一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手制造技术

本发明专利技术涉及一种农林采摘机械。目的是提供一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，该机械手应具有结构紧凑、质量轻便、可靠性高的特点。技术方案是一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，其特征在于：该果实采摘末端抓手还包括驱动手爪的开合驱动组件、通过腕关节连接所述手爪的摆动驱动组件以及驱使所述摆动驱动组件旋转的旋转机构。件以及驱使所述摆动驱动组件旋转的旋转机构。件以及驱使所述摆动驱动组件旋转的旋转机构。

【技术实现步骤摘要】
一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手


[0001]本专利技术涉及一种农林采摘机械，具体是有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手。

技术介绍

[0002]目前的果实采摘作业主要以人工为主，自动化程度较低。而现有的相关采摘机器人大部分采用吸附式或拖拽式断柄；如CN114161436A公开的一种无损采摘果实的机械抓手，其结构包括抓杆和抓手；其中抓杆包括固定杆和旋转杆，转杆嵌套在固定杆的内部，固定杆上的第一电机控制旋转杆转动；旋转杆内嵌套有滑动杆，滑动杆的端部安装着带有抓手的第一固定座；抓手包括转动连接在第一固定座上的多个指抓；旋转杆内设有滑轨和控制滑动杆沿滑轨移动的第二电机；旋转杆远离固定杆的端部安装着带有多个连杆的第二固定座，连杆两端分别与所述指抓和第二固定座铰接。该机械抓手的自由度不够，无法应对复杂多样的果实生长位姿，而且仅靠拉动对果实从树上进行分离容易损伤果实。因此，研发出一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手有着重大意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
中的不足，提供一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，该机械手应具有结构紧凑、质量轻便、可靠性高的特点。
[0004]本专利技术提供的技术方案是：
[0005]一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，包括可握持圆形果实的手爪；其特征在于：该果实采摘末端抓手还包括驱动手爪的开合驱动组件、通过腕关节连接所述手爪的摆动驱动组件以及驱使所述摆动驱动组件旋转的旋转机构；
[0006]所述手爪包括放射状布置在抓手底座上且可往抓手底座轴线方向摆动的若干手指；所述开合驱动组件包括固定在抓手底座上且通过第一驱动绳同时带动所述若干手指的手指电机；所述腕关节包括相互配合的关节球体和关节窝，连接所述抓手底座的万向节安装在关节球体和关节窝的中空部位；所述摆动驱动组件包括分别连接所述腕关节的若干第二驱动绳以及通过连接所述若干第二驱动绳的齿轮齿条结构带动所述抓手底座的电推杆；所述旋转机构包括带动所述万向节转动的旋转电机。
[0007]所述手指呈圆弧形；每个手指铰接在抓手底座上且摆动方向朝向抓手底座轴线方向，手指的外侧因一弹簧的施力而具有往外翻折的势能；所述的第一驱动绳连接该手指并对其施加往所述同一中心摆动的力矩。
[0008]所述手指电机安装在抓手底座中间的盲孔中，手指电机的电机轴上安装有拉动所述第一驱动绳的卷筒。
[0009]所述关节球体的一端具有往外延伸以连接穿绳调节件的柄杆，关节球体内制作有与柄杆同轴布置且贯穿关节球体的内腔；所述关节窝的一端配有往外延伸以连接圆盘的连接杆；连接杆中制作有与连接杆同轴布置且贯穿连接杆两端的穿孔；套设在关节球体的外
部且带有润滑油嘴的关节窝法兰还通过若干螺栓与关节窝连为一体。
[0010]所述万向节安装在关节球体的内腔中；万向节的一端通过轴承可转动地定位在所述柄杆的内腔且与所述的抓手底座固定，另一端通过轴承可转动地定位在所述连接杆的穿孔中且与旋转电机的输出轴连接。
[0011]所述的穿绳调节件、关节法兰以及圆盘的周边分别制作有若干绳孔，每个部件上的若干绳孔位于同一圆周；每一根连接穿绳调节件的第二驱动绳依次穿越关节法兰上的绳孔与圆盘上的绳孔后再伸入传动外壳中。
[0012]传动外壳制作有安装所述旋转电机的上内腔以及所述安装齿轮齿条结构的下内腔。
[0013]所述下内腔中通过支架定位着可沿着长度方向滑动的两对齿条；每对齿条中的两个齿条齿面相向而对且同时与定位于机架的一齿轮啮合，所述两个齿条的同一端分别与两根第二驱动绳连接，另有一电推杆驱动其中一个齿条的另一端。
[0014]所述两对齿条所配合的两个齿轮的轴线相互垂直且垂直于传动外壳的长度方向。
[0015]本专利技术的有益效果是：所提供的果实采摘末端抓手，采用旋转电机驱动的万向节设置在腕关节，加上手指电机带动的绳驱动结构与电推杆带动的绳驱动结构，不但具有多种自由度使得整个机械手具备模拟人手的各种采摘姿态，并且运动灵巧，结构紧凑精干，质量也轻便，工作可靠性也高，适合各类圆形果实的采摘需求。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例的立体结构示意图。
[0017]图2为图1中抓手部分的立体结构示意图。
[0018]图3为图2的剖视结构示意图。
[0019]图4为图1中腕关节部分的立体结构示意图。
[0020]图5为图4中关节球体的立体结构示意图。
[0021]图6为图4中关节窝的立体结构示意图。
[0022]图7为图4中关节窝法兰的立体结构示意图。
[0023]图8为图1中万向节在腕关节部分的安装结构示意图。
[0024]图9为摆动驱动组件中旋转电机与万向节的连接关系示意图。
[0025]图10为摆动驱动组件中齿轮、齿条及电推杆的配合关系示意图。
[0026]图11为图10所述齿轮、齿条及电推杆在传动外壳内的安装结构示意图。
[0027]图中标号：
[0028]1、手指；2、弹簧；3、第二驱动绳；4、传动外壳；5、关节窝；5.1、关节窝法兰；5.2、连接杆；6、关节球体；6.1、柄杆；7、抓手底座；7.1、手指电机；8、连接端；9、第一驱动绳；9.1、合并驱动绳；10、穿绳调节件；11、润滑油嘴；12、圆盘；13、齿条；14、齿轮；15、电推杆；16、滚动轴承；17、第一轴；18、万向节；19、第二轴；20、联轴器；21、旋转电机。
具体实施方式
[0029]以下结合附图所示的实施例进一步说明。
[0030]附图所示的具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，包括可握持圆形果
实的手爪；这与现有的果实采摘手爪类同。
[0031]本专利技术所述的果实采摘末端抓手，还包括了驱动手爪的开合驱动组件、通过腕关节连接所述手爪的摆动驱动组件以及驱使所述摆动驱动组件旋转的旋转机构。
[0032]图2所示的手爪包括若干呈圆弧形的手指(优选三个手指)，能够更好地包络圆形果实。这些手指放射状布置在抓手底座上，并且每个手指的一端通过水平布置的铰接轴铰接在抓手底座上，因而这些手指能够往抓手底座的轴线方向摆动；每个手指的外侧均通过一弹簧2连接抓手底座7(弹簧的两端分别勾扎着固定于抓手底座周边的拉环以及固定于手指外侧的拉环)，从而受到弹簧的施力而具有往外径方向翻折的势能。每个手指的铰接端均连接(绳子由手指上的夹紧螺丝1
‑
1固定，便于调节绳子的松紧)第一驱动绳3并且该绳往内径方向绷紧后与其余手指上的第一驱动绳打结固定，而后连接打结端的合并驱动绳9.1再往下延伸接受手指电机的牵拉力。由图2、图3可知：在抓手底座的轴线方向，每个手指连接第一驱动绳的连接点与该手指的主动轴线具有间距，当第一驱动绳拉动时就形成了每个手指往抓手底座轴线方向摆动的转动力矩；由于第一驱动绳同时对这些手指施力，因而使得这些手指同时往同一中心摆动，形成了抓取圆形果实的操作动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，包括可握持圆形果实的手爪；其特征在于：该果实采摘末端抓手还包括驱动手爪的开合驱动组件、通过腕关节连接所述手爪的摆动驱动组件以及驱使所述摆动驱动组件旋转的旋转机构；所述手爪包括放射状布置在抓手底座(7)上且可往抓手底座轴线方向摆动的若干手指(1)；所述开合驱动组件包括固定在抓手底座上且通过第一驱动绳(9)同时带动所述若干手指的手指电机(7.1)；所述腕关节包括相互配合的关节球体(6)和关节窝(5)，连接所述抓手底座的万向节(18)安装在关节球体和关节窝的中空部位；所述摆动驱动组件包括分别连接所述腕关节的若干第二驱动绳(3)以及通过连接所述若干第二驱动绳的齿轮齿条结构带动所述抓手底座的电推杆(15)；所述旋转机构包括带动所述万向节转动的旋转电机(21)。2.根据权利要求1所述的具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，其特征在于：所述手指呈圆弧形；每个手指铰接在抓手底座上且摆动方向朝向抓手底座轴线方向，手指的外侧因一弹簧的施力而具有往外翻折的势能；所述的第一驱动绳连接该手指并对其施加往所述同一中心摆动的力矩。3.根据权利要求2所述的具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，其特征在于：所述手指电机安装在抓手底座中间的盲孔中，手指电机的电机轴上安装有拉动所述第一驱动绳的卷筒。4.根据权利要求3所述的具有腕关节和旋转断柄功能的果实采摘末端抓手，其特征在于：所述关节球体的一端具有往外延伸以连接穿绳调节件的柄杆(6.1)，关节球体内制作有与柄杆同轴布置且贯穿关节球体的内腔；所述关...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭励，马锃宏，杜小强，贺磊盈，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：