專利名稱：欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種末端執(zhí)行器裝置，尤其是涉及一種欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器
>J-U ρ α 裝直。
背景技術(shù)：
果蔬采摘作業(yè)是果蔬生產(chǎn)中最耗時、最費力的一個環(huán)節(jié)。為降低成本，提高勞動效率，果蔬采摘的自動化成為亟待解決的問題。目前末端執(zhí)行器都需要單獨動力源，多個動力設(shè)備協(xié)調(diào)作業(yè)，不僅使得末端執(zhí)行器機構(gòu)臃腫、自身過重，大大降低可采摘重量，產(chǎn)品可靠性不好保證。目前在國內(nèi)外對果蔬采摘機械手末端執(zhí)行器研究重點轉(zhuǎn)移到欠驅(qū)動式手指，欠驅(qū)動手指是指驅(qū)動器的數(shù)目少于關(guān)節(jié)自由度的數(shù)目，欠驅(qū)動機械手具有簡化控制、減輕重量、降低能耗及降低制作成本等優(yōu)點，正因為它經(jīng)濟而且使裝置機器更加輕便，因此受到研究者的青睞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器裝置，是一套用于果蔬采摘的欠驅(qū)動機械手爪，整個末端執(zhí)行器只采用一個電動機進行驅(qū)動，且以限制采摘接觸力為目標(biāo)進行設(shè)計。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括結(jié)構(gòu)相同的三個手指，傳動機構(gòu)，三塊接觸板，三根連桿，驅(qū)動桿和轉(zhuǎn)動盤；每個手指具有三個關(guān)節(jié)，分別為手指第一關(guān)節(jié)，手指第二關(guān)節(jié)，手指第三關(guān)節(jié)；手指第一關(guān)節(jié)的一端互成120度均勻固定安裝在轉(zhuǎn)動盤上，第一連桿的一端與手指第二關(guān)節(jié)鉸接，第一連桿的另一端與驅(qū)動桿的一端鉸接，驅(qū)動桿的另一端與傳動機構(gòu)連接；手指第二關(guān)節(jié)外側(cè)內(nèi)壁的底座與扇形齒輪的手柄鉸接，第一齒輪與扇形齒輪嚙合，第一齒輪通過連接桿與手指第三關(guān)節(jié)底端連接，手指第二關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)外壁的底座設(shè)有滑塊，滑塊與接觸板中心軸連接，接觸板中心軸與扇形齒輪的手柄鉸接，扇形齒輪的手柄與手指第二關(guān)節(jié)外側(cè)內(nèi)壁間設(shè)有彈簧，接觸板朝向中心一側(cè)設(shè)有力傳感器。所述的傳動機構(gòu)為雙向直線步進電機，雙向直線步進電機主軸與驅(qū)動桿的另一端連接。所述的傳動機構(gòu)包括步進電機、主動錐齒輪、從動錐齒輪、第二齒輪和齒條；步進電機同軸裝有主動錐齒輪和第二齒輪，第二齒輪與安裝在驅(qū)動桿上的齒條嚙合，從動錐齒輪與套在轉(zhuǎn)動盤孔中并與轉(zhuǎn)動盤底面固接。所述的傳動機構(gòu)包括步進電機、第一電磁離合器片、第二電磁離合器片和電磁絲杠桿；步進電機主軸上裝有第二電磁離合器片和電磁絲杠，電磁絲杠上的第一電磁離合器片與驅(qū)動桿固接，電磁絲杠與驅(qū)動桿螺紋連接。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明運用一個電機驅(qū)動三個爪，三個爪的動作一致，使用盤類裝置安裝，電機驅(qū)動桿作移動和轉(zhuǎn)動兩自由度，轉(zhuǎn)動移動可分開運行也可同時運行，驅(qū)動機械手爪所完成的抓取動作。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，運動靈活，安全可靠且成本低廉，可用于果蔬采摘作業(yè)，配合機器人其他裝置實現(xiàn)高效高可靠性的采摘作業(yè)。


圖I是機械手末端執(zhí)行器裝配圖。圖2是圖I中I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)放大圖。圖3是維齒輪-齒條傳動圖。圖4是圖3的右視圖。圖5是是絲杠-離合器傳動圖。圖中1、手指第一關(guān)節(jié)，2、手指第二關(guān)節(jié)，3、、手指第三關(guān)節(jié)，4、雙向直線步進電機，5、接觸板，6、鉸鏈，7、第一連桿，8、驅(qū)動桿，9、轉(zhuǎn)動盤，10、彈簧，11、第二連桿，12、滑塊，13、底座，14、扇形齒輪，15第一齒輪，16、主動錐齒輪，17、從動錐齒輪，18、齒條，19、第二齒輪，20、步進電機，21、第一電磁離合器片，22、第二電磁離合器片，23、電磁絲杠，24、力傳感器，25、抓取物。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對給本發(fā)明作進一步的說明。如圖I、圖2所示，本發(fā)明包括結(jié)構(gòu)相同的三個手指，傳動機構(gòu)，三塊接觸板5，三根連桿7，驅(qū)動桿8和轉(zhuǎn)動盤9 ;每個手指具有三個關(guān)節(jié)，分別為手指第一關(guān)節(jié)1，手指第二關(guān)節(jié)2，手指第三關(guān)節(jié)3 ;手指第一關(guān)節(jié)I的一端互成120度均勻固定安裝在轉(zhuǎn)動盤9上，第一連桿7的一端與手指第二關(guān)節(jié)2鉸接，第一連桿7的另一端與驅(qū)動桿8的一端鉸接，驅(qū)動桿8的另一端與傳動機構(gòu)連接；手指第二關(guān)節(jié)2外側(cè)內(nèi)壁的底座與扇形齒輪14的手柄鉸接，第一齒輪15與扇形齒輪14嚙合，第一齒輪15通過連接桿與手指第三關(guān)節(jié)3底端連接，手指第二關(guān)節(jié)2內(nèi)側(cè)外壁的底座設(shè)有滑塊12，滑塊12與接觸板5中心軸連接，接觸板5中心軸與扇形齒輪14的手柄鉸接，扇形齒輪14的手柄與手指第二關(guān)節(jié)2外側(cè)內(nèi)壁間設(shè)有彈簧10，接觸板5朝向中心一側(cè)設(shè)有傳感器24。
如圖I所示，其傳動機構(gòu)為雙向直線步進電機4，雙向直線步進電機4主軸與驅(qū)動桿8的另一端連接。如圖3、圖4所示，其傳動機構(gòu)包括步進電機20、主動錐齒輪16、從動錐齒輪17、第二齒輪19和齒條18 ;步進電機20同軸裝有主動錐齒輪16和第二齒輪19，第二齒輪19與安裝在驅(qū)動桿8上的齒條18嚙合，從動錐齒輪17與套在轉(zhuǎn)動盤9孔中并與轉(zhuǎn)動盤9底面固接。如圖5所不,其傳動機構(gòu)包括步進電機20、第一電磁離合器片21、第二電磁離合器片22和電磁絲杠桿23 ;步進電機20主軸上裝有第二電磁離合器片22和電磁絲杠23，電磁絲杠23上的第一電磁離合器片21與驅(qū)動桿8固接，電磁絲杠23與驅(qū)動桿8螺紋連接。如圖I、圖2所示驅(qū)動方案是
驅(qū)動桿8在雙向直線步進電機4的直線運動驅(qū)動下，作直線移動帶動第一連桿7運動，第一連桿7帶動手指第二關(guān)節(jié)2和手指第三關(guān)節(jié)3相向運動，使手指閉攏，做夾持果蔬的動作。當(dāng)接觸板5接觸果蔬時果蔬對接觸板5有力的作用，推動接觸板5的滑塊12運動?；瑝K12運動帶動第二連桿11運動，引起安裝在手指第二關(guān)節(jié)2內(nèi)的扇形齒輪14轉(zhuǎn)動，帶動與之嚙合的第一齒輪15運動，與第一齒輪15固接的三個手指第三關(guān)節(jié)3相向運動，繼續(xù)夾持果蔬。在接觸板5表面裝有力傳感器24，當(dāng)力達到要求值時將信號反饋給雙向直線步進電機10，雙向直線步進電機10停止直線移動，使整個夾持動作停止。然后雙向直線步進電機10轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)動盤9轉(zhuǎn)動，三個手指帶動被抓果蔬轉(zhuǎn)動，果蔬被扭下，完成摘取動作。雙向直線步進電動機10是直線運動+轉(zhuǎn)動一體化的步進電機，可以實現(xiàn)往復(fù)直線運動和轉(zhuǎn)動，可以滿足要求。如圖3、圖4所示的驅(qū)動方案是
步進電機20驅(qū)動同軸的主動錐齒輪16和第二齒輪19轉(zhuǎn)動，第二齒輪19與安裝在驅(qū)動桿8的齒條18嚙合，帶動驅(qū)動桿8移動；同時主動錐齒輪16帶動從動錐齒輪17轉(zhuǎn)動，從動錐齒輪17與轉(zhuǎn)動盤9固接，轉(zhuǎn)動盤9轉(zhuǎn)動，機械手爪抓緊果蔬同時轉(zhuǎn)動果蔬以使果梗被扭斷，實現(xiàn)果蔬與果樹分離。如圖5所示的驅(qū)動方案是· 步進電機20帶動電磁絲杠23轉(zhuǎn)動，電磁絲杠23帶動與第一電磁離合器片21固接的驅(qū)動桿8作直線移動。第二電磁離合器片22安裝在絲杠的非螺紋端。當(dāng)接觸板5表面的力傳感器測得的夾持力達到要求值時，將信號送給電磁離合器21、22，離合器閉合，驅(qū)動桿8停止移動，夾持動作停止，步進電機20轉(zhuǎn)動只帶動轉(zhuǎn)動盤9轉(zhuǎn)動，三個手指帶動被抓果蔬轉(zhuǎn)動，使果蔬被扭下完成摘取動作。
權(quán)利要求
1.一種欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器裝置，其特征在于包括結(jié)構(gòu)相同的三個手指，傳動機構(gòu)，三塊接觸板(5)，三根連桿(7)，驅(qū)動桿(8)和轉(zhuǎn)動盤(9);每個手指具有三個關(guān)節(jié)，分別為手指第一關(guān)節(jié)(I )，手指第二關(guān)節(jié)(2)，手指第三關(guān)節(jié)(3);手指第一關(guān)節(jié)(I)的一端互成120度均勻固定安裝在轉(zhuǎn)動盤(9)上，第一連桿(7)的一端與手指第二關(guān)節(jié)(2)鉸接，第一連桿(7)的另一端與驅(qū)動桿(8)的一端鉸接，驅(qū)動桿(8)的另一端與傳動機構(gòu)連接；手指第二關(guān)節(jié)(2)外側(cè)內(nèi)壁的底座與扇形齒輪(14)的手柄鉸接，第一齒輪(15)與扇形齒輪(14)嚙合，第一齒輪(15)通過連接桿與手指第三關(guān)節(jié)(3)底端連接，手指第二關(guān)節(jié)(2)內(nèi)側(cè)外壁的底座設(shè)有滑塊(12)，滑塊(12)與接觸板(5 )中心軸連接，接觸板(5 )中心軸與扇形齒輪(14)的手柄鉸接，扇形齒輪(14)的手柄與手指第二關(guān)節(jié)(2)外側(cè)內(nèi)壁間設(shè)有彈簧(10)，接觸板(5)朝向中心一側(cè)設(shè)有力傳感器(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的傳動機構(gòu)為雙向直線步進電機(4)，雙向直線步進電機(4)主軸與驅(qū)動桿(8 )的另一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的傳動機構(gòu)包括步進電機(20)、主動錐齒輪(16)、從動錐齒輪(17)、第二齒輪(19)和齒條(18);步進電機(20)同軸裝有主動錐齒輪(16)和第二齒輪(19)，第二齒輪(19)與安裝在驅(qū)動桿(8 )上的齒條(18 )嚙合，從動錐齒輪(17 )與套在轉(zhuǎn)動盤(9 )孔中并與轉(zhuǎn)動盤(9 )底面固接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的傳動機構(gòu)包括步進電機(20)、第一電磁離合器片(21)、第二電磁離合器片(22)和電磁絲杠桿(23);步進電機(20)主軸上裝有第二電磁離合器片(22)和電磁絲杠(23)，電磁絲杠(23)上的第一電磁離合器片(21)與驅(qū)動桿(8)固接，電磁絲杠(23)與驅(qū)動桿(8)螺紋連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種欠驅(qū)動采摘機械手末端執(zhí)行器裝置。包括結(jié)構(gòu)相同的三個手指，傳動機構(gòu)，三塊接觸板，三根連桿，驅(qū)動桿和轉(zhuǎn)動盤；每個手指具有三個關(guān)節(jié)，手指第一關(guān)節(jié)的一端均勻安裝在轉(zhuǎn)動盤上，每個手指都裝有接觸板。具體工作原理是驅(qū)動桿在電機的驅(qū)動下移動，通過連桿帶動3個手指相向運動閉攏，當(dāng)手指上的接觸板接觸到果蔬時，果蔬會推動接觸板滑動，驅(qū)動手指第二關(guān)節(jié)內(nèi)部不完全齒輪運動，與之嚙合的齒輪帶動手指第三關(guān)節(jié)運動，接觸板表面的力傳感器測試到預(yù)定的抓取力時，將信號反饋給電機，控制驅(qū)動桿停止移動，電機再驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)果蔬采摘。本發(fā)明可用于果蔬采摘作業(yè)，配合機器人其他裝置實現(xiàn)高效高可靠性的采摘作業(yè)。
文檔編號A01D46/00GK102729256SQ201210217928
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者俞亞新, 張飛, 楊遠淵, 林佳輝 申請人:浙江理工大學(xué)