[發明專利]一種蘋果采摘機械手

在審

• 申請號: 201510087648.1
• 申請日: 2015-02-26
• 公開（公告）號: CN104663138A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 史穎剛;汪鵬鵬;劉利;康婷;李汝春;郭陽;張凱利;郭嬌嬌;王君宇
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B25J9/06;B25J17/00;B25J9/04;B25J15/08
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

?本發明涉及機器人技術領域，尤其是涉及一種農產品采摘機械手，屬于農業機器人技術領域。

背景技術

2013年中國果園播種面積為1113.95萬公頃，水果總產量2億噸。果品采摘作業量，約占果品生產作業量的50%。而且為了保護果品質量，必須做到適時采摘。目前，我國的果品采摘基本靠人工，隨著中國社會城鎮化、老齡化進程，勞動力成本大幅提升，使得果品采摘成本急劇攀升。人工采摘過程中，由于體力下降，身體疲勞等因素，會對果品表面品質有一定損傷，間接提升采摘成本。采摘成本提升，最終會抬升果品價格，影響果品銷售。果品采摘是勞動密集型作業。對于家庭種植的、少量的采摘作業，人工還可以完成，但對規模化、果園化種植的采摘，如果還是由人工進行的話，就很難適應市場發展的需要。由于果品采摘對象的復雜性、工作環境的非結構性，目前國內的采摘自動化程度仍然很低，使得果農的勞動生產率低，勞動強度大，生產環境惡劣。因此，發展自動化收獲技術，研究開發自動化采摘裝置，對目前的果業生產自動化的提升，是有積極意義的。

傳統機械手末端執行器，大都采用工業機器人的設計思路，比較規整，可靠性高，但成本也高，維修、保養需要專業人士，而農產品采摘具有時效性，對維修、保養的簡單、時效性要求比較高，本發明的采摘機械手，可以在果品采摘環節，高效、低成本采摘水果，使果品生產標準化、規模化，提高競爭力。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于設計一種蘋果采摘機械手，以適應高效、快捷的果品采摘，同時維修、保養簡單，能減輕果農的勞動強度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種蘋果采摘機械手，包括末端執行器，所述末端執行器通過腕關節翻滾電機、齒條與手腕連接，所述手腕通過腕關節偏轉電機、腕關節偏轉軸與小臂連接，所述小臂通過肘關節軸、肘關節電機與大臂相連，所述大臂通過肩關節軸、肩關節端蓋、肩關節電機與立柱連接，所述立柱通過凸臺、腰關節大齒輪、腰關節小齒輪、腰關節電機與底座連接。

????所述腰關節電機固定在底座上，通過腰關節小齒輪、腰關節大齒輪的嚙合，帶動立柱轉動，使得末端執行器，能根據作業對象坐標，左右方向快速調整。

所述肩關節電機固定在立柱上，帶動大臂轉動，使得采摘機械手末端執行器，能根據作業對象坐標，高低方向快速調整。

所述肘關節電機固定在大臂上，帶動小臂上下俯仰，使末端執行器上下俯仰，能根據作業對象坐標，高低方向微調。

所述腕關節偏轉電機固定在小臂上，通過驅動手腕轉動，使末端執行器左、右偏轉，能根據作業對象抓取坐標，左右微調。

所述末端執行器，包括齒輪，固定在齒輪固定板上，齒輪固定板由固定板螺釘固定在手爪支架上，手爪支架通過左銷、右銷分別與左杠桿、右杠桿中部連接，左杠桿、右杠桿上部通過鉚釘與連接板連接，下部分別通過左手爪螺釘、右手爪螺釘與左手爪、右手爪相連；所述連接板上部通過連接板螺釘與齒條端部固連，齒條中部與齒輪嚙合，上部與手腕、腕關節翻滾電機連接；所述左、右手爪，呈上寬下窄梯形，且相向對稱放置，增大了與采摘對象的接觸面積，內側分別粘接左、右橡膠墊，減少作業對象的破損率。

所述夾緊電機通過齒條驅動齒輪運動，帶動左、右杠桿動作，使左、右手爪開合，實現對作業對象的抓取。

所述腕關節翻滾電機固定在手腕上，與齒條連接，驅動末端執行器旋轉，擰斷作業對象果梗，實現采摘。

所述末端執行器左、右杠桿中，開設有滑槽，左、右銷分別插在滑槽里并與手爪支架固連。

按照本發明所提供的設計方案，本裝置具有5個自由度，腰關節電機驅動腰關節小齒輪、腰關節大齒輪旋轉，帶動立柱旋轉，實現左右方向坐標快速調整；肩關節電機直接驅動大臂旋轉，實現上下方向坐標快速調整；肘關節電機直接驅動小臂旋轉，實現上下方向坐標微調；腕關節偏轉電機，驅動手腕轉動，使末端執行器做左右偏轉動作，實現左右方向坐標微調；腕關節翻滾電機驅動末端執行器做旋轉動作，實現果實采摘；夾緊電機通過正反轉，驅動齒輪、齒條運動，帶動杠桿使手爪開合，實現果實抓取；本裝置結構簡單，使用方便靈活，制作成本低廉，維護保養簡單、快捷。

附圖說明

圖1為本發明的蘋果采摘機械手立體結構示意圖；

圖2為本發明的蘋果采摘機械手俯視圖；

圖3為本發明的蘋果采摘機械手末端執行器機構圖；

圖4為本發明的蘋果采摘機械手底座剖視圖；

圖5為本發明的蘋果采摘機械手手肩關節結構圖。

具體實施方式