本发明属于水果采摘领域，尤其涉及一种手持式水果采摘装置及其方法。
背景技术：
我国作为农业大国，蔬菜和水果分别是第二第三大种植作物，当然也决定着许多区域的经济来源。而果蔬采摘的效率和采摘质量直接影响着果农的种植成本和经济收益。现市场上已有的果蔬采摘末端执行器大部分都采用全驱动的驱动方式，全驱动虽然可以较为自由的控制机构的运动，但在单人辅助果蔬采摘末端执行器中由于多驱动带来的较为笨重的重量也成为难以单人长时间作业的一个问题，现有技术对多功能果蔬辅助采摘不可灵活切换的不足，现有技术当中用电驱动、丝杠传动等方案带来的笨重问题。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有平行抓取和对心抓取的两种状态的一种手持式水果采摘装置及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种手持式水果采摘装置，包括手柄、长杆和机械爪；所述长杆的头端连接所述机械爪，所述长杆的尾端连接有所述手柄；
所述机械爪包括底托、近指底盘、第一机械手指、第二机械手指和第三机械手指；所述底托下端固定套接所述长杆的头端，所述底托上端同轴心固定连接所述近指底盘；所述第一机械手指、第二机械手指和第三机械手指呈圆周阵列安装于所述近指底盘的上侧盘面。
进一步的，所述第一机械手指、第二机械手指和第三机械手指分别包括定指根、第一动指根和第二动指根；所述定指根、第一动指根和第二动指根为沿所述近指底盘轴线呈圆周阵列分布的u形铰接架结构；
所述定指根、第一动指根和第二动指根上均包括近指横杆；三根所述近指横杆的中端分别与所述定指根、第一动指根和第二动指根的顶部铰接连接；
所述近指横杆的两端分别为内段和外段；所述内段向所述近指底盘靠近圆心方向延伸，所述外段向近指底盘远离圆心方向延伸；
所述第一机械手指、第二机械手指和第三机械手指还均包括近指节、近指节连杆、中指节主动杆、中指节、中指节连杆和远指节；
所述近指节的一端与所述近指横杆的中段铰接连接，所述近指节另一端共同铰接连接所述中指节主动杆的一端和中指节的一端，所述外段的末端与所述近指节连杆的一端铰接连接，所述近指节连杆的另一端铰接连接所述中指节主动杆的中端，所述中指节主动杆的另一端铰接连接所述中指节连杆的一端；所述中指节连杆的另一端铰接连接所述远指节的一端，所述中指节的另一端铰接连接所述远指节的中端；
同时向下拉动三根所述横杆的内段末端，可使所述机械爪做向内抓取动作，同时向上推动三根所述横杆的内段末端，可使所述机械爪做张爪动作。
进一步的，所述近指底盘上还安装有第一活动座和第二活动座，所述第一动指根和第二动指根底部固定安装于所述第一活动座和第二活动座上；
所述第一活动座和第二活动座为腰形块结构，所述第一活动座/第二活动座靠近所述近指底盘圆心的一头底部与所述近指底盘通过轴承转动连接；所述第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面通过柔性钢丝连接，所述柔性钢丝外部还套设置有张弛弹簧，所述张弛弹簧两端分别顶压第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面；柔性钢丝直线状态下第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面之间呈夹角；
所述近指底盘的盘面内侧还设置有滑轮座，所述滑轮座上安装有定滑轮，还包括换向钢丝，所述换向钢丝跨过所述定滑轮，所述换向钢丝的一端与所述柔性钢丝的中部固定连接；所述定滑轮与柔性钢丝之间的一段换向钢丝的延伸方向与所述柔性钢丝垂直；换向钢丝可将直线状态的所述柔性钢丝拉成沿中点弯折的折线；所述柔性钢丝折线状态下，第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面相互平行；
所述第一活动座和第二活动座之间还固定设置有长条状限位挡块，长条状限位挡块的长度方向与直线状态的柔性钢丝相互平行；
所述第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面相互平行状态下，
所述限位挡块两头的弧面分别限位接触第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面。
进一步的，所述近指底盘中部同轴心镂空有圆孔，所述底托为上端开口的柱腔结构，所述底托内的底托圆柱腔与所述圆孔同轴心设置；所述底托圆柱腔中同轴心设置有钢丝固定圆盘，所述钢丝固定圆盘与所述底托圆柱腔内壁之间间隙设置；
还包括三根传动硬质钢丝，三根硬质钢丝的下端同步连接所述钢丝固定圆盘，所述三根硬质钢丝上端分别固定连接三根所述横杆的内段末端；钢丝固定圆盘向下运动带动三根硬质钢丝同时向下拉动三根所述横杆的内段末端，进而使所述机械爪做向内抓取动作。
进一步的，所述钢丝固定圆盘下端同轴心固定连接有导向轴，所述导向轴内部贯通设置有过线通道，所述过线通道上端从所述钢丝固定圆盘上表面穿出，所述过线通道下端连通所述长杆的管腔，所述导向轴下端活动套设有导向轴套，所述导向轴套外壁同轴心固定套接于所述长杆头端内壁；所述导向轴上还套设有回位弹簧，所述回位弹簧呈压缩状设置于所述钢丝固定圆盘和所述导向轴套之间；
所述导向轴的过线通道中横向固定设置有拉线连接杆，所述长杆的管腔中还包括拉线，所述拉线的一端固定连接所述拉线连接杆，所述拉线的另一端固定所述手柄处的拉杆，向后拉动所述拉杆使拉线带动所述导向轴和钢丝固定圆盘一同位移；
所述长杆的管腔中部同轴心活动设置有换向导向套，所述拉线穿过所述换向导向套的拉绳通道，所述拉绳通道壁还固定设置有绳索连接桩，所述换向钢丝的另一端穿过所述过线通道和管腔并与所述绳索连接桩固定连接，所述换向导向套外壁固定连接有手拉柄；
所述长杆位于所述换向导向套处的外壁上镂空设置有手拉柄导槽，所述有手拉柄活动于所述手拉柄导槽中，所述手拉柄导槽的尾端还垂直设置有手拉柄定位槽，向后拉动所述手拉柄通过换向钢丝将直线状态的所述柔性钢丝拉成沿中点弯折的折线。
进一步的，三根硬质钢丝中的其中一根硬质钢丝下端穿过所述钢丝固定圆盘上的穿过孔并连接盘形弹簧托，所述弹簧托与所述钢丝固定圆盘下侧壁通过缓冲弹簧弹性连接。
进一步的，所述第一机械手指、第二机械手指和第三机械手指上的近指节、中指节和远指节的夹持内侧分别设置有软性材质的第一缓冲片、第二缓冲片和第三缓冲片。
进一步的，根据权利要求所述的一种手持式水果采摘装置的采摘方法
机械爪张爪方法：将手柄处的拉杆向前推，进而使钢丝固定圆盘处于自由状态，在回位弹簧的作用下钢丝固定圆盘向上运动，进而钢丝固定圆盘带动三根硬质钢丝向上运动，进而三根硬质钢丝同时向上推动三根所述横杆的内段末端，可使所述机械爪做张爪动作；
机械爪抓取方法：将手柄处的拉杆向后拉，向后拉动所述拉杆使拉线带动所述导向轴和钢丝固定圆盘一同向下位移，进而钢丝固定圆盘带动三根硬质钢丝向下运动，进而三根硬质钢丝同时向下拉动三根所述横杆的内段末端，可使所述机械爪做向内抓取球形水果动作；
第二机械手指和第三机械手指的换向方法：当需要夹持例如香蕉类型的棒形水果时，向后拉动手拉柄使换向导向套同步向后位移，进而导向套牵动换向钢丝，换向钢丝的牵动作用下使将直线状态的柔性钢丝拉成沿中点弯折的折线，在柔性钢丝向内侧拉动作用下，进而使第一活动座和第二活动座沿轴承旋转，直至第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面由相互成120度夹角逐渐转变为相互平行时，第二机械手指和第三机械手指也同步实现换向，进而使第二机械手指和第三机械手指的夹取方向为同向状态，与此同时，限位挡块两头的弧面分别限位接触第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面，此时限位挡块阻止第一活动座和第二活动座进一步转动；该状态的机械爪适合抓取香蕉类型的棒形水果；
当需要重新转化成夹持球形水果时，松开手拉柄，在张弛弹簧的弹力作用下，柔性钢丝重新回到绷直的直线状态，第一活动座和第二活动座所相对的腰侧面由相互成由相互平行自动转化成相互之间成120度夹角。
有益效果：本方案结构简单，能实现单人辅助果蔬采摘，该结构实现了平行抓取和对心抓取的两种状态，适用于球形水果，也适用于棒形水果，切换更加方便，同时采用缓冲片结构，有效实现防止夹坏的情况发生。
附图说明
附图1为本发明装置整体结构示意图；
附图2为本装置的长杆和手柄处结构示意图；
附图3为机械爪夹持球形水果的立体视图；
附图4为机械爪夹持球形水果的俯视图；
附图5为机械爪第一结构示意图；
附图6为机械爪第二结构示意图；
附图7为附图6的标记1处结构示意图；
附图8为底托内部第一剖开示意图；
附图9为底托内部第二剖开示意图；
附图10为底托内部第三剖开示意图；
附图11为机械爪由对心抓取状态转化成平行抓取状态的转化示意图；
附图12为长杆手拉柄处的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
结构介绍：如附图1至12所示的一种手持式水果采摘装置，包括手柄29、长杆30和机械爪31；所述长杆30的头端连接所述机械爪31，所述长杆30的尾端连接有所述手柄29；
所述机械爪31包括底托45、近指底盘15、第一机械手指46、第二机械手指55和第三机械手指57；所述底托45下端固定套接所述长杆30的头端，所述底托45上端同轴心固定连接所述近指底盘15；所述第一机械手指46、第二机械手指55和第三机械手指57呈圆周阵列安装于所述近指底盘15的上侧盘面。
所述第一机械手指46、第二机械手指55和第三机械手指57分别包括定指根13、第一动指根3和第二动指根14；所述定指根13、第一动指根3和第二动指根14为沿所述近指底盘15轴线呈圆周阵列分布的u形铰接架结构；
所述定指根13、第一动指根3和第二动指根14上均包括近指横杆11；三根所述近指横杆11的中端分别与所述定指根13、第一动指根3和第二动指根14的顶部铰接连接；
所述近指横杆11的两端分别为内段12和外段4；所述内段12向所述近指底盘15靠近圆心方向延伸，所述外段4向近指底盘15远离圆心方向延伸；
所述第一机械手指46、第二机械手指55和第三机械手指57还均包括近指节5、近指节连杆6、中指节主动杆7、中指节10、中指节连杆8和远指节9；
所述近指节5的一端与所述近指横杆11的中段铰接连接，所述近指节5另一端共同铰接连接所述中指节主动杆7的一端和中指节10的一端，所述外段4的末端与所述近指节连杆6的一端铰接连接，所述近指节连杆6的另一端铰接连接所述中指节主动杆7的中端，所述中指节主动杆7的另一端铰接连接所述中指节连杆8的一端；所述中指节连杆8的另一端铰接连接所述远指节9的一端，所述中指节10的另一端铰接连接所述远指节9的中端；
同时向下拉动三根所述横杆11的内段12末端，可使所述机械爪31做向内抓取动作，同时向上推动三根所述横杆11的内段12末端，可使所述机械爪31做张爪动作。
所述近指底盘15上还安装有第一活动座2和第二活动座16，所述第一动指根3和第二动指根14底部固定安装于所述第一活动座2和第二活动座16上；
所述第一活动座2和第二活动座16为腰形块结构，所述第一活动座2/第二活动座16靠近所述近指底盘15圆心的一头35底部与所述近指底盘15通过轴承40转动连接；所述第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33通过柔性钢丝32连接，所述柔性钢丝32外部还套设置有张弛弹簧24，所述张弛弹簧24两端分别顶压第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33；柔性钢丝32直线状态下第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33之间呈120夹角；
所述近指底盘15的盘面内侧还设置有滑轮座46，所述滑轮座46上安装有定滑轮22，还包括换向钢丝18，所述换向钢丝18跨过所述定滑轮22，所述换向钢丝18的一端与所述柔性钢丝32的中部固定连接；所述定滑轮22与柔性钢丝32之间的一段换向钢丝18的延伸方向与所述柔性钢丝32垂直；换向钢丝18可将直线状态的所述柔性钢丝32拉成沿中点弯折的折线；所述柔性钢丝32折线状态下，第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33相互平行；
所述第一活动座2和第二活动座16之间还固定设置有长条状限位挡块36，长条状限位挡块36的长度方向与直线状态的柔性钢丝32相互平行；
所述第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33相互平行状态下，
所述限位挡块36两头的弧面分别限位接触第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33。
所述近指底盘15中部同轴心镂空有圆孔100，所述底托45为上端开口的柱腔结构，所述底托45内的底托圆柱腔50与所述圆孔100同轴心设置；所述底托圆柱腔50中同轴心设置有钢丝固定圆盘53，所述钢丝固定圆盘53与所述底托圆柱腔50内壁之间间隙设置；
还包括三根传动硬质钢丝52，三根硬质钢丝52的下端同步连接所述钢丝固定圆盘53，所述三根硬质钢丝52上端分别固定连接三根所述横杆11的内段12末端；钢丝固定圆盘53向下运动带动三根硬质钢丝52同时向下拉动三根所述横杆11的内段12末端，进而使所述机械爪31做向内抓取动作。
所述钢丝固定圆盘53下端同轴心固定连接有导向轴44，所述导向轴44内部贯通设置有过线通道51，所述过线通道51上端从所述钢丝固定圆盘53上表面穿出，所述过线通道51下端连通所述长杆30的管腔49，所述导向轴44下端活动套设有导向轴套43，所述导向轴套43外壁同轴心固定套接于所述长杆30头端内壁；所述导向轴44上还套设有回位弹簧42，所述回位弹簧42呈压缩状设置于所述钢丝固定圆盘53和所述导向轴套43之间；
所述导向轴44的过线通道51中横向固定设置有拉线连接杆23，所述长杆30的管腔49中还包括拉线17，所述拉线17的一端固定连接所述拉线连接杆23，所述拉线17的另一端固定所述手柄29处的拉杆28，向后拉动所述拉杆28使拉线17带动所述导向轴44和钢丝固定圆盘53一同位移；
所述长杆30的管腔49中部同轴心活动设置有换向导向套47，所述拉线17穿过所述换向导向套47的拉绳通道102，所述拉绳通道102壁还固定设置有绳索连接桩48，所述换向钢丝18的另一端穿过所述过线通道51和管腔49并与所述绳索连接桩48固定连接，所述换向导向套47外壁固定连接有手拉柄25；
所述长杆30位于所述换向导向套47处的外壁上镂空设置有手拉柄导槽26，所述有手拉柄25活动于所述手拉柄导槽26中，所述手拉柄导槽26的尾端还垂直设置有手拉柄定位槽27，向后拉动所述手拉柄25通过换向钢丝18将直线状态的所述柔性钢丝32拉成沿中点弯折的折线。
三根硬质钢丝52中的其中一根硬质钢丝52下端穿过所述钢丝固定圆盘53上的穿过孔105并连接盘形弹簧托19，所述弹簧托19与所述钢丝固定圆盘53下侧壁通过缓冲弹簧20弹性连接，该弹性缓冲结构，保证第一机械手指46、第二机械手指55和第三机械手指57中的其中一个手指不是刚性夹持，有效防止夹坏水果。
所述第一机械手指46、第二机械手指55和第三机械手指57上的近指节5、中指节10和远指节9的夹持内侧分别设置有软性材质的第一缓冲片39、第二缓冲片38和第三缓冲片37，防止把水果夹坏。
本方案的方法、技术进步整理如下：
机械爪张爪方法：将手柄29处的拉杆28向前推，进而使钢丝固定圆盘53处于自由状态，在回位弹簧42的作用下钢丝固定圆盘53向上运动，进而钢丝固定圆盘53带动三根硬质钢丝52向上运动，进而三根硬质钢丝52同时向上推动三根所述横杆11的内段12末端，可使所述机械爪31做张爪动作；
机械爪抓取方法：将手柄29处的拉杆28向后拉，向后拉动所述拉杆28使拉线17带动所述导向轴44和钢丝固定圆盘53一同向下位移，进而钢丝固定圆盘53带动三根硬质钢丝52向下运动，进而三根硬质钢丝52同时向下拉动三根所述横杆11的内段12末端，可使所述机械爪31做向内抓取球形水果54动作；
第二机械手指55和第三机械手指57的换向方法：当需要采用平行抓取时，夹持例如香蕉类型的棒形水果时，向后拉动手拉柄25使换向导向套47同步向后位移，进而导向套47牵动换向钢丝18，换向钢丝18的牵动作用下使将直线状态的柔性钢丝32拉成沿中点弯折的折线，在柔性钢丝32向内侧拉动作用下，进而使第一活动座2和第二活动座16沿轴承40旋转，直至第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33由相互成120度夹角逐渐转变为相互平行时，第二机械手指55和第三机械手指57也同步实现换向，进而使第二机械手指55和第三机械手指57的夹取方向为同向状态，与此同时，限位挡块36两头的弧面分别限位接触第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33，此时限位挡块36阻止第一活动座2和第二活动座16进一步转动；该状态的机械爪31适合抓取香蕉类型的棒形水果；
当机械爪需要重新转化成对心抓取时，例如夹持苹果等球形水果54时，松开手拉柄25，在张弛弹簧24的弹力作用下，柔性钢丝32重新回到绷直的直线状态，第一活动座2和第二活动座16所相对的腰侧面33由相互成由相互平行自动转化成相互之间成120度夹角。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。