一种基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手的制作方法

本技术属于农业机械，具体涉及一种瓜果采摘机器人使用的机械手。

背景技术：

1、瓜果产业已经逐渐成为种植区域内的主要产业。吊蔓西瓜的采收季节性较强，而目前的人工收集方式存在劳动强度高、作业效率低等问题。虽然市面上存在较多的采摘机械手，但这些机械手无法满足吊蔓西瓜这种大而脆的瓜果的采摘要求。例如苹果采摘机械手，无法抓取吊蔓西瓜这种较大重量的瓜果。而二指和三指机械手在抓取吊蔓西瓜后，难以实现稳定移动和放置。综上所述，目前专门用于采摘吊蔓西瓜的重型机械手较少。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的技术问题，本实用新型设计了一种基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手。

2、本实用新型为了解决上述存在的技术问题，采用了以下技术方案：

3、一种基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，包括抓手组件、剪切组件、动力组件以及托盘组件；

4、所述的动力组件包括电机，电机安装在电机安装座上，电机安装座通过连杆与固定板相连，在电机安装座和固定板之间还设置有滑块，所述的电机通过传动装置驱动所述滑块沿着连杆做直线运动；

5、所述的剪切组件包括弧形的剪刀和固定刀具，固定刀具安装在固定板上，剪刀与所述的滑块相连；

6、所述的抓手组件设置在剪切组件的下方，所述的抓手组件安装在固定板上，且通过所述滑块移动控制抓手组件张开或者闭合；

7、所述的托盘组件位于抓手组件的下方，有效降低果柄剪断瞬间动力冲击。

8、作为进一步的技术方案，所述的剪刀包括左剪刀和右剪刀，所述的左剪刀通过左连杆与滑块支架铰接，所述的右剪刀通过右连杆与滑块支架铰接，滑块支架与滑块相连，且左剪刀和右剪刀与安装在固定板顶部的刀具支架铰接。

9、作为进一步的技术方案，所述的固定刀具安装在刀具支架上。

10、作为进一步的技术方案，所述的抓手组件包括上下两组，每组抓手组件均包括对称设置且为弧形的左抓手和右抓手。

11、作为进一步的技术方案，在左抓手和右抓手均设置有压力传感器。

12、作为进一步的技术方案，所述的左抓手和右抓手均各自通过一个连杆与所述的滑块相连。

13、作为进一步的技术方案，在固定板上固定有支架，所述的左抓手和右抓手与各自对应的支架铰接。

14、作为进一步的技术方案，所述的托盘组件，包括托盘主体、托盘支架、弹簧和销轴；托盘支架与固定板下部相连，托盘主体和托盘支架通过销轴垂直连接，托盘支架两侧的挂耳上装有弹簧，弹簧一端连接在挂耳上，另外一端连接在托盘主体上。

15、作为进一步的技术方案，在托盘主体的中心位置设置压力传感器。

16、作为进一步的技术方案，所述的电机的动力输出轴与电机旋转法兰通过螺纹连接，电机旋转法兰固定在滑块上。

17、本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

18、(1)本实用新型采用托抱剪一体式的结构，机械手先从水果下部托住果实部分，然后再控制步进电机运行，抓手组件抱紧果实的同时，剪切组件剪断果柄部分，相较于已有技术，更适用于吊幔西瓜等稍大型的瓜果。且抱紧和剪切同时进行，使用一套动力装置，在减轻末端执行器整体重量的同时提高了采摘效率。

19、(2)本实用新型采用的托盘带有减震装置，有利于降低水果果柄剪断瞬间的冲击力，增加采摘机械臂的整体稳定性，同时避免吊蔓西瓜出现破裂；且托盘上设置压力传感器可以感知托盘收到的压力，进而再控制电机运动。

20、(3)本实用新型的剪刀采用弧形结构刀片，在采摘过程中，可以有效捕捉果柄和瓜藤，有利于提高作业效率，增加采摘精准度，具备一定的模糊采摘的特性，从而提高对非结构果园环境的适应能力。

21、(4)本实用新型的手指形状采用弧形结构，手指横截面设计成带有一定的弧度，更容易与球形水果实现贴合。且抓手内附有硅胶和压力传感器，当压力传感器压力达到设定阈值时，抓手不再进行抓取运动，可以适用于不同体积大小的瓜果，扩大机械手的使用范围，有效降低机械损伤。

22、(5)本实用新型的刀具支架和托盘支架均采用可调节设计，配合压力传感器的使用，可满足对不同品种、不同大小的吊蔓西瓜采摘要求，确保足够的抓取容差性。

23、(6)本实用新型的手指采用四指结构，配合托盘使用，相比其他采摘机械手更有利于吊蔓西瓜在抓取、移动以及放置到果箱时的稳定操作。

技术特征：

1.一种基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，包括抓手组件、剪切组件、动力组件以及托盘组件；其特征在于：

2.如权利要求1所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：所述的剪刀包括左剪刀和右剪刀，所述的左剪刀通过左连杆与滑块支架铰接，所述的右剪刀通过右连杆与滑块支架铰接，滑块支架与滑块相连，且左剪刀和右剪刀与安装在固定板顶部的刀具支架铰接。

3.如权利要求1所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：所述的固定刀具安装在刀具支架上。

4.如权利要求1所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：所述的抓手组件包括上下两组，每组抓手组件均包括对称设置且为弧形的左抓手和右抓手。

5.如权利要求4所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：在左抓手和右抓手均设置有压力传感器。

6.如权利要求4所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：所述的左抓手和右抓手均各自通过一个连杆与所述的滑块相连。

7.如权利要求4所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：在固定板上固定有支架，所述的左抓手和右抓手与各自对应的支架铰接。

8.如权利要求1所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：所述的托盘组件，包括托盘主体、托盘支架、弹簧和销轴；托盘支架与固定板下部相连，托盘主体和托盘支架通过销轴垂直连接，托盘支架两侧的挂耳上装有弹簧，弹簧一端连接在挂耳上，另外一端连接在托盘主体上。

9.如权利要求8所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：在托盘主体的中心位置设置压力传感器。

10.如权利要求1所述的基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，其特征在于：所述的电机的动力输出轴与电机旋转法兰通过螺纹连接，电机旋转法兰固定在滑块上。

技术总结本技术涉及一种基于力感知的托抱一体式瓜果采摘机械手，包括抓手组件、剪切组件、动力组件以及托盘组件；所述的动力组件包括电机，电机安装在电机安装座上，电机安装座通过连杆与固定板相连，在电机安装座和固定板之间还设置有滑块，所述的电机通过传动装置驱动所述滑块沿着连杆做直线运动；所述的剪切组件包括弧形的剪刀和固定刀具，固定刀具安装在固定板上，剪刀与所述的滑块相连；在剪切组件的下方是所述的抓手组件，所述的抓手组件安装在固定板上，且通过所述滑块移动控制其张开或者闭合；所述的托盘组件位于抓手组件的下方，有效降低果柄剪断瞬间动力冲击。技术研发人员：屈慧星,刘双喜,杨化伟,王树城,卢绪振,张波,王少伟,史孝杰受保护的技术使用者：山东省农业机械科学研究院技术研发日：20231207技术公布日：2024/7/18