[发明专利]一种多连杆果实采摘机械手

说明书

本发明公开了一种多连杆果实采摘机械手，该机械手通过控制两个舵机分别驱动各自的摇臂，从而带动相应的连杆和夹爪，连杆组采用力放大的设计提高机械手的抓取能力，柔性夹爪作为主要的夹紧力来源避免损伤果实，橡胶硬爪作为辅助的限位将果实牢牢卡住，然后控制电机进而带动电机驱动齿轮，电机驱动齿轮啮合外齿回转轴承带动果实旋转，从而将果实轻松采摘下来。本机械手的机构弥补了传统机械爪易损伤果实、柔性机械爪负载不够大和采摘过程不够连续的问题，不仅降低了采摘果实的损伤率，同时可适配多种类型果实和实现连续采摘，采摘效率高。以精简的设备以及快速简便的方式实现对果实的高效采摘，零件互换性高，适应性强，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及农业机械设备技术领域，具体涉及一种多连杆果实采摘机械手。

背景技术

采摘作业所用劳动力占整个水果种植业生产过程所用劳动力的30％以上，目前水果采摘绝大部分还是以人工采摘为主。采摘作业比较复杂，季节性很强，人工采摘不仅劳动量大而且效率较低，因此提高采摘作业机械化程度有重要的意义。而采摘机械的开发利用具有巨大经济效益和广阔的市场前景。

目前市面上的果实采摘机械手容易存在损伤果实的情况，为此柔性机械手也应运而生，但伴随而来的柔性机械手由于其柔性的结构也常常造成负载不够，使其难以夹取重量稍大的果实。此外常规的机械手一次采摘过程完成摘取动作后还需要移动机械手放置果实到指定位置的两个动作，且该过程一次只能摘取一个果实，采摘连续性较低，效率不够高。

因此设计出轻巧，灵便，适应性更强，效率更高的水果自动化采摘机械设备变得现实可行，必将给农业发展带来巨大的变革，节约人工成本提升生产效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中采摘机械爪易损伤果实以及柔性夹爪负载能力不够大的技术缺陷，提供一种夹爪具有柔性的同时实现大负载的一种多连杆果实采摘机械手，以此来达到适应性更强、采摘连续性更高的水果自动化采摘的效果。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种多连杆果实采摘机械手，所述机械手包括YAW轴旋转部分、滑块部分、两个对称分布的柔性夹爪部分和两个对称分布的橡胶硬爪部分，其中，所述YAW轴旋转部分包括电机1、电机安装板2、电机驱动齿轮3、垫高片4和外齿回转轴承5；所述滑块部分包括舵机安装板6、舵机7、舵机安装架8、摇臂9、滑柱10、滑块连件11、夹爪底座12和PC管道13；所述柔性夹爪部分包括1号连杆14、2号连杆15、3号连杆16、4号连杆17和柔性夹爪18；所述橡胶硬爪部分包括5号连杆19、6号连杆20和橡胶硬爪21；所述YAW轴旋转部分位于所述滑块部分的底部，所述柔性夹爪部分和橡胶硬爪部分位于所述滑块部分的上部并且呈对称分布；

进一步地，所述YAW轴旋转部分从下到上依次如下：电机1由螺钉安装在电机安装板2上，电机驱动齿轮3连接在电机1的输出轴上，外齿回转轴承5由上下两块垫高片4垫起后通过螺钉分别安装在舵机安装板6和电机安装板2之间。采用上述结构设计的YAW轴旋转部分，可通过电机带动齿轮运动，从而实现机械手的旋转运动，以方便将果实轻松采摘下来。此外，不同于一些常规机械手采摘过程除了需要完成摘取动作后还需要移动机械手到指定位置放置果实的动作，本机械手采用中心为中空的结构，可以配备管道收集装置，将采摘的果实通过该中空的结构直接传送到相应位置，实现连续高效的采摘。

进一步地，所述滑块部分从下到上依次如下：两个舵机安装架8由螺钉安装在舵机安装板6的相应位置，舵机7由螺钉安装在舵机安装架8上，摇臂9连接到舵机7输出轴上。采用上述结构设计的滑块部分，可通过两个舵机控制两种夹爪的不同的灵活运动，从而灵活适应更多种类型水果的采摘。

进一步地，四根滑柱10由沉头螺钉安装在舵机安装板6和夹爪底座12之间，并且四根滑柱10对称分布；四根滑柱10的上、下两端分别连接两个滑块连件11，PC管道13由螺钉连接到舵机安装板6上。采用上述结构设计，可使得连杆转动顺畅，同时连杆长度的设计上采用力放大的原理，可以提供更大的夹取力，提高机械手的负载能力。