[发明专利]一种欠驱动定位抓取旋切手爪

说明书

一种欠驱动定位抓取旋切手爪，包括主动手爪、从动手爪、壳体和驱动机构；所述主动手爪有两个，且沿壳体的轴线圆周对称安装在壳体的顶部；所述从动手爪有两个，且沿壳体的轴线圆周对称安装在壳体的顶部；两个所述主动手爪和两个所述从动手爪沿壳体的轴线圆周交错分布；所述驱动机构安装在壳体内，其除了用于驱使两个主动手爪和两个从动手爪同时沿壳体的径向向内或者向外运动，从而实现对果实的抓取与松开外，还用于驱使两个所述从动手爪围绕壳体的轴线圆周旋转运动，通过设置在主动手爪和从动手爪上的刀刃对果实的果梗进行剪切。本发明在采摘果实时，不仅能够自适应果实的大小，还能在抓取果实后，随即对果梗进行剪切，完成果实的自动化采摘。

技术领域

本发明涉及水果采摘领域，特别是一种欠驱动定位抓取旋切手爪。

背景技术

机器人技术的成熟已广泛运用在工业场景下，而对于农业用途的机器人也正在研制过程中。我国作为水果生产大国，目前大部分水果仍然依靠人工采摘，劳动强度大，采摘成本较高。采用机器人进行自动采摘水果已成为解决此类问题的有效方法。

在机器人自动采摘的过程中，末端执行器的设计尤为重要，决定着采摘的效率和采摘的品质。目前的绝大多数末端执行器为刚性结构，无法适应不同大小的水果，且在成簇生长的水果条件下，无法有效的切割果梗，完成采摘动作。

公开号为CN108818580A，名称为“共圆连杆齿轮滑轴式直线平夹自适应手指装置”的中国发明专利，其采用了一个电机驱动的双指结构，通过平行四边形机构保证末端手指的平行抓取，也具有自适应的能力。但其只能完成抓取的动作，无法完成切割果梗。

公开号为CN108247656A，名称为“一种可变形的三指灵巧手”的中国发明专利，也为一种欠驱动形的手爪，它通过多个齿轮连接进行驱动能够抓取不同半径的物体，但无法抓取半径在一个截面内进行变化的物体，也无法完成果实果梗的切割任务。

公开号为CN102441892A，名称为“一种果蔬采摘欠驱动机械手爪”的中国发明专利，其针对果蔬采摘作业的前驱动手爪，通过一个电机驱动三个前驱动手爪的抓取，手爪表面设有力传感器从而保证不损伤水果，但其仍未涉及如果在抓取之后分离果实和果梗。

综上所述，为了解决水果自动采摘的问题，自适应水果的半径大小，同时采用剪切的方式采摘水果，保证果实皮不受到损伤，需要开发一种自适应的水果采摘末端执行器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种欠驱动定位抓取旋切手爪，其在采摘果实时，不仅能够自适应果实的大小，还能在抓取果实后，随即对果梗进行剪切，完成果实的自动化采摘。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的一种欠驱动定位抓取旋切手爪，包括主动手爪、从动手爪、壳体和驱动机构；所述主动手爪有两个，且沿壳体的轴线圆周对称安装在壳体的顶部；所述从动手爪有两个，且沿壳体的轴线圆周对称安装在壳体的顶部；两个所述主动手爪和两个所述从动手爪沿壳体的轴线圆周交错分布；所述驱动机构安装在壳体内，其除了用于驱使两个主动手爪和两个从动手爪同时沿壳体的径向向内或者向外运动，从而实现对果实的抓取与松开外，还用于驱使两个所述从动手爪围绕壳体的轴线圆周旋转运动，通过设置在主动手爪和从动手爪上的刀刃对果实的果梗进行剪切。

本发明所述的一种欠驱动定位抓取旋切手爪，其中，两个所述主动手爪均包括主手爪座、锥齿轮Ⅰ、主联动轴、主平行四连杆机构、主定位片、主螺旋弹簧和主抓片；所述主平行四连杆机构由上、下、左、右四根连杆Ⅰ首尾连接形成，所述主定位片和主抓片均位于上连杆Ⅰ的顶面上，且主抓片位于靠近壳体的圆心端，主定位片位于远离壳体的圆心端，所述主抓片的底部与上连杆Ⅰ之间径向滑动连接，所述主定位片的底部与上连杆Ⅰ固定连接，所述主螺旋弹簧的一端与主抓片固定连接，另一端与主定位片固定连接，所述主抓片的两个侧壁上均设有主刀刃；所述主平行四连杆机构下部的下连杆Ⅰ固定安装在主手爪座的顶面上，所述主联动轴穿过下连杆Ⅰ与右连杆Ⅰ之间的铰接点后与右连杆Ⅰ固定连接；所述锥齿轮Ⅰ装在主联动轴的端部，用于与驱动机构连接；所述主手爪座固定安装在壳体上。