[实用新型]花卉采摘机械手的末端执行器

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械手，具体涉及一种花卉采摘机器手的末端执行器。

背景技术

随着花卉养殖用途的不断推广，人们对于花卉的需求的不断提高，花卉已经成为人们提高生活质量，改善生活环境的一个重要用品。以玫瑰为例，采摘的玫瑰可以用在高级香水、医药、食品、化妆品、香精、香料、及工艺品。如玫瑰精油、玫瑰浸膏、玫瑰糖、玫瑰干花、玫瑰花茶等已经成为习以为常的生活用品。而目前国内很多地区由于气候条件的限制，环境的约束以及玫瑰制作流程较为缓慢等问题，满足不了市场的需求。花卉采摘收获也是其中一个不可规避的环节。目前，花卉采摘主要还是采用人工劳作，每到花卉收获时节，都有大批农业劳动者加班加点、不分昼夜的抢抓时间，劳动强度大，效率低，且不可避免的存在花卉挤损的问题，成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于：设计一种花卉采摘机械手的末端执行器，设计花卉抓取、剪切、包纳构件，采用气动驱动控制实现张合，实现多方向位置变换，提高工作效率，具有良好的市场前景。

本实用新型的技术解决方案是：该机械手包括底座上连接的一号关节臂、 二号关节臂和末端执行器，其特征是：所述末端执行器包括切割刀片、球形薄型槽爪、扇形齿轮、法兰、气缸和十字万向节，气缸的底部连接十字万向节，十字万向节连接二号关节臂，气缸的顶部连接法兰，气缸的活塞杆穿过法兰，活塞杆上设齿条，法兰内经圆柱销对称连接两个球形薄型槽爪和两个扇形齿轮，扇形齿轮啮合活塞杆的齿条，球形薄型槽爪的前端的置刀槽内安装切割刀片。

其中，在二号关节臂上安置固定存储槽，存储槽的落入口位置在末端执行器的旋转半径上，存储槽的落入口处安装逆止阀。

其中，在存储槽中放置重量传感器。

本实用新型的优点是：

1、设计抓取切割球形薄型槽爪，在气缸与法兰的协作下通过齿条状活塞杆与扇形齿轮的啮合进行张合，闭合时槽爪包纳被采摘花卉，其边缘的圆弧形切割刀片实现对花梗的切割动作。

2、采用十字万向节实现末端执行器与机械臂的连接，在直流力矩电机的驱动下末端执行器转动至机械臂末端花卉存储槽位置，松开薄型槽爪花卉落入存储槽内，末端执行器返回至垂直向下位置继续工作，灵活度好，活动范围大，实现末端执行器至存储槽的180°无障碍旋转。

3、在二号关节臂上设计固定逆止阀的存储槽，存储槽的落入口位置在末端执行器的旋转半径上，末端执行器可围绕万向节将花卉旋转至存储槽落入口处实现花卉收纳；关节臂工作位置向上时，逆止阀处张开状态，花卉顺利落入存储槽；关节臂工作位置向下时，逆止阀自动关闭，以免花卉在重力作用下掉落。

4、在二号关节臂的存储槽内安装重量传感器，实时记录被采摘花卉重量，以便及时回收花卉清空存储槽，记录收获成果。

5、切割刀片为圆弧形涂层硬质合金刀具，通过螺栓夹装在置刀槽中，更换刀片方便。

6、末端执行器选用直流力矩电机驱动，反应速度快，转矩与转速波动小，机械特性与调节线性度好。

7、末端执行器准确抓取被采摘花卉，有效切割收纳，实时获取采摘重量，省去二次称重，效力的机械手实现200—1400mm范围内的花卉采摘，工作效率高，降低劳动强度与花卉折损率。

附图说明

图1为末端执行器结构示意图。

图2为花卉采摘机械手简化示意图。

图3为末端执行器花卉收纳示意图。

图中：1切割刀片，2球形薄型槽型爪，3扇形齿轮，4齿条，5圆柱销，6法兰，7气缸，8十字万向，9存储槽，10逆止阀，11重量传感器，12一号关节臂，13二号关节臂，14底座，15末端执行器。

具体实施方式

如图1-3所示，该机械手包括底座14上连接的一号关节臂12、 二号关节臂13和末端执行器15，其特征是：所述末端执行器15包括切割刀片1、球形薄型槽爪2、扇形齿轮3、法兰6、气缸7和十字万向节8，气缸7的底部连接十字万向节8，十字万向节8连接二号关节臂13，气缸7的顶部连接法兰6，气缸7的活塞杆穿过法兰6，活塞杆上设齿条，法兰6内经圆柱销5对称连接两个球形薄型槽爪2和两个扇形齿轮3，扇形齿轮3啮合活塞杆的齿条，球形薄型槽爪2的前端的置刀槽内安装切割刀片1。

其中，在二号关节臂13上安置固定存储槽9，存储槽9的落入口位置在末端执行器15的旋转半径上，存储槽9的落入口处安装逆止阀10。

其中，在存储槽9中放置重量传感器11。

机械手工作过程如下：首先，发出启动指令驱动直流力矩电机，在直流力矩电机的带动下机械手开始动作至花卉上方，末端执行器15向下进给至花处定位完成，末端执行器开始动作让槽型爪2张开进行花卉抓取并闭合切割花卉；随后，末端执行器15旋转270°至存储槽位置，张开槽型爪2实现花卉转移与存储，置于存储槽9内的重量传感器11实时记录花卉重量，至此，末端执行器一次完整动作完成。