1所述的吞咽式采摘机械手，其特征是，所述主手指和副手指均为软质仿生鳍条结构，包括面板和背板；该面板和背板之间设有多个倾斜设置的隔板，与所述面板和背板构成多个镂空的平行四边形；所述主手指的背板和副手指的背...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保华，周俊，武继涛，朱子玄，曹柏源，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：