專利名稱：一種通用的果樹機械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)機械，特別是關(guān)于一種適合果樹噴藥，果實套袋和采摘作 業(yè)的通用機械手。
背景技術(shù)：
蘋果、梨、桃、柑橘等果樹，作業(yè)過程包括栽植、施肥、噴藥、果實套袋、采 摘等，這些作業(yè)目前仍采用人工進行，占用了大量的勞動力，噴藥作業(yè)還可能對人 體造成危害。隨著農(nóng)村勞動力向二、三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，從事果樹生產(chǎn)的勞動力日益減 少，與水果需求的不斷擴大構(gòu)成矛盾，因此急需研究開發(fā)果樹作業(yè)的機械，實現(xiàn)果 樹生產(chǎn)的自動化和產(chǎn)業(yè)化。
國內(nèi)外關(guān)于果樹作業(yè)機械手的設(shè)計，多是水果采摘機械手，如日本、韓國、美 國等開發(fā)了蘋果、柑橘等水果采摘機器人，主要機構(gòu)包括機械手、末端執(zhí)行器、視 覺傳感器及移動機構(gòu)等，這些機械手是專用的，通用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過更換不同的手爪，可以分別進行 噴藥、套袋和采摘作業(yè)的通用的果樹機械手。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種通用的果樹機械手，它包括 一工作車，所述工作車上設(shè)置有一通過電機帶動的水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述水平旋轉(zhuǎn)機 構(gòu)的輸出端連接一水平旋轉(zhuǎn)板，在所述水平旋轉(zhuǎn)板上折返設(shè)置有兩套由油泵驅(qū)動的 伸出臂組成的垂直升降機構(gòu)；所述垂直升降機構(gòu)的輸出端連接一作為水平伸出機構(gòu) 的手爪伸縮油缸，在所述手爪伸縮油缸的活塞上連接一可更換的機械手爪。
所述水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括一蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)和一齒輪傳動機構(gòu)，所述電機通過 蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)的蝸桿帶動蝸輪，所述蝸輪同軸帶動所述齒輪傳動結(jié)構(gòu)的小齒 輪，與所述小齒輪嚙合的大齒輪端部連接所述水平旋轉(zhuǎn)板。
所述蝸桿通過固定在所述工作車上的支撐架支撐，所述蝸輪軸、齒輪軸底部通 過軸承組合支撐在所述工作車上，所述蝸輪軸、齒輪軸中間部位分別通過中間軸承 組合支撐在所述工作車上的支撐架上；所述所述水平旋轉(zhuǎn)板與大齒輪之間連接有加 強筋。
所述垂直升降機構(gòu)包括一大臂固定板、 一大小臂固定板、平行的兩大臂、平行 的兩小臂，所述兩大臂一端鉸接在所述大臂固定板上，另一端鉸接在所述大小臂固定板上，所述兩大臂固定板設(shè)置在所述水平旋轉(zhuǎn)板一端，所述水平旋轉(zhuǎn)板的另一端 鉸接一油缸，所述油缸的活塞端鉸接在所述一大臂中部；所述兩小臂一端鉸接所述 大小臂固定板，另一端連接一末端連接板，在所述一大臂中部鉸接一油缸，所述油 缸的活塞端鉸接在所述一小臂的中部。
所述平行的兩大臂之間由連接板連接，所述平行的兩小臂之間由連接板連接。
所述水平伸出機構(gòu)的手爪伸縮油缸通過兩設(shè)置在所述末端連接板上的防轉(zhuǎn)固 定板支撐，所述油缸的活塞端部連接可更換的所述機械手爪，在所述活塞上還固定 連接有一防轉(zhuǎn)滑桿，所述滑桿的另一端滑動穿設(shè)在所述兩防轉(zhuǎn)固定板上。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明根據(jù)果樹的外形 特征，設(shè)計了通用的作業(yè)機械手，通過更換不同的手爪，可以完成噴藥、套袋和采 摘等作業(yè)。2、本發(fā)明采用電機驅(qū)動蝸輪蝸桿組合和齒輪組合，實現(xiàn)機械手在某一 水平面上的角度調(diào)整。3、本發(fā)明采用兩個液壓支撐油缸分別驅(qū)動大、小臂升降， 使機械手的末端能夠達到所要求的垂直高度，并保證末端的連接板連接始終處于水 平狀態(tài)。4、本發(fā)明在末端連接板上設(shè)置手爪伸縮油缸，油缸的伸出端連接手爪， 可以將手爪送到果樹的內(nèi)部深度，并通過設(shè)置防轉(zhuǎn)滑桿防止油缸的旋轉(zhuǎn)，確保手爪 連接板始終處于水平位置。本發(fā)明可以集不同的作業(yè)要求于一身，大大提高了機械 的利用率。


圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)放大示意圖
圖3是蝸輪蝸桿組的俯視圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括一移動支撐機構(gòu)1、 一水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2、 一垂直升降 機構(gòu)3、 一水平伸出機構(gòu)4，各部分功能機構(gòu)相互連接構(gòu)成一整體。移動支撐機構(gòu)l 為一工作車ll，工作車11地腳帶有滾輪12可以移動。在工作車ll上面承載著水 平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2和作為垂直升降機構(gòu)3動力源的液壓站31。
如圖2、圖3所示，水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2又包括蝸輪蝸桿組和大小齒輪組。在工作 車11上固定一電機21，電機21通過聯(lián)軸器連接一蝸桿22，蝸桿22通過固定在工 作車11上的兩個蝸桿支撐架23轉(zhuǎn)動支撐。蝸桿22嚙合連接一蝸輪24，蝸輪24呈 水平設(shè)置，在蝸輪24中心通過鍵與一豎直的蝸輪軸25固定連接。蝸輪軸25下端 通過軸承組合26支撐在工作車11的臺面上；蝸輪軸25上端通過鍵與一小齒輪27固定連接。小齒輪27嚙合連接一大齒輪28，大小齒輪都呈水平放置。大齒輪28中 心通過鍵與一大齒輪軸29固定連接，大齒輪軸29下端通過軸承組合30支撐在工 作車11的臺面上；大齒輪軸29頂部連接一水平旋轉(zhuǎn)板32。
為穩(wěn)固起見，在蝸輪軸25的中間部位和大齒輪軸29的中間部位還分別設(shè)置一 組中間軸承組合33、 34，中間軸承組合33、 34通過固定在工作車11上的另一個支 撐架35支撐；另一個支撐架35和蝸桿支撐架23也可以一體制作。在水平旋轉(zhuǎn)板 32和大齒輪28之間還可以連接3 4個加強筋36。
如圖1所示，水平旋轉(zhuǎn)板32上設(shè)置有垂直升降機構(gòu)3。垂直升降機構(gòu)3包括在 水平旋轉(zhuǎn)板32 —端豎直固定的大臂固定板37，大臂固定板37上通過兩轉(zhuǎn)軸38活 動連接兩大臂39，兩大臂39的另一端同樣通過兩轉(zhuǎn)軸40活動連接一大小臂連接板 41。兩大臂39之間通過大臂連接板42連接，在其中的一個大臂39上連接一大臂 支撐油缸43的活塞端，大臂支撐油缸43的缸體鉸接在水平旋轉(zhuǎn)板32的另一端， 大臂支撐油缸43由液壓站31供油。在大小臂連接板41上，除連接兩大臂39外， 還通過轉(zhuǎn)軸44活動連接兩小臂45，兩小臂45的結(jié)構(gòu)和大臂類似，兩小臂45之間 通過小臂連接板46連接，在其中的一個小臂45上連接一小臂支撐油缸47的活塞 端，小臂支撐油缸47的缸體固定在大臂39上，小臂支撐油缸47也由液壓站31供 油。兩小臂45的另一端通過兩轉(zhuǎn)軸48活動連接一末端連接板49，末端連接板49 上連接水平伸出機構(gòu)4。
水平伸出機構(gòu)4包括在末端連接板49上通過兩個防轉(zhuǎn)固定板53固定的一手爪 伸縮油缸50，手爪伸縮油缸50也由液壓站31供油。手爪伸縮油缸50的活塞前端 通過固定銷51連接可更換的機械手爪52，手爪52可拆換。為防止活塞端的旋轉(zhuǎn)， 在防轉(zhuǎn)固定板53上滑動穿設(shè)一防轉(zhuǎn)滑桿54的一端，滑桿54的另一端固定連接在 手爪伸縮油缸50的活塞上，如此可以防止活塞轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明工作時，首先移動工作車ll到一定的位置后固定不動，然后電機21啟 動，帶動蝸桿22和蝸輪24運動，進而帶動小齒輪27、大齒輪28、大齒輪軸29以 及水平旋轉(zhuǎn)板32隨之轉(zhuǎn)動，使上端的手爪52對準果樹。接著，液壓站31作業(yè)， 驅(qū)動大臂支撐油缸43和小臂支撐油缸47伸出到合適的位置，使大臂39和小臂45 帶動手爪升降到要求的高度，并保證手爪伸縮油缸50始終處于水平狀態(tài)。大、小 臂提升到位后，停止動作，液壓站31再接著驅(qū)動伸縮油缸50伸出，帶動手爪52 到達指定的位置進行作業(yè)。這里電機21驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)運動，與液壓站31驅(qū)動的升降 運動和水平伸出運動，可以同步進行，協(xié)調(diào)工作，即旋轉(zhuǎn)的同時上升并伸出，提高 工作效率。作業(yè)完畢，液壓站31運動使三個油缸43、 47、 50回位，電機21再轉(zhuǎn)動，進行下一位置的作業(yè)，重復(fù)以上動作，直至以工作車為中心的多株果樹的作業(yè) 全部完成，再移動工作車更換地方。手爪52是可更換的，當進行噴藥作業(yè)時，使 用噴藥手爪；進行采摘作業(yè)時，使用采摘手爪，實現(xiàn)一機多用的目的。
權(quán)利要求
1、一種通用的果樹機械手，其特征在于它包括一工作車，所述工作車上設(shè)置有一通過電機帶動的水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的輸出端連接一水平旋轉(zhuǎn)板，在所述水平旋轉(zhuǎn)板上折返設(shè)置有兩套由油泵驅(qū)動的伸出臂組成的垂直升降機構(gòu)；所述垂直升降機構(gòu)的輸出端連接一作為水平伸出機構(gòu)的手爪伸縮油缸，在所述手爪伸縮油缸的活塞上連接一可更換的機械手爪。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于所述水平旋轉(zhuǎn) 機構(gòu)包括一蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)和一齒輪傳動機構(gòu)，所述電機通過蝸桿蝸輪傳動機 構(gòu)的蝸桿帶動蝸輪，所述蝸輪同軸帶動所述齒輪傳動結(jié)構(gòu)的小齒輪，與所述小齒 輪嚙合的大齒輪端部連接所述水平旋轉(zhuǎn)板。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于所述蝸桿通過 固定在所述工作車上的支撐架支撐，所述蝸輪軸、齒輪軸底部通過軸承組合支撐 在所述工作車上，所述蝸輪軸、齒輪軸中間部位分別通過中間軸承組合支撐在所 述工作車上的支撐架上；所述所述水平旋轉(zhuǎn)板與大齒輪之間連接有加強筋。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于所述蝸桿通過 固定在所述工作車上的支撐架支撐，所述蝸輪軸、齒輪軸底部通過軸承組合支撐 在所述工作車上，所述蝸輪軸、齒輪軸中間部位分別通過中間軸承組合支撐在所 述工作車上的支撐架上；所述所述水平旋轉(zhuǎn)板與大齒輪之間連接有加強筋。
5、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于 所述垂直升降機構(gòu)包括一大臂固定板、 一大小臂固定板、平行的兩大臂、平行的 兩小臂，所述兩大臂一端鉸接在所述大臂固定板上，另一端鉸接在所述大小臂固 定板上，所述兩大臂固定板設(shè)置在所述水平旋轉(zhuǎn)板一端，所述水平旋轉(zhuǎn)板的另一 端鉸接一油缸，所述油缸的活塞端鉸接在所述一大臂中部；所述兩小臂一端鉸接 所述大小臂固定板，另一端連接一末端連接板，在所述一大臂中部鉸接一油缸， 所述油缸的活塞端鉸接在所述一小臂的中部。
6、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于 所述平行的兩大臂之間由連接板連接，所述平行的兩小臂之間由連接板連接。
7、 如權(quán)利要求5所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于所述平行的兩 大臂之間由連接板連接，所述平行的兩小臂之間由連接板連接。
8、 如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于所述水平伸出機構(gòu)的手爪伸縮油缸通過兩設(shè)置在所述末端連接板上的防轉(zhuǎn)固定板支撐，所述油缸的活塞端部連接可更換的所述機械手爪，在所述活塞上還固 定連接有一防轉(zhuǎn)滑桿，所述滑桿的另一端滑動穿設(shè)在所述兩防轉(zhuǎn)固定板上。
9、 如權(quán)利要求5所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于所述水平伸出 機構(gòu)的手爪伸縮油缸通過兩設(shè)置在所述末端連接板上的防轉(zhuǎn)固定板支撐，所述油 缸的活塞端部連接可更換的所述機械手爪，在所述活塞上還固定連接有一防轉(zhuǎn)滑 桿，所述滑桿的另一端滑動穿設(shè)在所述兩防轉(zhuǎn)固定板上。
10、 如權(quán)利要求6所述的一種通用的果樹機械手，其特征在于所述水平伸 出機構(gòu)的手爪伸縮油缸通過兩設(shè)置在所述末端連接板上的防轉(zhuǎn)固定板支撐，所述 油缸的活塞端部連接可更換的所述機械手爪，在所述活塞上還固定連接有一防轉(zhuǎn) 滑桿，所述滑桿的另一端滑動穿設(shè)在所述兩防轉(zhuǎn)固定板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通用的果樹機械手，其特征在于它包括一工作車，所述工作車上設(shè)置有一通過電機帶動的水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的輸出端連接一水平旋轉(zhuǎn)板，在所述水平旋轉(zhuǎn)板上折返設(shè)置有兩套由油泵驅(qū)動的伸出臂組成的垂直升降機構(gòu)；所述垂直升降機構(gòu)的輸出端連接一水平伸出機構(gòu)，水平伸出機構(gòu)包括可更換的機械手爪。所述水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括由電機驅(qū)動的蝸桿蝸輪機構(gòu)，蝸輪連接齒輪機構(gòu)，齒輪機構(gòu)的小齒輪嚙合連接大齒輪，大齒輪端部連接支撐垂直機構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)板。本發(fā)明可以集不同的果樹作業(yè)要求于一身，隨時更換機械手爪，大大提高了機械的利用率。
文檔編號B25J5/00GK101412216SQ20081022706
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者劉玉仙, 張永亮, 徐麗明, 林 王, 邵穎慧 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學