[发明专利]一种拧断式采摘手爪机构及其采摘方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采摘机构及其采摘方法，特别是关于一种拧断式采摘手爪机构及其采摘方法。

背景技术

水果采摘是水果生产的主要作业，目前，国内外水果的采摘方式多由人工采摘，劳动强度大，消耗时间多。随着劳动力的日益紧张，实现水果采摘的机械化成为必然趋势。国内外对果蔬采摘机器人末端执行器进行了很多研究，由于果蔬个体差异，手爪的设计机构也多种多样。水果采摘中，多数用切刀将果梗切断，切刀的运动需要额外的动力驱动，使手爪结构复杂，并增加了机构成本。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，成本低，方便水果采摘的拧断式采摘手爪机构及其采摘方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种拧断式采摘手爪机构，其特征在于：它包括具有上支撑板和下支撑板的支架，设置在所述上支撑板上的丝杠传动装置，设置在所述下支撑板上的旋转装置，连接在所述旋转装置上的手爪装置；所述丝杠传动装置通过一丝杠电机连接一丝杠，所述丝杆螺纹连接一穿过两导向杆的滑块；所述旋转装置包括设置在所述下支撑板顶面的一箱体，所述箱体顶面设置有一旋转电机，所述旋转电机的输出端连接一旋转输入轴，所述旋转输入轴的另一端穿入所述箱体与所述箱体底面转动连接，一主动轮固定连接在所述箱体内的所述旋转输入轴上，所述主动轮与一设置在所述箱体内的旋转输出轴上的从动轮啮合，所述旋转输出轴的一端与所述箱体顶面转动连接，另一端穿过所述箱体与所述下支撑板转动连接的同时穿过并固定连接一基板；所述手爪装置包括设置在所述基板底面的两固定板，所述两固定板的另一端分别铰接一L形手指驱动板的折弯处，两所述手指驱动板的下部分别固定有一V形手指；两所述手指驱动板上端分别设置有一滑槽，两所述滑槽内共同通过一连接销连接一推杆，所述推杆的另一端穿过所述旋转输出轴固定连接在所述丝杠传动装置中的所述滑块上。

所述下支撑板上、以所述推杆为圆心设置有一弧形滑槽，所述弧形滑槽内穿设有一连接销，所述连接销底部固定连接所述基板。

所述支架还包括两根竖向支撑杆和固定连接在其顶部的一L型支撑板，所述上、下支撑板分别固定连接在所述两根竖向支撑杆和L型支撑板的中部和底部。

所述丝杠电机通过设置在所述上支撑板顶面的四根电机撑杆固定在所述上支撑板上。

所述旋转电机通过设置在所述箱体顶面的四根旋转电机支撑杆固定在所述箱体上。

上述一种拧断式采摘手爪机构的采摘方法，其包括以下步骤：1)开启丝杠电机，带动丝杠旋转，滑块向下运动，带动推杆向下运动，两个手指驱动板在推杆和连接销的作用下转动，使两个手指张开，待其张开至最大位置时，丝杠电机停止转动；2)机械手将整个手爪机构送到目标果实，使两个手指位于果实外侧，丝杠电机反转，带动滑块和推杆向上运动，从而带动两个手指闭合，当两个手指稳定抓住果实时，丝杠电机停止转动，两个手指保持夹持动作；3)开启旋转电机并转动一定角度，带动旋转输入轴上的主动轮转动，主动轮与从动轮啮合传动，带动旋转输出轴旋转相同的角度，从而带动整个手爪装置旋转同样的角度，使果实在垂直面上发生偏转，将其从果梗处拧断，此时，旋转电机停止转动，完成果实的摘取工作。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于通过丝杠电机、丝杠、滑块和推杆等组成的传动机构驱动V形手指的张开和闭合，因此，可实现对果实的稳定抓取和放下动作。2、本发明由于设置有一旋转电机，待手指抓紧果实后，通过旋转电机带动齿轮传动机构可将手爪机构旋转一定角度，因此，可以将果梗拧断，脱离植株，实现对果实的采摘。3、本发明由于将两个手指驱动板转动连接在一固定板上，两个手指驱动板的一端固定连接V形手指，另一端分别设置有滑槽，滑槽通过连接销连接一与滑块固定的推杆，因此，当滑块有较小的移动距离时，通过推杆可使两V形手指的间距有较大的变化，以适应不同直径果实的稳定抓取。4、本发明由于将用于驱动手指开闭的推杆，从齿轮传动机构中的旋转输出轴中心穿过，保证了手指中心与滑块中心的一致，因此，可实现果实的准确稳定抓取。5、本发明由于在下支撑板上以推杆为圆心设置有一弧形滑槽，滑槽内穿设一底部固定在基板上的连接销，因此，可保证手爪机构旋转的平稳性。本发明结构设计巧妙，操作方便，可节省人力，提高劳动效率，因此，可广泛用于果实的采摘过程中。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是本发明左视示意图

图3是本发明丝杠轴承与上支撑板连接的局部示意图

图4是本发明旋转装置结构示意图

图5是图1所示连接销俯视示意图