[发明专利]一种刚-柔-液耦合降损仿生采摘弹齿及辣椒收获机

说明书

本发明提供一种刚‑柔‑液耦合降损仿生采摘弹齿及辣椒收获机；所述仿生采摘弹齿包括皮肤层、远端指、中间指和近端指；所述皮肤层包裹在依次铰接的远端指、中间指和近端指的外面；远端指、中间指和近端指均设有指骨、筋膜层、肌肉肌腱层和血管层，所述肌肉肌腱层包裹着指骨，筋膜层包裹着肌肉肌腱层，肌肉肌腱层内设有多个血管层；血管层是密封的管，管内可填充液体介质。本发明以人的手指为仿生原型，解决了辣椒收获机上传统的弹齿在采摘辣椒时的高破损率问题。

技术领域

本发明属于工程仿生技术领域，尤其涉及一种刚-柔-液耦合降损仿生采摘弹齿及辣椒收获机。

背景技术

辣椒营养价值丰富，是人民餐桌上必不可少的蔬菜之一。目前的辣椒收获主要以机械收获和人工采摘为主，机械收获的辣椒主要用于制作辣椒酱或提取辣红素，人工采摘的辣椒主要用于食用。我国新疆、贵州、四川等地区的辣椒种植以大田块为主，种植面积广阔，而山东、江苏、河南等地区的辣椒种植以温室大棚或小田块为主。对于大田块种植的辣椒，目前常常采用弹齿式大型辣椒收获机进行采收，这种辣椒收获机不需要对行收获，但是依然面临辣椒破损率较高的问题，导致辣椒品质降低；对于小田块或温室种植的辣椒，以人工采摘为主，然而面对如此巨大的辣椒种植面积，在辣椒收获时常常面临劳动力短缺、采摘效率低、劳动强度大、劳动力价格高等问题，机械化收获小田块或温室种植的辣椒已显得迫在眉睫。

弹齿作为辣椒收获机上与辣椒直接接触的工作部件，其形貌、结构、材料、功能等方面将显著影响辣椒的破损率。目前常用的弹齿主要是中上部具有一定弯度的钢条，底部是扭簧结构，起到了扭转和回弹的作用，减小了对辣椒的打击力。为了进一步降低对辣椒的破损，研究人员又将柔性的橡胶或塑料嵌套在钢条上，设计出复合材料的弹齿采摘装置。譬如，中国实用新型专利辣椒采摘装置授权公告号：CN202197565U在弹齿上嵌套了空心的柔性弹齿套，减少了对辣椒的损伤。软硬材料组装的弹齿一定程度上可以降低辣椒的破损率，但是辣椒破损率较高的问题依然没有显著性地解决，弹齿的结构或材料组装方式有待进一步发明创造或完善。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种刚-柔-液耦合降损仿生采摘弹齿及辣椒收获机，以人的手指为仿生原型，解决了辣椒收获机上传统的弹齿在采摘辣椒时的高破损率问题，本发明结构上，模仿了人手指的多指节组合与连接特性，采用多指节组合式弹齿代替传统的一体式弹齿，提高了整个仿生采摘弹齿的灵活度；材料上，模仿了人手指中骨骼、肌肉肌腱、筋膜、皮肤和体液等材料及其包裹特性，每个指节采用刚性材料、柔性材料和液体耦合组装，降低了辣椒采摘时的打击力和碰撞力；运动姿态上，模仿了人手指多指节自由运动的姿态，多个扭簧结构可使每节刚性指骨实现扭转和复位的功能，增加了整个仿生采摘弹齿运动的自由度。本发明专利在实现辣椒机械采摘时降损增益功能的同时，力求结构简单，具有广阔的市场应用前景。

本发明的技术方案是：一种刚-柔-液耦合降损仿生采摘弹齿，包括仿生采摘弹齿；所述仿生采摘弹齿包括皮肤层、远端指、中间指和近端指；所述皮肤层包裹在依次铰接的远端指、中间指和近端指的外面；远端指、中间指和近端指均设有指骨、筋膜层、肌肉肌腱层和血管层，所述肌肉肌腱层包裹着指骨，筋膜层包裹着肌肉肌腱层，肌肉肌腱层内设有多个血管层；血管层是密封的管，管内可填充液体介质。

上述方案中，远端指的远侧设无孔端盖、近侧设有孔端盖，中间指的两侧分别设有孔端盖，近端指的两侧分别设有孔端盖。

上述方案中，所述远端指包括远端指骨、第一筋膜层、第一肌肉肌腱层、第一血管层、无孔端盖和第一有孔端盖；所述第一肌肉肌腱层包裹着远端指骨，第一筋膜层包裹着第一肌肉肌腱层，第一肌肉肌腱层内设有多个第一血管层；所述无孔端盖设置在远端指的远端，第一有孔端盖设置在远端指的近端，远端指骨穿过第一有孔端盖与中间指的指骨连接。