【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业机械，涉及用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪。
技术介绍
1、目前，工业机器人已成为制造业自动化领域的重要组成部分，广泛用于工程机械、汽车、物流运输等行业。为满足多样化的生产需求，作为核心部件的机器人的机械手手爪技术至关重要，它可以实现对各种物体的抓取、放置和操控，将机器人的功能发挥到极致。机械手手爪技术与工业机器人的完美结合使得自动化生产线更加灵活和高效。机械手手爪技术的核心在于能够模拟人类手部的运动和操作特点。工业用机器人的操作对象多为硬度和刚性较大的金属或非金属制件。而对于果蔬采摘机器人而言，工业用机器人手爪很容易对果蔬造成伤害。针对外形不统一，表皮较薄、通体较为柔软的果蔬的采摘问题，要求机械手爪具有更高的灵活性和更强的自适应能力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，解决了现有技术中存在的工业用机器人手爪容易对果蔬造成伤害的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，包括机架，机架上呈对称转动连接有两个相互啮合的齿轮连杆，机架上位于两个齿轮连杆相互啮合的一侧还呈对称转动连接有掌指节，齿轮连杆上铰接有曲杆，曲杆另一端分为两路，一路铰接在靠近对应一侧齿轮连杆的掌指节的另一端，另一路铰接有倒钩连杆，掌指节和曲杆铰接的位置处还铰接有近指节，近指节的另一端依次铰接有中指节、远指节，远指节的另一端铰接在倒钩连杆远离曲杆的一端，曲杆和中指节还共同连接有角度调节装置和复位装置，位于机架两侧的近
3、本专利技术的特征还在于：
4、两个相互啮合的齿轮连杆分别为主动齿轮连杆和从动齿轮连杆，主动齿轮连杆和从动齿轮连杆呈对称转动设置在机架上，主动齿轮连杆和从动齿轮连杆均包括齿轮，两个齿轮相互啮合，齿轮外齿处固定连接有连杆，连杆与曲杆的一端铰接，两个掌指节位于主动齿轮连杆和从动齿轮连杆的连杆之间，位于两侧的曲杆的一路分别与对应一侧的掌指节铰接。
5、主动齿轮连杆的转动轴连接有旋转气缸的输出轴。
6、角度调节装置包括铰接在中指节中间位置处的调节杆，调节杆另一端设置有方形孔，曲杆连接倒钩连杆和齿轮连杆之间的位置开设有角度调节孔，角度调节孔朝向中指节的一侧还设置有扇形孔，角度调节孔和扇形孔连通，角度调节孔内转动连接有调节杆定向轴，调节杆定向轴位于角度调节孔内对应扇形孔的位置处设置有突起，突起伸入扇形孔内，通过突起在扇形孔内对调节杆定向轴在角度调节孔内的转动角度进行限位，调节杆定向轴上还套设有轴套，调节杆定向轴上端设置为方形轴，调节杆的方形孔安装在方形轴上，突起在扇形孔内摆动范围为0-15度。
7、曲杆上位于调节杆和倒钩连杆之间还固定有弹簧安装架，弹簧安装架朝向中指节的一侧设置有安装槽，中指节上位于调节杆和远指节之间且朝向弹簧安装架的一侧设置有弹簧固定槽，弹簧安装架上固定安装有弹簧，弹簧另一端安装在弹簧固定槽内。
8、弹簧安装架底部设置有安装螺纹孔，弹簧安装架通过螺栓以及安装螺纹孔固定在曲杆上。
9、曲杆连接倒钩连杆的一端且背离远指节的一侧还设置有曲杆倒钩凹槽，倒钩连杆背离远指节的一侧中间位置处还设置有连杆倒钩凹槽，倒钩凹槽和曲杆倒钩凹槽上共同套设有皮筋。
10、曲杆连接倒钩连杆的一路设置有弧形，且两侧的曲杆设置为弧形的一路弧形相扣合。
11、齿轮连杆在机架上转动中心和齿轮连杆与曲杆连接点之间的距离为h，掌指节连接机架的连接点和其连接近指节的连接点之间的距离为m，h＝m。
12、本专利技术的有益效果是：
13、本专利技术采用对称结构可以保证机械夹持手爪两侧轴对称运动。
14、本专利技术未夹持物体时，皮筋始终处于拉伸状态，有收缩的趋势；弹簧始终为压缩状态，有向外弹开的趋势；通过皮筋与弹簧的调节，使机械夹持手爪在不夹持时中指节、远指节和近指节可以在结束夹持后迅速恢复。
15、本专利技术夹持物体时，中指节、远指节和近指节可以通过调节杆的调节，进一步地根据农作物的外型自适应最适合夹持该作物的形状，使农作物受力均匀从而避免农作物采摘时因抓取方式不合适而无法把握或受到损害。目前市面上广泛运用的自适应夹爪一般都是靠弹簧等柔性零件自身变形完成自适应调节的，而本专利技术的自适应性主要是由连杆等刚性零件组成机构的自身冗余自由度完成的。
16、本专利技术在果蔬采摘作业中可以充分自适应外形不统一、表皮较薄、通体较为柔软的果蔬，在保证夹持稳定的同时减少对果蔬的伤害，完成对果蔬的采摘。
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1.用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)上呈对称转动连接有两个相互啮合的齿轮连杆(2)，机架(1)上位于两个齿轮连杆(2)相互啮合的一侧还呈对称转动连接有掌指节(4)，所述齿轮连杆(2)上铰接有曲杆(3)，所述曲杆(3)另一端分为两路，一路铰接在靠近对应一侧齿轮连杆(2)的掌指节(4)的另一端，另一路铰接有倒钩连杆(10)，所述掌指节(4)和曲杆(3)铰接的位置处还铰接有近指节(14)，所述近指节(14)的另一端依次铰接有中指节(11)、远指节(12)，所述远指节(12)的另一端铰接在倒钩连杆(10)远离曲杆(3)的一端，所述曲杆(3)和中指节(11)还共同连接有角度调节装置和复位装置，位于机架(1)两侧的所述近指节(14)、中指节(11)、远指节(12)相对应的一侧均设置有气囊(13)。
2.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述两个相互啮合的齿轮连杆(2)分别为主动齿轮连杆(21)和从动齿轮连杆(22)，主动齿轮连杆(21)和从动齿轮连杆(22)呈对称转动设置在机架(1)上，所述主动齿轮连杆(
3.根据权利要求2所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述主动齿轮连杆(21)的转动轴连接有旋转气缸的输出轴。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述角度调节装置包括铰接在中指节(11)中间位置处的调节杆(7)，所述调节杆(7)另一端设置有方形孔，所述曲杆(3)连接倒钩连杆(10)和齿轮连杆(2)之间的位置开设有角度调节孔(31)，所述角度调节孔(31)朝向中指节(11)的一侧还设置有扇形孔(71)，所述角度调节孔(31)和扇形孔(71)连通，所述角度调节孔(31)内转动连接有调节杆定向轴(5)，所述调节杆定向轴(5)位于角度调节孔(31)内对应扇形孔(71)的位置处设置有突起(51)，所述突起(51)伸入所述扇形孔(71)内，通过突起(51)在扇形孔(71)内对调节杆定向轴(5)在角度调节孔(31)内的转动角度进行限位，所述调节杆定向轴(5)上还套设有轴套(6)，调节杆定向轴(5)上端设置为方形轴，所述调节杆(7)的方形孔安装在方形轴上，所述突起(51)在扇形孔(71)内摆动范围为0-15度。
5.根据权利要求4所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述曲杆(3)上位于调节杆(7)和倒钩连杆(10)之间还固定有弹簧安装架(8)，所述弹簧安装架(8)朝向中指节(11)的一侧设置有安装槽(81)，所述中指节(11)上位于调节杆(7)和远指节(12)之间且朝向弹簧安装架(8)的一侧设置有弹簧固定槽(111)，所述弹簧安装架(8)上固定安装有弹簧(9)，所述弹簧(9)另一端安装在弹簧固定槽(111)内。
6.根据权利要求5所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述弹簧安装架(8)底部设置有安装螺纹孔(82)，所述弹簧安装架(8)通过螺栓以及安装螺纹孔(82)固定在曲杆(3)上。
7.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述曲杆(3)连接倒钩连杆(10)的一端且背离远指节(12)的一侧还设置有曲杆倒钩凹槽(32)，所述倒钩连杆(10)背离远指节(12)的一侧中间位置处还设置有连杆倒钩凹槽(101)，所述倒钩凹槽(101)和曲杆倒钩凹槽(32)上共同套设有皮筋(15)。
8.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述曲杆(3)连接倒钩连杆(10)的一路设置有弧形，且两侧的曲杆(3)设置为弧形的一路弧形相扣合。
9.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述齿轮连杆(2)在机架(1)上转动中心和齿轮连杆(2)与曲杆(3)连接点之间的距离为h，掌指节(4)连接机架(1)的连接点和其连接近指节(14)的连接点之间的距离为m，h＝m。
...【技术特征摘要】
1.用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)上呈对称转动连接有两个相互啮合的齿轮连杆(2)，机架(1)上位于两个齿轮连杆(2)相互啮合的一侧还呈对称转动连接有掌指节(4)，所述齿轮连杆(2)上铰接有曲杆(3)，所述曲杆(3)另一端分为两路，一路铰接在靠近对应一侧齿轮连杆(2)的掌指节(4)的另一端，另一路铰接有倒钩连杆(10)，所述掌指节(4)和曲杆(3)铰接的位置处还铰接有近指节(14)，所述近指节(14)的另一端依次铰接有中指节(11)、远指节(12)，所述远指节(12)的另一端铰接在倒钩连杆(10)远离曲杆(3)的一端，所述曲杆(3)和中指节(11)还共同连接有角度调节装置和复位装置，位于机架(1)两侧的所述近指节(14)、中指节(11)、远指节(12)相对应的一侧均设置有气囊(13)。
2.根据权利要求1所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述两个相互啮合的齿轮连杆(2)分别为主动齿轮连杆(21)和从动齿轮连杆(22)，主动齿轮连杆(21)和从动齿轮连杆(22)呈对称转动设置在机架(1)上，所述主动齿轮连杆(21)和从动齿轮连杆(22)均包括齿轮，两个齿轮相互啮合，所述齿轮外齿处固定连接有连杆，所述连杆与曲杆(3)的一端铰接，所述两个所述掌指节(4)位于主动齿轮连杆(21)和从动齿轮连杆(22)的连杆之间，位于两侧的曲杆(3)的一路分别与对应一侧的掌指节(4)铰接。
3.根据权利要求2所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述主动齿轮连杆(21)的转动轴连接有旋转气缸的输出轴。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于果蔬采摘作业的自适应机械手爪，其特征在于，所述角度调节装置包括铰接在中指节(11)中间位置处的调节杆(7)，所述调节杆(7)另一端设置有方形孔，所述曲杆(3)连接倒钩连杆(10)和齿轮连杆(2)之间的位置开设有角度调节孔(31)，所述角度调节孔(31)朝向中指节(11)的一侧还设置有扇形孔(71)，所述角度调节孔(31)和扇形孔(71)连通，所述角度调节孔(31)内转动连接有调节杆定向...
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，丘嘉颀，陈俊良，刘昊鑫，刘书恒，赵宇凡，高峰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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