[實用新型]一種壓力可控的扭轉式自動果蔬采摘機械手

有效

• 申請號: 201821840860.6
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN209105684U
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 郭子晛;胡宏宇;馬立航;許霖;仲志遠;賈曉林;李若愚;張楠
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B25J15/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本實用新型公開了一種壓力可控的扭轉式自動果蔬采摘機械手，包括抓取單元、旋轉驅動單元、扭矩控制單元以及自動識別單元。所述抓取單元包括上限位盤、導向圓盤、推進圓盤、下限位盤以及機械手；所述扭矩控制單元包括球形銷、彈簧、彈簧支撐座以及旋轉螺母；所述自動識別單元包括控制器、紅外傳感器、電機驅動模塊以及電源模塊。本實用新型通過齒輪傳動以及紅外傳感器的判斷，推動推進圓盤旋轉，驅動機械爪壓緊果蔬后，扭矩控制單元控制抓取單元扭轉，分離果蔬，而后電機反轉收回機械爪，果蔬落入下落管道。該機械手可通過預設壓力控制抓緊力，結構緊湊，簡化采摘流程，提升采摘效率，解決了機械手采摘過程中易損傷果蔬和采摘效率低下的問題。

技術領域

本實用新型屬于農業機械技術領域，具體涉及一種壓力可控的扭轉式自動果蔬采摘機械手。

背景技術

目前，我國擁有大面積的果蔬種植園，有繁重的果蔬采摘任務。隨著人口老齡化的趨勢日漸加重以及農業勞動力成本的逐漸上升，農業生產的成本日益增加，果蔬的自動化采摘成為現代農業機械技術發展的需要。近年來，社會各界在農業采摘機器人方面均做了研究，一些高校和研究所在研究果蔬采摘方面取得了一些成果，但這類機器人與輔助人工采摘的裝置始終無法在市場上廣泛應用，實現自動化采摘作業。究其原因：(1)該類機械手在每個果蔬的采摘過程中都避免不了往復運輸水果的過程，大大增加了水果采摘的時間周期，從而浪費了大量的時間和人力資源；(2)同一種采摘機械手無法同時滿足人工采摘和機器人自動化采摘的需要；(3)實際生產生活中的果蔬的生長分布狀態充滿眾多不確定性，自動化機器人的判別算法仍無法解決所有的采摘問題；(4)采摘機器人均存在動作遲緩、采摘成功率低以及結構龐大等問題，因此這類機械裝置無法滿足精準、高效、穩定的采摘要求。

發明內容

本實用新型目的是針對現有機械需要重復水果采摘與水果安置的過程導致采摘效率低下，采摘機器人動作緩慢，采摘成功率低下，果蔬容易受傷以及果樹密集部位大型采摘裝置無法進入等問題，提供一種壓力可控的扭轉式自動果蔬采摘機械手。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種壓力可控的扭轉式自動果蔬采摘機械手，包括抓取單元、旋轉驅動單元、扭矩控制單元以及自動識別單元；

所述抓取單元包括上限位盤、導向圓盤、推進圓盤、下限位盤以及機械手；所述導向圓盤、推進圓盤以及上、下限位盤呈中空狀，中部設有直徑相同的通孔；導向圓盤設有兩個，沿所述推進圓盤的上下端面對稱設置，導向圓盤的上下兩側對應設有上限位盤和下限位盤；所述上限位盤、導向圓盤、推進圓盤以及下限位盤由上至下疊加組合后，中心的通孔形成用于采摘果蔬的通道；所述推進圓盤側面設有外圈齒輪，表面開設多個貫穿的導向槽，所述導向槽呈螺旋狀均勻分布于推進圓盤內；所述導向圓盤側面設有波浪形支撐槽，導向圓盤與推進圓盤相接的端面上設置有與導向槽對應的徑向槽，沿導向圓盤的表面均勻分布；所述機械手通過導向槽固定設于導向圓盤與推進圓盤之間，所述推進圓盤旋轉時，機械手的夾持面可在通道內做徑向往復運動；

所述旋轉驅動單元包括直流電機、主動齒輪以及電機固定座，所述主動齒輪通過平鍵與直流電機連接，主動齒輪與推進圓盤的外圈齒輪相嚙合；主動齒輪與直流電機之間設有電機固定座，所述直流電機通過螺栓固定連接于電機固定座下部；所述電機固定座的一側通過調節螺栓與下限位盤的外側固定連接，所述調節螺栓用于調節主動齒輪與外圈齒輪嚙合的松緊度；

所述扭矩控制單元固定設于限位盤側面用于限制導向圓盤的旋轉，包括球形銷、彈簧、彈簧支撐座以及旋轉螺母；所述上、下限位盤的側面設有安裝孔，旋轉螺母穿過彈簧支撐座并嵌入所述安裝孔中，所述球形銷一側的球面與導向圓盤的波浪形支撐槽接觸，另一側與彈簧連接；所述彈簧套接于旋轉螺母的旋轉軸上，所述旋轉螺母向內旋轉時，彈簧向內壓縮并控制球形銷向波浪形支撐槽的端面壓緊；