[发明专利]一种用于水果采摘并具有侧向包裹性的柔性手指

说明书

本发明公开了一种用于水果采摘并具有侧向包裹性的柔性手指，包括由柔性材料制成的仿鱼鳍结构、侧向包裹结构和连接架；所述仿鱼鳍结构的纵截面呈V形结构，该V形结构的开口端连接至连接架上；所述侧向包裹结构整体呈三棱锥结构，其数量有两个，呈左右对称连接于仿鱼鳍结构的两侧，所述侧向包裹结构与仿鱼鳍结构相连接的两个侧面的形状大小相一致，两个侧向包裹结构的前侧面与仿鱼鳍结构的前侧面共同形成用于包裹待采摘水果的类U形包裹面。本发明通过由柔性材料制成的仿鱼鳍结构和侧向包裹结构在与水果接触后产生弯曲，进而从多个方向对待采摘的水果进行包裹，有效避免水果脱落，提升柔性采摘手指的抓取可靠性。

技术领域

本发明涉及农业器械的技术领域，尤其是指一种用于水果采摘并具有侧向包裹性的柔性手指。

背景技术

水果采摘是在水果生产链中劳动成本比较高的一个环节。目前水果采摘作业主要通过人工完成，随着水果种植业迅速发展及人口老龄化的问题日益严重，人工采摘的成本越来越高，因此实现水果采摘机械化迫在眉睫。

传统的水果机械化采摘均直接采用工业机械手、刚性机械手，但是该类机械手往往只能用于特定的场所，采摘对象唯一，而且容易造成水果的机械损伤，不利于水果采摘实现机械化、自动化操作。柔性采摘机械手就能很好地解决机械损伤问题，因为此类机械手具有柔性、自适应性等优点。

然而，现阶段的柔性机械手，也存在一些需要解决的问题，其中一个关键的问题是侧向包裹和抓取力度不足，果实容易从手指中间或侧面脱落，造成采摘失败，这也是制约柔性采摘机械手发展的一个重要因素。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于水果采摘并具有侧向包裹性的柔性手指，通过由柔性材料制成的仿鱼鳍结构和侧向包裹结构在与水果接触后产生弯曲，进而从多个方向对待采摘的水果进行包裹，有效避免水果脱落，提升柔性手指的抓取可靠性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种用于水果采摘并具有侧向包裹性的柔性手指，包括由柔性材料制成的仿鱼鳍结构、侧向包裹结构和连接架；所述仿鱼鳍结构的纵截面呈V形结构，该V形结构的开口端连接至连接架上；所述侧向包裹结构整体呈三棱锥结构，其数量有两个，呈左右对称连接于仿鱼鳍结构的两侧，所述侧向包裹结构与仿鱼鳍结构相连接的两个侧面的形状大小相一致，两个侧向包裹结构的前侧面与仿鱼鳍结构的前侧面共同形成用于包裹待采摘水果的类U形包裹面，且该类U形包裹面的侧面与底面的夹角为钝角；采摘水果时，位于中间的仿鱼鳍结构在接触水果后产生弯曲，并对水果进行纵向包裹，同时位于左右两侧的侧向包裹结构在仿鱼鳍结构变形及水果压力的共同作用下也会发生弯曲变形，进而从两侧包裹住水果，避免水果脱落或从侧向滑出。

进一步，所述仿鱼鳍结构包括柔性梁、柔性支撑梁和柔性铰链，所述柔性梁有两段，两段柔性梁的一端相连接并构成V形结构，该V形结构的开口端连接至连接架上，且V形结构的尖角端至开口端之间等距分布有多段长度递增的柔性支撑梁，每段柔性支撑梁的两端分别通过柔性铰链与两段柔性梁的两个内侧面相连接。

进一步，所述侧向包裹结构包括多个侧翼结构，该多个侧翼结构由上至下依次设置并组成三棱锥结构，其中位于顶端的侧翼结构呈三棱锥结构，其余侧翼结构均呈三棱台结构，且多个侧翼结构由下至上依次等比例缩放。

进一步，所述侧翼结构包括两段柔性侧梁，该两段柔性侧梁的一端相连接，另一端分别连接至仿鱼鳍结构的两段柔性梁上。

进一步，所述侧翼结构包括柔性支撑内梁和两段柔性侧梁，所述的两段柔性侧梁的一端相连接，另一端分别连接至仿鱼鳍结构的两段柔性梁上，且该两段柔性侧梁之间等距分布有多段长度递增的柔性支撑内梁，所述柔性支撑内梁的两端分别连接至两段柔性侧梁的两个内侧面上。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：