一种旋转式水果采摘机械手的制作方法
【专利摘要】本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种旋转式水果采摘机械手。该旋转式水果采摘机械手包括水果抓持机构和旋转驱动机构；旋转驱动机构包括旋转驱动单元、第二支撑部分、导向限位单元、轴向弹性支撑单元，旋转驱动单元设置在所述第二支撑部分内，旋转驱动单元的旋转驱动端与第一支撑部分连接，通过水果抓持机构的抓持组件部分先夹紧或抓持住水果，再通过旋转驱动机构驱动水果抓持机构转动，以旋转的方式将水果的果埂与树枝分离，采摘机械手完全模仿人的采摘动作，使果埂与水果不会分离，且水果不容易受伤，这种机械手结构简单、紧凑、小巧，解决了传统机械手在果树的某些部位因体积大而无法进入的问题。
【专利说明】
一种旋转式水果采摘机械手
技术领域
[0001 ]本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种旋转式水果采摘机械手。
【背景技术】
[0002]目前，我国水果种植面积大，采摘任务繁重。随着人口老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本日益提高，水果自动化采摘已成为必然发展趋势。近些年来一些高校和科研院所在水果采摘机器人的研究中取得一些成果，然而这些采摘机器人仍处于研究阶段，无法实现采摘自动化作业。究其原因:(I)水果在树上随机分布，姿态各异，有些水果被枝叶遮挡，对机器视觉识别难度较大，水果无法精准定位；(2)机械手庞大，结构复杂，关节自由度多，动作缓慢，采摘效率极低，水果容易受伤，而且在果树的某些部位机械手因体积大而无法进入，因此这些机器人无法满足精准、高效的水果采摘要求。
[0003]鉴于此，本发明针对上述机器人机械手技术的不足提供一种水果采摘机械手。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是提供一种旋转式水果采摘机械手以解决现有技术的机械手庞大，结构复杂，关节自由度多，动作缓慢，采摘效率极低，水果容易受伤以及在果树的某些部位机械手因体积大而无法进入等问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转式水果采摘机械手，包括水果抓持机构和旋转驱动机构;所述水果抓持机构包括相连接的抓持组件部分和第一支撑部分；所述旋转驱动机构包括旋转驱动单元、第二支撑部分、导向限位单元、轴向弹性支撑单元，所述旋转驱动单元设置在所述第二支撑部分内；所述导向限位单元沿所述旋转驱动单元的轴向设置在所述旋转驱动单元与所述第二支撑部分之间，以限制旋转驱动单元主体的转动和对旋转驱动单元的轴向移动进行导向；所述轴向弹性支撑单元与所述旋转驱动单元连接，以对所述旋转驱动单元进行轴向弹性支撑;所述旋转驱动单元的旋转驱动端与所述第一支撑部分连接，以驱动水果抓持机构的转动。
[0008]其中，所述旋转驱动单元包括第一步进电机和电机支撑，所述第一步进电机固定在所述电机支撑上，所述第一步进电机转轴与所述所述第一支撑部分连接;所述第二支撑部分为支撑套筒，所述导向限位单元设置在所述电机支撑的外侧壁与所述支撑套筒的内侧壁之间。
[0009]其中，所述导向限位单元包括导向键和导向槽，所述导向键通过安装槽固定在所述支撑套筒的内侧壁上，所述导向槽开设在所述电机支撑的外侧壁上，所述导向键与所述导向槽滑动连接。
[0010]其中，所述导向限位单元包括导向键和导向槽，所述导向键通过安装槽固定在所述电机支撑的外侧壁上，所述导向槽开设在所述支撑套筒的内侧壁上，所述导向键与所述导向槽滑动连接。
[0011]其中，所述轴向弹性支撑单元包括弹簧和末端连接件，所述末端连接件固定在所述支撑套筒靠近第一步进电机静止部分的一端，所述弹簧连接在所述电机支撑与所述末端连接件之间。
[0012]其中，还包括梯形螺纹套筒，所述第一支撑部分包括固定连接的圆筒支撑和电机后盖，所述梯形螺纹套筒套设在所述圆筒支撑的外侧，且与所述圆筒支撑螺纹配合;所述梯形螺纹套筒靠近所述第一步进电机转轴的一端与所述支撑套筒固定连接;所述第一步进电机的转轴与所述电机后盖固定连接。
[0013]其中，还包括控制单元、第一限位感应器和第二限位感应器，所述支撑套筒的壁上开设有两个电机支撑轴向移动的极限位置孔，所述第一限位感应器和第二限位感应器分别安装在所述两个极限位置孔内，所述第一限位感应器和第二限位感应器均与所述控制单元连接，所述第一步进电机与所述控制单元连接;所述电机支撑、支撑套筒和梯形螺纹套筒的材质为塑料。
[0014]其中，所述圆筒支撑包括依次相连接的第一圆筒支撑和第二圆筒支撑;所述抓持组件部分包括第二步进电机、转盘、抓持爪和导向盖，所述第二步进电机固定在所述第二圆筒支撑内，所述转盘位于所述第一圆筒支撑内；所述第二步进电机的输出转轴与所述转盘的后侧固定连接，所述转盘前侧开设有多个螺旋线型导向滑槽;所述转盘的前方设置导向盖，所述导向盖固定在所述第一圆筒支撑上，所述导向盖上开设有多个以转盘的旋转中心为中心的向心导向槽;所述抓持爪的一端可滑动地卡设在所述螺旋线型导向滑槽内，另一端穿过向心导向槽且伸向导向盖的前方。
[0015]其中，所述螺旋线型导向滑槽的截面为倒“T”型，所述螺旋线型导向滑槽呈以转盘旋转中心为极点的对数螺旋线或阿基米德螺旋线走向；所述抓持爪包括依次连接的末端指、导向柱体和定位柱体，所述导向柱体和定位柱体嵌入在所述螺旋线型导向滑槽内，所述定位柱体可滑动地卡设于所述螺旋线型导向滑槽的槽底，所述导向柱体与所述螺旋线型导向滑槽的槽侧面之间为间隙配合，所述第一圆筒支撑、第二圆筒支撑、转盘、抓持爪及导向盖的材质为塑料。
[0016]其中，还包括压力传感器、第一限位传感器和第二限位传感器，所述压力传感器设置在所述导向盖的前侧中心位置，所述压力传感器和所述第二步进电机均与所述控制单元电连接;所述螺旋线型导向滑槽的两端底面分别开设有安装孔，所述第一限位传感器和第二限位传感器分别安装在所述螺旋线型导向滑槽两端底面的安装孔内，所述第一限位传感器和第二限位传感器均与所述控制单元电连接。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的上述技术方案具有如下优点:
[0019](I)通过水果抓持机构的抓持组件部分，先夹紧或抓持住水果，再通过旋转驱动机构驱动水果抓持机构转动，以旋转的方式将水果的果埂与树枝分离，具体地，旋转驱动单元的旋转驱动端与第一支撑部分连接，以驱动水果抓持机构的转动;在旋转驱动端驱动第一支撑部分时，通过旋转驱动单元与第二支撑部分之间的导向限位单元的设置，可限制旋转驱动单元主体的转动和对旋转驱动单元的轴向移动进行导向；通过轴向弹性支撑单元与旋转驱动单元连接，以对旋转驱动单元进行轴向弹性支撑，从而水果抓持机构在轴向上的运动较为缓和可控;这样，采摘机械手完全模仿人的采摘动作，使果埂与水果不会分离，且水果不容易受伤，这种机械手结构简单、紧凑、小巧，解决了传统机械手在果树的某些部位因体积大而无法进入的问题。
[0020](2)抓持爪的一端可滑动地卡设在螺旋线型导向滑槽内，另一端穿过向心矩形导向槽，在转盘转动的过程中，抓持爪同时受到导向盖上向心矩形导向槽和转盘上螺旋线型导向滑槽的制约，抓持爪沿着向心矩形导向槽向着或远离导向盖中心的方向移动，这样抓持爪的动作可完成水果的抓持和释放，夹紧水果速度快，可极大地提高水果采摘的效率。
[0021](3)通过在导向盖的前侧设置压力传感器可精确检测水果的受力，然后经过控制单元控制第二步进电机，进而控制抓持爪夹紧的力度，经过控制单元控制第一步进电机，进而控制抓持组件部分整体的转动和沿轴向移动的进程，机械手的仿真度更高，使得机械手不损伤水果；通过第一限位传感器和第二限位传感器的设置可精确检测抓持爪的极限位置，进而控制第二步进电机，避免对抓持爪造成损害，运作更安全精确;通过第一限位感应器和第二限位感应器的设置可精确检测电机支撑的极限位置，进而控制第一步进电机的旋转和行程，进一步保证机械手运作的安全性和精确度。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例水果采摘机械手的A-A剖视图；
[0023]图2为图1的侧视图；
[0024]图3为图1的B-B剖视图；
[0025]图4为转盘的结构示意图；
[0026]图5为图4的C-C剖面图，即为螺旋线型导向滑槽的结构示意图；
[0027]图6为抓持爪的结构不意图；
[0028]图7为导向盖的结构示意图；
[0029]图8为图7的D-D剖视图；
[0030]图9为圆筒支撑的主视图；
[0031]图10为圆筒支撑的右视图；
[0032]图11为电机后盖的主视图；
[0033I图12为电机后盖的仰视图；
[0034]图13为梯形螺纹套筒的主视图；
[0035]图14为梯形螺纹套筒的侧视图；
[0036]图15为电机支撑的主视图；
[0037]图16为电机支撑的右视图；
[0038]图17为支撑套筒的主视图；
[0039]图18为支撑套筒的侧视图。
[0040]图中，1:末端指;2:导向盖;3:转盘;4:筒型支撑;5:第二步进电机;6:电机后盖;7:压力传感器;8:梯形螺纹套筒;9:导向键；10:电机支撑；11:支撑套筒；12:弹簧；13:第一步进电机；14:末端连接件；15:第一限位感应器；16:第二限位感应器；17:第二限位传感器；18:第一限位传感器;1.1:导向柱体;1.2:定位柱体;2.1:向心矩形导向槽;3.1:螺旋线型导向滑槽;4.1:圆形隔板;4.2:小径圆筒;4.3:大径圆筒;5.1:第二步进电机转轴:6.1:中心孔;11.1:内孔小径段；11.2:极限位置孔;13.1:第一步进电机转轴；I:水果抓持机构；Π:旋转驱动机构。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0042]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“底”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0043]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0044]如图1、图9-图18所示，本发明提供的旋转式水果采摘机械手包括水果抓持机构I和旋转驱动机构Π ;水果抓持机构包括相连接的抓持组件部分和第一支撑部分，第一支撑部分具体包括依次固定连接的第一圆筒支撑(大径圆筒4.3)、圆形隔板4.1、第二圆筒支撑(小径圆筒4.2)、电机后盖6;旋转驱动机构包括旋转驱动单元、第二支撑部分、导向限位单元、轴向弹性支撑单元，旋转驱动单元设置在第二支撑部分内，第二支撑部分具体为支撑套筒11;导向限位单元沿旋转驱动单元的轴向设置在旋转驱动单元与第二支撑部分之间，以限制旋转驱动单元主体的转动和对旋转驱动单元的轴向移动进行导向；轴向弹性支撑单元与旋转驱动单元连接，以对旋转驱动单元进行轴向弹性支撑;旋转驱动单元的旋转驱动端与第一支撑部分连接，以驱动水果抓持机构的转动，旋转驱动端具体与第一支撑部分的电机后盖6固定连接。
[0045]具体地，旋转驱动单元包括第一步进电机13和电机支撑10，第一步进电机13固定在电机支撑10上，第一步进电机转轴13.1与第一支撑部分的电机后盖6连接;导向限位单元设置在电机支撑10的外侧壁与支撑套筒11的内侧壁之间，电机支撑10和第一步进电机13整体在支撑套筒11内可沿第一步进电机13的轴向进行移动。
[0046]上述实施方式中，通过水果抓持机构的抓持组件部分，先夹紧或抓持住水果，再通过旋转驱动机构驱动水果抓持机构转动，以旋转的方式将水果的果埂与树枝分离，具体地，旋转驱动单元的旋转驱动端与第一支撑部分连接，以驱动水果抓持机构的转动;在旋转驱动端驱动第一支撑部分转动时，通过旋转驱动单元与第二支撑部分之间的导向限位单元的设置，可限制旋转驱动单元主体的转动(保证旋转驱动端对第一支撑部分有效旋转驱动)和对旋转驱动单元的轴向移动进行导向(便于旋转驱动单元整体的轴向移动，也保证了水果抓持机构的轴向移动)；通过轴向弹性支撑单元与旋转驱动单元连接，以对旋转驱动单元进行轴向弹性支撑，从而水果抓持机构在轴向上的运动较为缓和可控;这样，采摘机械手模仿人的采摘动作，使果埂与水果不会分离，水果不容易受伤，这种机械手结构简单、紧凑、小巧，解决了传统机械手在果树的某些部位因体积大而无法进入的问题。
[0047]具体地，所述电机支撑10为设置筒底的圆筒，在筒底中间开设有中心通孔，所述电机支撑10位于支撑套筒11内，所述电机支撑10的圆筒外壁与支撑套筒11的内孔间隙配合，进一步讲，与支撑套筒11的内孔小径段11.1间隙配合。
[0048]所述第一步进电机13的静止部分位于支撑套筒11内且固定于电机支撑10的筒底，第一步进电机13的静止部分和电机支撑10组成了上述旋转驱动单元的主体，第一步进电机转轴13.1即为上述旋转驱动单元的旋转驱动端，如图11和图12，第一步进电机13的转轴穿过电机支撑10筒底的中心通孔且插入电机后盖6的中心孔6.1，所述第一步进电机13的转轴与电机后盖6的中心孔6.1固定连接，无相对运动。
[0049]具体地，如图13-图18所示，导向限位单元包括导向键9和导向槽，导向键9通过安装槽固定在支撑套筒11的内侧壁上，导向槽开设在电机支撑10的外侧壁上，导向键9与导向槽滑动连接，也即是，在电机支撑10即圆筒外壁开设有键槽(导向槽)，所述支撑套筒11的内孔小径段11.1的内孔壁上开设有键槽(安装槽)，所述导向键9插入内孔小径段11.1与圆筒外壁上的键槽内，且导向键9固定在内孔小径段11.1内孔壁上的键槽中；通过导向键9与导向槽的配合滑动，实现电机支撑1在支撑套筒11内的相对轴向滑动，同时也可限制电机支撑10在支撑套筒11内的旋转。
[0050]当然上述导向键与导向槽的安装位置也可互换，同样也能实现相应的功能，例如，导向键通过安装槽固定在电机支撑的外侧壁上，导向槽开设在支撑套筒的内侧壁上，导向键与导向槽滑动连接。
[0051 ]具体地，图1所示，轴向弹性支撑单元包括弹簧12和末端连接件14，末端连接件14固定在支撑套筒11靠近第一步进电机13静止部分的一端，弹簧12连接在电机支撑10与末端连接件14之间，所述弹簧12—般设置为3-4个;所述弹簧12的一端固定在末端连接件14，另一端固定在电机支撑10的圆筒端面，其中，末端连接件14用于与本申请机械手之外的连接结构连接。
[0052]优选地，如图1、图9、图13和图14所示，本发明还包括梯形螺纹套筒8，梯形螺纹套筒8套设在第一支撑部分的第二圆筒支撑的外侧，且与第二圆筒支撑螺纹配合;梯形螺纹套筒8靠近第一步进电机转轴13.1的一端与支撑套筒11固定连接，所述梯形螺纹套筒8的端面与支撑套筒11的端面均设置凸缘，所述梯形螺纹套筒8的端面凸缘与支撑套筒11的端面凸缘配钻连接。通过梯形螺纹套筒8的设置，第一步进电机13的转轴通过电机后盖6驱动水果抓持机构旋转时，由于在第二圆筒支撑外侧和梯形螺纹套筒8内侧均设置梯形螺纹，水果抓持机构在旋转时又轴向移动，采摘机械手完全模仿人的采摘动作，使果埂与水果不会分离，水果不容易受伤，采摘更加高效精准。
[0053]优选地，如图1及图9-图18所示，本发明机械手还包括控制单元、第一限位感应器15和第二限位感应器16，支撑套筒11的壁上开设有两个上述电机支撑10轴向移动的极限位置孔11.2，第一限位感应器15和第二限位感应器16分别安装在两个极限位置孔11.2内，第一限位感应器15和第二限位感应器16均与控制单元连接，第一步进电机13与控制单元连接。两个极限位置孔11.2开设在支撑套筒11上导向槽(键槽)对面的内孔壁的两端;所述第一限位感应器15和第二限位感应器16通过内孔小径段11.1内壁上的两个极限位置孔11.2安装在支撑套筒11的内孔小径段11.1内壁上。
[0054]通过第一限位感应器15和第二限位感应器16的设置，可以检测到电机支撑10轴向移动的极限位置，进而通过控制单元控制第一步进电机13的转动，避免电机支撑10超出预先设计的行程极限，保证机械手运行的安全性和精确性。
[0055]对于水果抓持机构，如图1-图12具体地，抓持组件部分包括第二步进电机5、转盘
3、抓持爪和导向盖2，转盘3位于第一圆筒支撑内，第二步进电机5位于第二圆筒支撑内且固定在圆形隔板4.1上(当然，第二步进电机5也可通过在其侧面设置支撑连接件而固定于第二圆筒支撑内侧面上)，圆形隔板中心留有供第二步进电机转轴5.1通过的通孔，第一圆筒支撑(大径圆筒4.3)、圆形隔板4.1及第二圆筒支撑(小径圆筒4.2)构成筒型支撑4;第二步进电机转轴5.1与转盘3的后侧固定连接，转盘3前侧开设有多个螺旋线型导向滑槽3.1;转盘3的前方设置有导向盖2，导向盖2固定在第一圆筒支撑上，导向盖2上开设有多个以转盘3的旋转中心为中心的向心导向槽;抓持爪的一端可滑动地卡设在螺旋线型导向滑槽3.1内，另一端穿过向心导向槽且伸向导向盖2的前方。其中，螺旋线型导向滑槽3.1呈以转盘3旋转中心为极点的对数螺旋线或阿基米德螺旋线走向；所述向心导向槽一般设计为向心矩形。
[0056]在第二步进电机5的驱动下转盘3转动，由于抓持爪的一端可滑动地卡设在转盘3上螺旋线型导向滑槽3.1内，另一端穿过导向盖2上向心矩形导向槽2.1，在转盘3转动的过程中，抓持爪同时受到向心矩形导向槽2.1和螺旋线型导向滑槽3.1的制约，抓持爪便沿着向心矩形导向槽2.1向着或远离导向盖2中心的方向移动，这样抓持爪的动作可完成水果的抓持和释放，这种机械手结构简单、紧凑、小巧，夹紧水果速度快，可极大地提高水果采摘的效率。
[0057]具体地，螺旋线型导向滑槽3.1的截面为倒“T”型，方便抓持爪的一端可滑动地卡设在螺旋线型导向滑槽3.1内；抓持爪包括依次连接的末端指1、导向柱体1.1和定位柱体1.2，导向柱体1.1和定位柱体1.2嵌入在螺旋线型导向滑槽3.1内，定位柱体1.2可滑动地卡设于螺旋线型导向滑槽3.1的槽底，导向柱体1.1与螺旋线型导向滑槽3.1的槽侧面之间为间隙配合。在转盘3转动时，末端指I受到向心矩形导向槽2.1的制约，从而可促使抓持爪的一端在螺旋线型导向滑槽3.1内滑动。
[0058]进一步地，本申请还包括压力传感器7、第一限位传感器18和第二限位传感器17，压力传感器7设置在导向盖2的前侧中心位置，压力传感器7和第二步进电机5均与控制单元电连接;螺旋线型导向滑槽3.1的两端底面分别开设有安装孔，第一限位传感器18和第二限位传感器17分别安装在螺旋线型导向滑槽3.1两端底面的安装孔内，第一限位传感器18和第二限位传感器17均与控制单元电连接。
[0059]通过在导向盖2的前侧设置压力传感器7可精确检测水果的受力，然后经过控制单元控制第二步进电机5，进而控制抓持爪夹紧的力度，经过控制单元控制第一步进电机13，进而控制抓持组件部分整体的转动角度和沿轴向移动的进程，使得机械手不损伤水果;通过第一限位传感器18和第二限位传感器17的设置可精确检测抓持爪的极限位置，进而控制第二步进电机5，避免对抓持爪造成损害，运作更安全精确;通过第一限位感应器15和第二限位感应器16的设置可精确检测电机支撑10的极限位置，进而控制第一步进电机13的旋转和行程，保证机械手运作的安全性和精确度。
[0060]另外，所述机械手中除第一步进电机13和第二步进电机5外其它所有零件的材料为ABS塑料。这样可极大降低机械手的重量，使整个机械手更加轻巧便捷。
[0061]综上所述，本发明提供的旋转式水果采摘机械手中，通过第一步进电机驱动水果抓持机构转动，以旋转的方式将水果的果埂与树枝分离，同时，由于在第二圆筒支撑外侧和梯形螺纹套筒内侧均设置梯形螺纹，水果抓持机构在旋转时又轴向移动，采摘机械手完全模仿人的采摘动作，水果不容易受伤，采摘更加高效精准;通过第一限位感应器和第二限位感应器的设置，可以检测到电机支撑轴向移动的极限位置，避免电机支撑超出预先设计的行程极限，保证机械手运行的安全性和精确性。
[0062]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种旋转式水果采摘机械手，其特征在于:包括水果抓持机构和旋转驱动机构;所述水果抓持机构包括相连接的抓持组件部分和第一支撑部分;所述旋转驱动机构包括旋转驱动单元、第二支撑部分、导向限位单元、轴向弹性支撑单元，所述旋转驱动单元设置在所述第二支撑部分内；所述导向限位单元沿所述旋转驱动单元的轴向设置在所述旋转驱动单元与所述第二支撑部分之间，以限制旋转驱动单元主体的转动和对旋转驱动单元的轴向移动进行导向；所述轴向弹性支撑单元与所述旋转驱动单元连接，以对所述旋转驱动单元进行轴向弹性支撑;所述旋转驱动单元的旋转驱动端与所述第一支撑部分连接，以驱动水果抓持机构的转动。2.根据权利要求1所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:所述旋转驱动单元包括第一步进电机和电机支撑，所述第一步进电机固定在所述电机支撑上，所述第一步进电机转轴与所述所述第一支撑部分连接;所述第二支撑部分为支撑套筒，所述导向限位单元设置在所述电机支撑的外侧壁与所述支撑套筒的内侧壁之间。3.根据权利要求2所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:所述导向限位单元包括导向键和导向槽，所述导向键通过安装槽固定在所述支撑套筒的内侧壁上，所述导向槽开设在所述电机支撑的外侧壁上，所述导向键与所述导向槽滑动连接。4.根据权利要求2所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:所述导向限位单元包括导向键和导向槽，所述导向键通过安装槽固定在所述电机支撑的外侧壁上，所述导向槽开设在所述支撑套筒的内侧壁上，所述导向键与所述导向槽滑动连接。5.根据权利要求2所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:所述轴向弹性支撑单元包括弹簧和末端连接件，所述末端连接件固定在所述支撑套筒靠近第一步进电机静止部分的一端，所述弹簧连接在所述电机支撑与所述末端连接件之间。6.根据权利要求2所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:还包括梯形螺纹套筒，所述第一支撑部分包括固定连接的圆筒支撑和电机后盖，所述梯形螺纹套筒套设在所述圆筒支撑的外侧，且与所述圆筒支撑螺纹配合;所述梯形螺纹套筒靠近所述第一步进电机转轴的一端与所述支撑套筒固定连接;所述第一步进电机的转轴与所述电机后盖固定连接。7.根据权利要求6所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:还包括控制单元、第一限位感应器和第二限位感应器，所述支撑套筒的壁上开设有两个电机支撑轴向移动的极限位置孔，所述第一限位感应器和第二限位感应器分别安装在所述两个极限位置孔内，所述第一限位感应器和第二限位感应器均与所述控制单元连接，所述第一步进电机与所述控制单元连接;所述电机支撑、支撑套筒和梯形螺纹套筒的材质为塑料。8.根据权利要求1-7任一项所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:所述圆筒支撑包括依次相连接的第一圆筒支撑和第二圆筒支撑;所述抓持组件部分包括第二步进电机、转盘、抓持爪和导向盖，所述第二步进电机固定在所述第二圆筒支撑内，所述转盘位于所述第一圆筒支撑内；所述第二步进电机的输出转轴与所述转盘的后侧固定连接，所述转盘前侧开设有多个螺旋线型导向滑槽;所述转盘的前方设置导向盖，所述导向盖固定在所述第一圆筒支撑上，所述导向盖上开设有多个以转盘的旋转中心为中心的向心导向槽;所述抓持爪的一端可滑动地卡设在所述螺旋线型导向滑槽内，另一端穿过向心导向槽且伸向导向盖的前方。9.根据权利要求8所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:所述螺旋线型导向滑槽的截面为倒“T”型，所述螺旋线型导向滑槽呈以转盘旋转中心为极点的对数螺旋线或阿基米德螺旋线走向；所述抓持爪包括依次连接的末端指、导向柱体和定位柱体，所述导向柱体和定位柱体嵌入在所述螺旋线型导向滑槽内，所述定位柱体可滑动地卡设于所述螺旋线型导向滑槽的槽底，所述导向柱体与所述螺旋线型导向滑槽的槽侧面之间为间隙配合，所述第一圆筒支撑、第二圆筒支撑、转盘、抓持爪及导向盖的材质为塑料。10.根据权利要求9所述的旋转式水果采摘机械手，其特征在于:还包括压力传感器、第一限位传感器和第二限位传感器，所述压力传感器设置在所述导向盖的前侧中心位置，所述压力传感器和所述第二步进电机均与所述控制单元电连接;所述螺旋线型导向滑槽的两端底面分别开设有安装孔，所述第一限位传感器和第二限位传感器分别安装在所述螺旋线型导向滑槽两端底面的安装孔内，所述第一限位传感器和第二限位传感器均与所述控制单元电连接。
【文档编号】A01D46/24GK105917858SQ201610395938
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】高改梨, 程卓, 刘钧
【申请人】中国农业大学