[发明专利]一种仿人采摘动作的多爪气动无损果蔬采摘机械手

权利要求书

1.一种仿人采摘动作的多爪气动无损果蔬采摘机械手，其特征在于：包括多爪采摘机械手机构和无损采摘气动系统；所述多爪采摘机械手机构包括夹持机构和采摘机构；

所述夹持机构包括三爪气缸(9)、移动底座(8)、真空发生器(7)、下拉杆(6)、移动滑块(5)、上拉杆(3)、真空吸盘(2)、采摘爪(4)和压力传感器(1)；所述三爪气缸(9)上均布设有3个可沿其径向移动的爪盘，每个爪盘上设有螺纹孔，3个爪盘通过螺钉分别与3个移动底座(8)一一对应连接；每个移动底座(8)上有两个转动副铰链，分别与采摘爪(4)的下铰链孔和下拉杆(6)的一端相连；下拉杆(6)穿过采摘爪(4)中部的中空部分，下拉杆(6)的另一端与移动滑块(5)的下铰链孔相连形成转动副；移动滑块(5)的上铰链孔与上拉杆(3)的一端铰链孔相连形成转动副，上拉杆(3)的另一端铰链孔与采摘爪(4)上部的铰链孔相连接构成转动副；每个采摘爪(4)内表面贴有压力传感器(1)；所述移动滑块(5)为中空结构，移动滑块(5)的上端与真空吸盘(2)固连，与真空吸盘(2)连接的真空气管从移动滑块(5)的中空穿过并与下端的真空发生器(7)的真空口相连；

所述采摘机构的主要动力装置为旋转气缸(12)，旋转气缸(12)通过螺钉与连接盘(13)固连，连接盘(13)与三爪气缸(9)采用螺钉固连；真空发生器(7)与连接盘(13)固连；

所述无损采摘气动系统包括空气压缩机、气源三联件(19)、采摘气动子系统、夹持气动子系统和吸附气动子系统；所述空气压缩机包括气泵(15)、储气罐(16)和电接点压力表(17)，所述气泵(15)的出气口与储气罐(16)的进气口连接，所述储气罐(16)的出气口与气源三联件(19)的进气口连接，所述储气罐(16)与气源三联件(19)连接的管路上且靠近储气罐(16)设有电接点压力表(17)，所述气源三联件(19)的出气口与4通管的一接头连接；采摘气动子系统包括手动调压阀(20)、3位5通先导式电磁换向阀(21)和手动节流阀Ⅰ(10)，4通管的另一接头通过气动软管与手动调压阀(20)的进气口相连接，手动调压阀(20)的出气口与3位5通先导式电磁换向阀(21)的进气口通过气动软管相连，3位5通先导式电磁换向阀(21)的A、B出气口分别与一个手动节流阀Ⅰ(10)进气口相连，两个手动节流阀Ⅰ(10)的出气口分别与旋转气缸(12)两个进气口通过气动软管相连；夹持气动子系统包括比例压力阀(22)、2位5通先导式电磁换向阀(23)和手动节流阀Ⅱ，4通管剩下两个接头中的一个与比例压力阀(22)的进气口通过气动软管相连，比例压力阀(22)的出气口与2位5通先导式电磁换向阀(23)的进气口通过气动软管相连，2位5通先导式电磁换向阀(23)的A、B出气口分别与一个手动节流阀Ⅱ相连，两个手动节流阀Ⅱ与三爪气缸(9)的两个进气口相连接；吸附气动子系统包括2位2通电磁换向阀(24)，4通管剩下两个接头中的另一个接头与2位2通电磁换向阀(24)的进气口通过气动软管相连，2位2通电磁换向阀(24)的出气口与真空发生器(7)的进气口相连，真空发生器(7)的真空口与真空吸盘(2)相连。

2.根据权利要求1所述的一种仿人采摘动作的多爪气动无损果蔬采摘机械手，其特征在于：所述上拉杆(3)和下拉杆(6)上均设有长度调节螺母(14)。

3.根据权利要求1所述的一种仿人采摘动作的多爪气动无损果蔬采摘机械手，其特征在于：所述电接点压力表(17)与气源三联件(19)之间的管路上设置有安全阀(18)。

4.根据权利要求1所述的一种仿人采摘动作的多爪气动无损果蔬采摘机械手，其特征在于：所述连接盘(13)上设有调节孔。

5.根据权利要求1所述的一种仿人采摘动作的多爪气动无损果蔬采摘机械手，其特征在于：该多爪气动无损果蔬采摘机械手的无损果蔬采摘控制流程是基于采摘机械手的真空吸盘(2)已经与果蔬表面接触的情况下；程序运行开始首先对夹持气动子系统进行压力初始化，其初始压力可驱动三爪气缸(9)实现空载开合运动，同时该初始压力所产生的夹持力无法对果蔬造成伤害；之后2位2通电磁换向阀(24)上电使真空吸盘(2)产生真空吸附果蔬；此时在初始夹持压力下控制2位5通先导式电磁换向阀(23)使机械手开始夹持果实；同时开始对压力传感器(1)的信息进行离散采样；当压力不为0时，说明机械手接触到果蔬表面，此时通过控制比例压力阀(22)开始逐步提升夹持气动子系统的压力，并同时对采摘爪(4)夹持力进行采样，当[P(n)-P(n-1)]/tk时，其中t为采样周期，P(n)为当前夹持压力，P(n-1)为上一时刻夹持压力，k为压力变化量阈值，即压力变化速率大于k值时，比例压力阀(22)停止增压，此时说明该压力下机械手已将果实夹住且不损伤果实，阈值k可根据试验获取；同时2位2通电磁换向阀(24)断电，吸附停止；最后3位5通先导式电磁换向阀(21)开启，实现扭转动作。