一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，主要由手指、手掌、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)組成，手指位于手掌上方，傳動(dòng)系統(tǒng)位于手掌內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于手掌下部，檢測(cè)系統(tǒng)包括應(yīng)變片和編碼器，應(yīng)變片位于手指與手掌上表面，編碼器位于電機(jī)安裝座上。整個(gè)機(jī)械手由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一根手指最終由一根腱繩導(dǎo)出，由一根腱繩通過拉伸實(shí)現(xiàn)手指的彎曲與伸直，一根手指固定在手掌上，另外兩根手指可以人工調(diào)節(jié)在手掌上的方位，實(shí)現(xiàn)手指之間的不同角度抓取，手掌貼有應(yīng)變片以感應(yīng)受力的大小，根據(jù)所設(shè)定的受力邊界條件，可以很好地避免因?yàn)閵A持力過大造成果蔬的破壞。
【專利說明】一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種人工調(diào)節(jié)式多種類采摘機(jī)械手，特別是一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng) 果蔬采摘機(jī)械手，屬于農(nóng)業(yè)收獲設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，在農(nóng)作物的收獲過程中所耗費(fèi)的人力物力也日益增多，相 對(duì)于勞動(dòng)力的減少，收貨方面所面臨的壓力越來越大，為了提高農(nóng)作物的收貨效率，減少農(nóng) 民的工作量，近幾十年我國大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械，因此，農(nóng)作物的收貨方式越來越多樣化，以 機(jī)械方式代替人工收貨成為了智能機(jī)器人發(fā)展的主要方向，到目前為止，各種各樣的農(nóng)業(yè) 機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，很多產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際工作中，不過，同樣也存在著許多難以解決的問 題，農(nóng)業(yè)收貨并沒有實(shí)現(xiàn)真正的機(jī)械化，因?yàn)楣叩男螤畲笮〔灰?，種類不同造成表面的硬 度也不相同，而現(xiàn)有的采摘機(jī)械手只能針對(duì)單一的果蔬進(jìn)行采摘，并且只能采摘同一種水 果，如果想要采摘不同種類的果蔬，就需要更換不同的末端執(zhí)行器，這樣就大大降低了采摘 效率，而且末端執(zhí)行器的成本通常都比較高，農(nóng)民朋友承擔(dān)不了如此高昂的成本，因此不便 于推廣，其次，現(xiàn)在的采摘機(jī)械手在采摘過程中容易損傷果實(shí)，造成了大量的浪費(fèi)，降低了 農(nóng)民的收入，再一個(gè)農(nóng)民在操作過程中由于知識(shí)水平有限，更換機(jī)械手比較困難，不利于工 作的連續(xù)進(jìn)行。因此，開發(fā)一種能夠用同一種機(jī)械裝置采摘多種不同大小不同形狀且采摘 過程中不易損壞果蔬的機(jī)械手是很有必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的
[0004] 本實(shí)用新型提供一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，是可以采摘不同種類形狀果 蔬的機(jī)械手，其目的是解決采摘單一，容易損壞果蔬的問題。
[0005] 技術(shù)方案
[0006] -種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，主要由手指、手掌、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢 測(cè)系統(tǒng)組成，其特征在于：手指位于手掌上方，手指與手掌之間通過沉頭螺釘固定，傳動(dòng)系 統(tǒng)位于手掌內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于手掌下部，檢測(cè)系統(tǒng)包括應(yīng)變片和編碼器，應(yīng)變片位于手指 與手掌上表面，編碼器位于電機(jī)安裝座上；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)、減速器、相互嚙合的直齒大 齒輪和直齒小齒輪；電機(jī)與減速器固定于電機(jī)安裝座上；直齒大齒輪固定在減速器輸出軸 上，直齒小齒輪固定在編碼器輸出軸上；傳動(dòng)系統(tǒng)包括錐齒輪、傳動(dòng)軸、滑輪、腱繩、滾輪； 錐齒輪包括互相嚙合的大錐齒輪與小錐齒輪，大錐齒輪固定于減速器輸出軸上，小錐齒輪 固定于傳動(dòng)軸上；傳動(dòng)軸固定于手掌內(nèi)部，滑輪套在圓環(huán)上，滾輪固定于手指關(guān)節(jié)中，傳動(dòng) 軸、滑輪與滾輪之間通過腱繩依次連接。
[0007] 手指包括第一手指、第二手指和第三手指，每根手指均包括上指、下指和指根塊， 上指與下指通過螺桿和螺母連接在一起，并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下指與指根塊通過螺桿和螺母 連接在一起，并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；上指與下指之間的螺桿的軸上套有一個(gè)小滾輪，小滾輪上裝 有小滾輪凸塊，小滾輪凸塊插在上指的凹槽中，小滾輪上設(shè)有兩個(gè)能夠同時(shí)纏繞第一腱繩 與第二腱繩的繞線凹槽；指根塊與下指之間的螺桿的軸上套有大滾輪，大滾輪上設(shè)有兩個(gè) 能夠同時(shí)纏繞第一腱繩與第二腱繩的繞線凹槽；下指內(nèi)部開有兩個(gè)通孔：第二腱孔和拉簧 孔，第一腱繩穿過第二腱孔，拉簧孔內(nèi)放置有拉簧，拉簧的兩端分別連接穿入拉簧孔內(nèi)的兩 段第二腱繩；指根塊通過沉頭螺釘連接在上手掌與下手掌之間。
[0008] 每根手指上的腱繩為兩根分別為：第一腱繩和第二腱繩，第一腱繩的A端通過第 一腱孔穿進(jìn)指根塊，經(jīng)由大滾輪與下指內(nèi)側(cè)的空隙穿過第二腱孔，順時(shí)針繞過小滾輪的左 側(cè)繞線凹槽，繞一圈后再穿過之前的第二腱孔到達(dá)大滾輪，逆時(shí)針繞過大滾輪的繞線凹槽， 并將B端固定在大滾輪上面；第二腱繩的C端逆時(shí)針繞過大滾輪的另一個(gè)繞線凹槽，固定在 大滾輪上，第二腱繩的D端連接拉簧，拉簧位于拉簧孔中，拉簧的另一端連接另一段第二腱 繩的E端，第二腱繩的F端繞小滾輪的另一個(gè)繞線凹槽順時(shí)針纏繞一圈，然后固定在小滾輪 上。
[0009] 手掌包括上手掌、下手掌、下手掌筒，上手掌與下手掌的邊界圓周面開有沉頭孔， 在圓周的一邊設(shè)有一個(gè)定位沉頭孔，與定位沉頭孔相對(duì)的另一邊上設(shè)有多個(gè)角度設(shè)置沉頭 孔，第二手指通過指根塊固定在定位沉頭孔上，第一手指和第三手指通過指根塊固定在任 意一個(gè)角度設(shè)置沉頭孔中；上手掌和下手掌之間開有使第一腱繩能夠伸進(jìn)下手掌筒中的通 槽和通孔，下手掌筒內(nèi)下手掌的底部設(shè)有兩個(gè)固定塊，兩個(gè)固定塊之間套設(shè)有圓環(huán)，圓環(huán)被 兩個(gè)固定塊分隔成兩個(gè)半圓，一個(gè)半圓上套有第一滑輪，另一個(gè)半圓上套有第二滑輪和第 三滑輪，各滑輪均能夠沿圓環(huán)移動(dòng)或圍繞圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010] 下手掌筒的側(cè)壁上通過螺釘固定有側(cè)蓋，傳動(dòng)軸通過軸承定位固定在側(cè)蓋上；傳 動(dòng)軸中央開有凹槽，凹槽一邊安裝有小錐齒輪，小錐齒輪通過鍵槽上的鍵固定在傳動(dòng)軸上， 使傳動(dòng)軸能夠隨著錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，與小錐齒輪相嚙合的大錐齒輪位于傳動(dòng)軸的正下 方，大錐齒輪通過鍵固定在減速器輸出軸上；減速器固定在電機(jī)安裝座中心上，編碼器固定 在電機(jī)安裝座一側(cè)，減速器輸出軸與編碼器輸出軸在電機(jī)安裝座的內(nèi)側(cè)分別安裝直齒大齒 輪和直齒小齒輪，直齒大齒輪與直齒小齒輪互相嚙合；電機(jī)安裝座通過緊定螺釘固定在下 手掌筒的下端面，通過定位板與定位孔實(shí)現(xiàn)定位。
[0011] 優(yōu)點(diǎn)及效果
[0012] 本實(shí)用新型提出了一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效 果：
[0013] 本實(shí)用新型可以用同一個(gè)機(jī)械手采摘不同大小，不同表面柔軟度，不同種類的果 蔬，當(dāng)三手指間隔角度相同時(shí)可以采摘蘋果，柑橘，西紅柿等球狀果蔬，將兩手指向兩邊移 動(dòng)到接近平行時(shí)，可以采摘黃瓜，茄子等長條狀果蔬，整個(gè)裝置只用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用的 部件輕便耐用，大大降低了成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型總體正視圖；
[0015] 圖2是本實(shí)用新型的手指整體示意圖；
[0016] 圖3是本實(shí)用新型的手指示意圖；
[0017] 圖4是圖3的剖視圖；
[0018] 圖5是本實(shí)用新型手指示意圖；
[0019] 圖6是圖5的側(cè)剖視圖；
[0020] 圖7是本實(shí)用新型內(nèi)部裝配圖；
[0021 ] 圖8是本實(shí)用新型整體示意圖。
[0022] 附圖標(biāo)記說明
[0023] 1.電機(jī)，2.減速器，3.編碼器，4.電機(jī)安裝座，5.下手掌筒，6.沉頭螺釘，7.沉 頭孔，7-1.定位沉頭孔，7-2.角度設(shè)置沉頭孔，8.螺桿，9.螺母，10.緊定螺釘，11.側(cè)蓋， 12.螺釘，13.下手掌，14.上手掌，15.指根塊，16.大滾輪，17.下指，18.小滾輪，19.上指， 20.大滾輪凸塊，21.第一手指，22.第二手指，23.第三手指，24.編碼器輸出軸，25.減速 器輸出軸，26.大錐齒輪，27.小錐齒輪，28.凹槽，29.固定塊，30.第一滑輪，31.定位孔， 32.直齒小齒輪，33.定位板，34.直齒大齒輪，35.第一腱繩，36.軸承，37.第二滑輪，38.第 三滑輪，40.圓環(huán)，41.傳動(dòng)軸，42.第一腱孔，43.拉簧孔，44.小滾輪凸塊，45.拉簧，46.第 二腱繩，47.第二腱孔，48.應(yīng)變片，49.繞線凹槽。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 發(fā)明原理：
[0025] 本實(shí)用新型這種多果蔬無損式采摘機(jī)械手主要由手指、手掌、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 和檢測(cè)系統(tǒng)組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)連接減速器，共同固定在電機(jī)安裝座 上，減速器輸出軸固定有大錐齒輪，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速 器輸出軸上大錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，大錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)相嚙合的小錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)傳 動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)使腱繩向下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，大滾輪帶動(dòng)下指旋轉(zhuǎn)， 達(dá)到一定力后帶動(dòng)上指旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手指的彎曲。
[0026] 手指包括上指和下指、螺釘螺母、大滾輪、小滾輪、第一腱繩、第二腱繩、拉簧，上指 和下指用螺桿和螺母連接，腱繩繞過滾輪連接上下手指，第一腱繩的拉動(dòng)帶動(dòng)下指的旋轉(zhuǎn)， 進(jìn)而拉動(dòng)第二腱繩，拉動(dòng)到一定力后帶動(dòng)上指的旋轉(zhuǎn)。
[0027] 手掌上下面上開有多個(gè)沉頭孔，側(cè)面開有通槽與通孔，手指通過沉頭孔固定指根 塊，腱繩通過通槽與通孔深入下手掌內(nèi)部的滑輪中，三根腱繩繞過滑輪連接成一根纏繞在 橫軸的繞線輪上。
[0028] 檢測(cè)系統(tǒng)包括編碼器，通過大小直齒齒輪將編碼器輸出軸與減速器輸出軸連接在 一起，測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角，通過受力反饋來調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
[0029] 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明：
[0030] 如圖1-8中所示，本實(shí)用新型是一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，主要由手指、 手掌、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)組成，其特征在于：手指位于手掌上方，手指與手掌之 間通過沉頭螺釘6固定，傳動(dòng)系統(tǒng)位于手掌內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于手掌下部，檢測(cè)系統(tǒng)包括應(yīng) 變片48和編碼器3,應(yīng)變片48位于手指與手掌上表面，編碼器3位于電機(jī)安裝座4上；驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)1、減速器2、相互嚙合的直齒大齒輪34和直齒小齒輪32 ;電機(jī)1與減速器 2固定于電機(jī)安裝座4上；直齒大齒輪34固定在減速器輸出軸25上，直齒小齒輪32固定 在編碼器輸出軸24上；傳動(dòng)系統(tǒng)包括錐齒輪、傳動(dòng)軸41、滑輪、腱繩、滾輪；錐齒輪包括互相 嚙合的大錐齒輪26與小錐齒輪27,小錐齒輪27與大錐齒輪26安裝在下手掌13中心下方， 大錐齒輪26固定于減速器輸出軸25上，小錐齒輪27固定于傳動(dòng)軸41上；傳動(dòng)軸41固定 于手掌內(nèi)部，滑輪套在圓環(huán)40上，滾輪固定于手指關(guān)節(jié)中，傳動(dòng)軸、滑輪與滾輪之間通過腱 繩依次連接。
[0031] 手指包括第一手指21、第二手指22和第三手指23,每根手指均包括上指19、下指 17和指根塊15,上指19與下指17通過螺桿8和螺母9連接在一起，并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下指 17與指根塊15通過螺桿和螺母連接在一起，并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；滾輪分為大滾輪18和小滾 輪16,上指19與下指17之間的螺桿8的軸上套有一個(gè)小滾輪18,小滾輪18上裝有小滾輪 凸塊44,小滾輪凸塊44插在上指19的凹槽中，小滾輪18上設(shè)有兩個(gè)能夠同時(shí)纏繞第一腱 繩35與第二腱繩46的繞線凹槽49,通過轉(zhuǎn)動(dòng)小滾輪18使上指19產(chǎn)生角度變化；指根塊 15與下指17之間的螺桿的軸上套有大滾輪16,大滾輪16上面同樣設(shè)有兩個(gè)能夠同時(shí)纏繞 第一腱繩35與第二腱繩46的繞線凹槽49,通過轉(zhuǎn)動(dòng)大滾輪16使下指17產(chǎn)生角度變化；下 指17內(nèi)部開有兩個(gè)通孔：第二腱孔47和拉簧孔43,第一腱繩35穿過第二腱孔47,拉簧孔 43內(nèi)放置有拉簧45,拉簧45的兩端分別連接穿入拉簧孔43內(nèi)的兩段第二腱繩46 ;指根塊 15通過沉頭螺釘6連接在上手掌14與下手掌13之間。
[0032] 每根手指上的腱繩為兩根分別為：第一腱繩35和第二腱繩46,第一腱繩35的A端 通過第一腱孔42穿進(jìn)指根塊15,經(jīng)由大滾輪16與下指17內(nèi)側(cè)的空隙穿過第二腱孔47,順 時(shí)針繞過小滾輪18的左側(cè)繞線凹槽，繞一圈后再穿過之前的第二腱孔47到達(dá)大滾輪16， 逆時(shí)針繞過大滾輪16的繞線凹槽，并將B端固定在大滾輪16上面；第二腱繩46的C端逆 時(shí)針繞過大滾輪16的另一個(gè)繞線凹槽，固定在大滾輪16上，第二腱繩46的D端連接拉簧 45,拉簧45位于拉簧孔43中，拉簧45的另一端連接另一段第二腱繩46的E端，第二腱繩 46的F端繞小滾輪18的另一個(gè)繞線凹槽順時(shí)針纏繞一圈，然后固定在小滾輪18上，其余兩 根手指采用同樣的安裝方式。
[0033] 手掌包括上手掌14、下手掌13、下手掌筒5,上手掌14與下手掌13的邊界圓周面 開有沉頭孔7,用來定位手指，在圓周的一邊設(shè)有一個(gè)定位沉頭孔7-1，與定位沉頭孔7-1相 對(duì)的另一邊上設(shè)有多個(gè)角度設(shè)置沉頭孔7-2,第二手指22通過指根塊15固定在定位沉頭孔 7-1上不動(dòng)，第一手指21和第三手指23可以通過指根塊15隨意固定在任意一個(gè)角度設(shè)置 沉頭孔7-2中，以使各手指之間成不同的角度分布（即一根手指固定在手掌上，另外兩根手 指可以人工調(diào)節(jié)在手掌上的方位，實(shí)現(xiàn)手指之間的不同角度抓?。?；上手掌14和下手掌13 之間開有使第一腱繩35能夠伸進(jìn)下手掌筒5中的通槽和通孔，下手掌筒5內(nèi)下手掌13的 底部設(shè)有兩個(gè)固定塊29,兩個(gè)固定塊29之間套設(shè)有圓環(huán)40,圓環(huán)40被兩個(gè)固定塊29分隔 成兩個(gè)半圓，一個(gè)半圓上套有第一滑輪30,另一個(gè)半圓上套有第二滑輪37和第三滑輪38， 各滑輪均能夠沿圓環(huán)40移動(dòng)或圍繞圓環(huán)40轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0034] 下手掌筒5的側(cè)壁上通過螺釘12固定有側(cè)蓋11，傳動(dòng)軸41通過軸承36定位固 定在側(cè)蓋11上；傳動(dòng)軸41中央開有凹槽28,凹槽一邊安裝有小錐齒輪27,小錐齒輪27通 過鍵槽上的鍵固定在傳動(dòng)軸41上，使傳動(dòng)軸能夠隨著錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，與小錐齒輪27 相嚙合的大錐齒輪26位于傳動(dòng)軸41的正下方，大錐齒輪26通過鍵固定在減速器輸出軸25 上；減速器2固定在電機(jī)安裝座4中心上，編碼器3固定在電機(jī)安裝座4 一側(cè)，減速器輸出 軸25與編碼器輸出軸24在電機(jī)安裝座4的內(nèi)側(cè)分別安裝直齒大齒輪34和直齒小齒輪32， 直齒大齒輪34與直齒小齒輪32互相嚙合；電機(jī)安裝座4通過緊定螺釘10固定在下手掌筒 5的下端面，通過定位板33與定位孔31實(shí)現(xiàn)定位。
[0035] 本實(shí)用新型在工作過程如下：
[0036] 首先辨認(rèn)出果實(shí)，然后采摘裝置移動(dòng)到果實(shí)表面，三根手指的初始狀態(tài)為張開成 平行，機(jī)械手指移動(dòng)包絡(luò)住果實(shí)，在上手掌14的上表面安裝有壓力傳感器，當(dāng)傳感器檢測(cè) 到信號(hào)后，機(jī)械手停止移動(dòng)，這時(shí)候電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5所示，電機(jī)1的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速器2 轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器2上面的大錐齒輪26也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，大錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與之嚙合的小錐齒輪 27轉(zhuǎn)動(dòng)，小錐齒輪27固定在傳動(dòng)軸41上，因此帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣傳動(dòng)軸上的凹槽28拉 動(dòng)腱繩，腱繩的另一端同時(shí)連接三根手指上的三根腱繩，因此三根腱繩同時(shí)向下移動(dòng)，接著 如圖2,圖3所示，以第一手指21為例，第一手指21上有兩根手指，上指19和下指17還有 一個(gè)指根塊15通過螺桿螺母與下指17連接在一起，實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下指17與指根塊15相 連的螺桿上套有大滾輪16,大滾輪上設(shè)有大滾輪凸塊20,大滾輪凸塊插在下指17的槽中， 上指19與下指17之間通過螺桿與螺母連接，實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿上同樣套有小滾輪18,小 滾輪上設(shè)有小滾輪凸塊44,小滾輪凸塊插在上指19的槽中，當(dāng)小滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以帶動(dòng)上指 19的轉(zhuǎn)動(dòng)，下指17的內(nèi)部開有兩個(gè)通孔，一個(gè)是第二腱孔47,另一個(gè)是拉簧孔43,拉簧孔中 放有拉簧45,腱繩在手指中的連接方式如圖3與圖4,第一腱繩35的A端先穿過指根塊15 上的第一腱孔42,伸到大滾輪16處，先不纏繞滾輪16,穿進(jìn)第二腱孔47,順時(shí)針繞過小滾輪 18繞一圈后再經(jīng)由第二腱孔47回到大滾輪16處，在大滾輪16上順時(shí)針纏繞幾圈后B端固 定在大滾輪16上。第二腱繩46的C端固定在大滾輪16上，第二腱繩46的D端繞大滾輪 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)幾圈，然后傳到拉簧孔43中與拉簧45相連，拉簧靠近小滾輪18 -端連接另一 段第二腱繩46的E端，然后第二腱繩的F端在小滾輪18上順時(shí)針繞幾圈，最后固定在小滾 輪18上。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)夾持果實(shí)時(shí)，第一腱繩35向下拉伸，由于第一腱繩的拉伸，小滾輪18 上面的摩擦力遠(yuǎn)小于拉簧45的拉力，所以小滾輪18不轉(zhuǎn)，大滾輪16逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使下指向 手掌內(nèi)彎曲，隨著大滾輪16的轉(zhuǎn)動(dòng)，第二腱繩46慢慢纏繞在大滾輪上，第二腱繩46就對(duì)拉 簧產(chǎn)生了一定的拉力，當(dāng)拉力大于拉簧自身的拉力時(shí)，拉簧就會(huì)拉動(dòng)E端的第二腱繩向下 移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小滾輪18逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)上指19向手掌中心旋轉(zhuǎn)，最終夾持住果實(shí)。 在夾持過程中，三根手指一共由三根腱繩連接，通過固定在下手掌13上的定滑輪架30向下 延伸然后連接于一根腱繩上，最后的這跟腱繩纏繞在傳動(dòng)軸41的凹槽28上。手指內(nèi)側(cè)用 橡膠材料包裹，在材料之間貼有應(yīng)變片48,當(dāng)接觸果實(shí)后，應(yīng)變片48將檢測(cè)到力反饋，當(dāng)夾 持力達(dá)到設(shè)定的值后，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在這個(gè)過程中，絕對(duì)式編碼器依靠齒輪的嚙合與減 速器的輸出軸相連，測(cè)量出整個(gè)過程電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，夾持住果實(shí)后，控制機(jī) 械手移動(dòng)到儲(chǔ)物箱中，由絕對(duì)式編碼器控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，放下果實(shí)，手指回到初始狀態(tài)，完成 一次米摘。
【權(quán)利要求】
1. 一種可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，主要由手指、手掌、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè) 系統(tǒng)組成，其特征在于：手指位于手掌上方，手指與手掌之間通過沉頭螺釘（6)固定，傳動(dòng) 系統(tǒng)位于手掌內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于手掌下部，檢測(cè)系統(tǒng)包括應(yīng)變片（48)和編碼器（3)，應(yīng)變 片（48)位于手指與手掌上表面，編碼器（3)位于電機(jī)安裝座（4)上；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)（1)、 減速器（2)、相互嚙合的直齒大齒輪（34)和直齒小齒輪（32);電機(jī)（1)與減速器（2)固定于 電機(jī)安裝座（4)上；直齒大齒輪（34)固定在減速器輸出軸（25)上，直齒小齒輪（32)固定在 編碼器輸出軸（24)上；傳動(dòng)系統(tǒng)包括錐齒輪、傳動(dòng)軸（41)、滑輪、腱繩、滾輪；錐齒輪包括互 相嚙合的大錐齒輪（26 )與小錐齒輪（27 )，大錐齒輪（26 )固定于減速器輸出軸（25 )上，小錐 齒輪（27 )固定于傳動(dòng)軸（41)上；傳動(dòng)軸（41)固定于手掌內(nèi)部，滑輪套在圓環(huán)（40 )上，滾輪 固定于手指關(guān)節(jié)中，傳動(dòng)軸、滑輪與滾輪之間通過腱繩依次連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，其特征在于：手指包括第一手 指（21)、第二手指（22)和第三手指（23)，每根手指均包括上指（19)、下指（17)和指根塊 (15)，上指（19)與下指（17)通過螺桿（8)和螺母（9)連接在一起，并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下指 (17)與指根塊（15)通過螺桿和螺母連接在一起，并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；上指（19)與下指（17)之 間的螺桿（8)的軸上套有一個(gè)小滾輪（18),小滾輪（18)上裝有小滾輪凸塊（44),小滾輪凸 塊（44)插在上指（19)的凹槽中，小滾輪（18)上設(shè)有兩個(gè)能夠同時(shí)纏繞第一腱繩（35)與第 二腱繩（46)的繞線凹槽（49);指根塊（15)與下指（17)之間的螺桿的軸上套有大滾輪（16)， 大滾輪（16)上設(shè)有兩個(gè)能夠同時(shí)纏繞第一腱繩（35)與第二腱繩（46)的繞線凹槽（49); 下指（17)內(nèi)部開有兩個(gè)通孔：第二腱孔（47)和拉簧孔（43)，第一腱繩（35)穿過第二腱孔 (47 )，拉簧孔（43 )內(nèi)放置有拉簧（45 )，拉簧（45 )的兩端分別連接穿入拉簧孔（43 )內(nèi)的兩段 第二腱繩（46);指根塊（15)通過沉頭螺釘（6)連接在上手掌（14)與下手掌（13)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，其特征在于：每根手指上的 腱繩為兩根分別為：第一腱繩（35)和第二腱繩（46)，第一腱繩（35)的A端通過第一腱孔 (42)穿進(jìn)指根塊（15)，經(jīng)由大滾輪（16)與下指（17)內(nèi)側(cè)的空隙穿過第二腱孔（47)，順時(shí)針 繞過小滾輪（18)的左側(cè)繞線凹槽，繞一圈后再穿過之前的第二腱孔（47)到達(dá)大滾輪（16)， 逆時(shí)針繞過大滾輪（16)的繞線凹槽，并將B端固定在大滾輪（16)上面；第二腱繩（46)的C 端逆時(shí)針繞過大滾輪（16)的另一個(gè)繞線凹槽，固定在大滾輪（16)上，第二腱繩（46)的D端 連接拉簧（45 )，拉簧（45 )位于拉簧孔（43 )中，拉簧（45 )的另一端連接另一段第二腱繩（46 ) 的E端，第二腱繩（46)的F端繞小滾輪（18)的另一個(gè)繞線凹槽順時(shí)針纏繞一圈，然后固定 在小滾輪（18)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，其特征在于：手掌包括上手 掌（14)、下手掌（13)、下手掌筒（5)，上手掌（14)與下手掌（13)的邊界圓周面開有沉頭孔 (7)，在圓周的一邊設(shè)有一個(gè)定位沉頭孔（7-1)，與定位沉頭孔（7-1)相對(duì)的另一邊上設(shè)有 多個(gè)角度設(shè)置沉頭孔（7-2)，第二手指（22)通過指根塊（15)固定在定位沉頭孔（7-1)上，第 一手指（21)和第三手指（23)通過指根塊（15)固定在任意一個(gè)角度設(shè)置沉頭孔（7-2)中； 上手掌（14)和下手掌（13)之間開有使第一腱繩（35)能夠伸進(jìn)下手掌筒（5)中的通槽和通 孔，下手掌筒（5)內(nèi)下手掌（13)的底部設(shè)有兩個(gè)固定塊（29)，兩個(gè)固定塊（29)之間套設(shè)有 圓環(huán)（40)，圓環(huán)（40)被兩個(gè)固定塊（29)分隔成兩個(gè)半圓，一個(gè)半圓上套有第一滑輪（30)， 另一個(gè)半圓上套有第二滑輪（37)和第三滑輪（38)，各滑輪均能夠沿圓環(huán)（40)移動(dòng)或圍繞 圓環(huán)（40)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式欠驅(qū)動(dòng)果蔬采摘機(jī)械手，其特征在于：下手掌筒（5) 的側(cè)壁上通過螺釘（12 )固定有側(cè)蓋（11)，傳動(dòng)軸（41)通過軸承（36 )定位固定在側(cè)蓋（11) 上；傳動(dòng)軸（41)中央開有凹槽（28)，凹槽一邊安裝有小錐齒輪（27)，小錐齒輪（27)通過鍵 槽上的鍵固定在傳動(dòng)軸（41)上，使傳動(dòng)軸能夠隨著錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，與小錐齒輪（27) 相哨合的大錐齒輪（26)位于傳動(dòng)軸（41)的正下方，大錐齒輪（26)通過鍵固定在減速器輸 出軸（25)上；減速器（2)固定在電機(jī)安裝座（4)中心上，編碼器（3)固定在電機(jī)安裝座（4) 一側(cè)，減速器輸出軸（25)與編碼器輸出軸（24)在電機(jī)安裝座（4)的內(nèi)側(cè)分別安裝直齒大齒 輪（34)和直齒小齒輪（32)，直齒大齒輪（34)與直齒小齒輪（32)互相嚙合；電機(jī)安裝座（4) 通過緊定螺釘（10)固定在下手掌筒（5)的下端面，通過定位板（33)與定位孔（31)實(shí)現(xiàn)定 位。
【文檔編號(hào)】A01D46/30GK203896768SQ201420331734
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】張禹, 李歡, 劉慧芳 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)