一種蘋(píng)果采摘機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種農(nóng)產(chǎn)品采摘機(jī)械手，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]2013年中國(guó)果園播種面積為1113.95萬(wàn)公頃，水果總產(chǎn)量2億噸。果品采摘作業(yè)量，約占果品生產(chǎn)作業(yè)量的50%。而且為了保護(hù)果品質(zhì)量，必須做到適時(shí)采摘。目前，我國(guó)的果品采摘基本靠人工，隨著中國(guó)社會(huì)城鎮(zhèn)化、老齡化進(jìn)程，勞動(dòng)力成本大幅提升，使得果品采摘成本急劇攀升。人工采摘過(guò)程中，由于體力下降，身體疲勞等因素，會(huì)對(duì)果品表面品質(zhì)有一定損傷，間接提升采摘成本。采摘成本提升，最終會(huì)抬升果品價(jià)格，影響果品銷(xiāo)售。果品采摘是勞動(dòng)密集型作業(yè)。對(duì)于家庭種植的、少量的采摘作業(yè)，人工還可以完成，但對(duì)規(guī)?；⒐麍@化種植的采摘，如果還是由人工進(jìn)行的話，就很難適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要。由于果品采摘對(duì)象的復(fù)雜性、工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)性，目前國(guó)內(nèi)的采摘自動(dòng)化程度仍然很低，使得果農(nóng)的勞動(dòng)生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)環(huán)境惡劣。因此，發(fā)展自動(dòng)化收獲技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)自動(dòng)化采摘裝置，對(duì)目前的果業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的提升，是有積極意義的。
[0003]傳統(tǒng)機(jī)械手末端執(zhí)行器，大都采用工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路，比較規(guī)整，可靠性高，但成本也高，維修、保養(yǎng)需要專(zhuān)業(yè)人士，而農(nóng)產(chǎn)品采摘具有時(shí)效性，對(duì)維修、保養(yǎng)的簡(jiǎn)單、時(shí)效性要求比較高，本發(fā)明的采摘機(jī)械手，可以在果品采摘環(huán)節(jié)，高效、低成本采摘水果，使果品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種蘋(píng)果采摘機(jī)械手，以適應(yīng)高效、快捷的果品采摘，同時(shí)維修、保養(yǎng)簡(jiǎn)單，能減輕果農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種蘋(píng)果采摘機(jī)械手，包括末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器通過(guò)腕關(guān)節(jié)翻滾電機(jī)、齒條與手腕連接，所述手腕通過(guò)腕關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)電機(jī)、腕關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)軸與小臂連接，所述小臂通過(guò)肘關(guān)節(jié)軸、肘關(guān)節(jié)電機(jī)與大臂相連，所述大臂通過(guò)肩關(guān)節(jié)軸、肩關(guān)節(jié)端蓋、肩關(guān)節(jié)電機(jī)與立柱連接，所述立柱通過(guò)凸臺(tái)、腰關(guān)節(jié)大齒輪、腰關(guān)節(jié)小齒輪、腰關(guān)節(jié)電機(jī)與底座連接。
[0006]所述腰關(guān)節(jié)電機(jī)固定在底座上，通過(guò)腰關(guān)節(jié)小齒輪、腰關(guān)節(jié)大齒輪的嚙合，帶動(dòng)立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，使得末端執(zhí)行器，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象坐標(biāo)，左右方向快速調(diào)整。
[0007]所述肩關(guān)節(jié)電機(jī)固定在立柱上，帶動(dòng)大臂轉(zhuǎn)動(dòng)，使得采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象坐標(biāo)，高低方向快速調(diào)整。
[0008]所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)固定在大臂上，帶動(dòng)小臂上下俯仰，使末端執(zhí)行器上下俯仰，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象坐標(biāo)，高低方向微調(diào)。
[0009]所述腕關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)電機(jī)固定在小臂上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)，使末端執(zhí)行器左、右偏轉(zhuǎn)，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象抓取坐標(biāo)，左右微調(diào)。
[0010]所述末端執(zhí)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(guò)左銷(xiāo)、右銷(xiāo)分別與左杠桿、右杠桿中部連接，左杠桿、右杠桿上部通過(guò)鉚釘與連接板連接，下部分別通過(guò)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(guò)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(guān)節(jié)翻滾電機(jī)連接；所述左、右手爪，呈上寬下窄梯形，且相向?qū)ΨQ(chēng)放置，增大了與采摘對(duì)象的接觸面積，內(nèi)側(cè)分別粘接左、右橡膠墊，減少作業(yè)對(duì)象的破損率。
[0011]所述夾緊電機(jī)通過(guò)齒條驅(qū)動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)左、右杠桿動(dòng)作，使左、右手爪開(kāi)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)對(duì)象的抓取。
[0012]所述腕關(guān)節(jié)翻滾電機(jī)固定在手腕上，與齒條連接，驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)，擰斷作業(yè)對(duì)象果梗，實(shí)現(xiàn)采摘。
[0013]所述末端執(zhí)行器左、右杠桿中，開(kāi)設(shè)有滑槽，左、右銷(xiāo)分別插在滑槽里并與手爪支架固連。
[0014]按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，本裝置具有5個(gè)自由度，腰關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)腰關(guān)節(jié)小齒輪、腰關(guān)節(jié)大齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)立柱旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)左右方向坐標(biāo)快速調(diào)整；肩關(guān)節(jié)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)大臂旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)上下方向坐標(biāo)快速調(diào)整；肘關(guān)節(jié)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)小臂旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)上下方向坐標(biāo)微調(diào)；腕關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)，使末端執(zhí)行器做左右偏轉(zhuǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)左右方向坐標(biāo)微調(diào)；腕關(guān)節(jié)翻滾電機(jī)驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器做旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)果實(shí)采摘；夾緊電機(jī)通過(guò)正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)杠桿使手爪開(kāi)合，實(shí)現(xiàn)果實(shí)抓??；本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便靈活，制作成本低廉，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、快捷。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的蘋(píng)果采摘機(jī)械手立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的蘋(píng)果采摘機(jī)械手俯視圖；
圖3為本發(fā)明的蘋(píng)果采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器機(jī)構(gòu)圖；
圖4為本發(fā)明的蘋(píng)果采摘機(jī)械手底座剖視圖；
圖5為本發(fā)明的蘋(píng)果采摘機(jī)械手手肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0017]參見(jiàn)圖1、圖2，一種采摘機(jī)械手，包括末端執(zhí)行器7，所述末端執(zhí)行器7，通過(guò)腕關(guān)節(jié)翻滾電機(jī)，18、齒條20，與手腕6連接，所述手腕6，通過(guò)腕關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)電機(jī)15、腕關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)軸16，與小臂5連接，所述小臂5，通過(guò)肘關(guān)節(jié)軸11、肘關(guān)節(jié)電機(jī)12與大臂4相連，所述大臂4，通過(guò)肩關(guān)節(jié)軸26、肩關(guān)節(jié)端蓋27、肩關(guān)節(jié)電機(jī)22與立柱3連接，所述立柱3，通過(guò)凸臺(tái)2、腰關(guān)節(jié)大齒輪25、腰關(guān)節(jié)小齒輪24、腰關(guān)節(jié)電機(jī)8與底座I連接；
參見(jiàn)圖4，所述腰關(guān)節(jié)電機(jī)8固定在底座I上，通過(guò)腰關(guān)節(jié)小齒輪24、腰關(guān)節(jié)大齒輪25的嚙合，帶動(dòng)立柱3轉(zhuǎn)動(dòng)，使得末端執(zhí)行器7，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象坐標(biāo)，左右方向快速調(diào)整。
[0018]參見(jiàn)圖5，所述肩關(guān)節(jié)電機(jī)22，固定在立柱3上，帶動(dòng)大臂4轉(zhuǎn)動(dòng)，使得采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器7，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象坐標(biāo)，高低方向快速調(diào)整。
[0019]參見(jiàn)圖2，所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)12固定在大臂4上，帶動(dòng)小臂5上下俯仰，使末端執(zhí)行器I上下俯仰，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象坐標(biāo)，高低方向微調(diào)。
[0020]所述腕關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)電機(jī)15固定在小臂5上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)手腕6轉(zhuǎn)動(dòng)，使末端執(zhí)行器7左、右偏轉(zhuǎn)，能根據(jù)作業(yè)對(duì)象坐標(biāo)，左右微調(diào)。
[0021 ] 參見(jiàn)圖3，所述齒輪702，固定在齒輪固定板701上，所述齒輪固定板701，由固定板螺釘704，固定在手爪支架708上，所述手爪支架708，通過(guò)左銷(xiāo)7101、右銷(xiāo)7102，分別與左杠桿7121、右杠桿7122的中部連接，所述左杠桿7121、右杠桿7122，上部通過(guò)鉚