[發明專利]一種自適應的多連桿式三爪采摘機械手

有效

• 申請號: 202010881073.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN111958625B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 鮑晟;賀一民;馬書根;袁建軍;賈文川
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;A01D46/30
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 趙天真

一種自適應的多連桿式三爪采摘機械手，包括外殼、抓取機構、剪切機構、驅動機構Ⅰ和驅動機構Ⅱ；抓取機構由弧形球體結構和三組沿外殼軸線圓周均勻分布的連桿夾爪機構組成，連桿夾爪機構裝在弧形球體結構與外殼之間；弧形球體結構為連桿夾爪機構提供弧線滑動約束，外殼為連桿夾爪機構提供直線滑動和固定點旋轉約束，驅動機構Ⅰ用于驅使三組連桿夾爪機構沿外殼徑向方向同時向內或向外運動；三組沿外殼軸線圓周均勻分布的剪切機構分別裝在三組連桿夾爪機構上，從而在抓取機構抓取果實后，對果柄進行剪切。本發明結構簡單、制造成本低，在采摘果實時，不僅能夠自適應果實形狀和大小，還能在抓取果實時，同時對果柄進行剪切，應用范圍廣，工作效率高。

技術領域

本發明涉及水果采摘領域，特別是一種自適應的多連桿式三爪采摘機械手。

背景技術

隨著生活水平的提高，人們對飲食質量和營養搭配提出了更高的要求，其中對水果的需求量日益增大，而水果采摘工作一直是一個勞動密集型產業，工作環境差，采摘效率低。

使用采摘機器人等機械化設備代替人工，是行業發展的趨勢，但水果的形狀大小往往并不統一，因此要求采摘機械手可以適應不同形狀和尺寸的水果并剪斷果柄，以擴大采摘機械手的應用范圍。而且采摘機械手使用場景通常并不理想，所以要求采摘機械手結構簡單輕便，制造成本低。

目前大多采摘機械手只能采摘類球狀的果實，且無法自適應果實的形狀和大小，結構通常過于復雜。

授權公告號為CN107750638B、名稱為“一種半自動三爪采摘裝置”的中國發明專利，其由機體、采摘執行裝置、水果輸送裝置、控制器組成，具有水果采摘和收集的功能，其中手爪部分由電機控制對果實進行抓取。由于手指部分雖是三爪，但為單節剛體的杠桿結構，自適應性不夠好，機構不夠靈活，而且該裝置沒有剪切機構，主要通過對果實的拉拽或扭動將果實摘下，容易傷到果實。

公開號為CN109105001A、名稱為“一種香梨采摘機器人末端執行器及采摘方法”的中國發明專利，其由電機、傳動機構、安裝支架、刀架組成。該執行器先通過吸盤對香梨固定，然后利用弧面刃對果柄進行切割；但該執行器若要對香梨包裹，需要先張開較大的傾角，占用空間較大，而且弧面刃為單節剛體，且弧面刃剪切位置固定，對果實的自適應性不夠好。

公開號為CN102441892A、名稱為“一種果蔬采摘欠驅動機械手爪”的中國發明專利，其由機架、驅動傳動機構和手指機構組成，屬于一個欠驅動機構。工作時，使用一個電機帶動9自由度的手指機構運動，通過扭簧作為限制機構以及在手爪上安裝接觸力傳感器，實現對果蔬的自適應抓取；但其結構復雜，多傳感器和欠驅動機構使得控制難度增加且控制不準確，并且該手爪只有抓取功能，沒有剪切功能，手爪無法實現完整的采摘動作。

綜上所述，現有的采摘機械手結構普遍比較復雜，導致制造成本高，而且對果實不同的形狀和大小的適應性較差或者實現起來較復雜。為了解決果實采摘機械手大批量生產應用的問題，亟待需要一種結構簡單、制造成本低、適應性好、控制簡單、運行穩定的果實采摘機械手。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種結構簡單、制造成本低的自適應的多連桿式三爪采摘機械手，其在采摘果實時，不僅能夠自適應果實的形狀和大小，還能在抓取果實時，同時對其果柄進行剪切，從而完成果實的自動化采摘。