一种水果采摘机械手的制作方法

本实用新型属于农林产业技术领域，涉及一种水果采摘机械手。

背景技术：

我国现在种植苹果的规模是世界第一，大面积的种植虽为果农带来了经济效益，但是采摘问题也凸显了出来。在绝大多数城镇里摘苹果是一件手工活，需要投入大量人力劳动，在采摘过程中人手是一个问题，采摘速度是一个问题，还有人身的安全问题。因此目前国内外研制的一些采摘机械手，其功能是将末端执行器移到接近目标的位置，并调整方向使其容易接触目标。在应用机器人采摘的采摘地区可以很大的提高采摘效率、节约成本。末端执行器动作比较简单，分为吸入式和切割式两种。吸入式机构采用吸筒将苹果吸入，不设置切割装置，这种方法的困难在于某些苹果的果梗不易和树枝分离。切割式机构采用一个夹具将苹果固定，用刀具将树枝切断，这种方式的缺点在于夹具的结构构造简单，在苹果树枝这种复杂环境上通用性不强，适用性差；在采摘的过程中容易对果实产生机械损伤。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种水果采摘机械手，解决现有的采摘装置通用性差、容易对果实造成机械损伤的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种水果采摘机械手，包括剪切机构和收集机构；所述的收集机构包括收集桶和挡板，所述的挡板有多个，多个挡板沿收集桶内壁周向设置，挡板的自由端可绕挡板与收集桶桶壁的连接处转动，多个挡板的自由端靠近后形成可承载水果的承载台；

所述的剪切机构包括刀臂和刀片，所述的刀臂为弧形臂，刀臂设置在收集桶上方，所述的刀臂可绕其与收集桶的连接处转动，所述的刀臂有多个，多个刀臂沿收集桶周向分布，多个刀臂的自由端相互靠近后形成容纳果实的空腔；所述的刀片设置在刀臂上，刀片的形状为与刀臂弧度相同的弧形，所述的刀片可沿刀臂来回滑动。

具体的，所述的刀臂铰接在收集桶外壁上，所述的刀臂通过一滑块摇杆机构带动其转动，所述的滑块摇杆机构包括活动夹、支撑臂、丝杠和电机，所述的活动夹为环形构件，所述的活动夹套设在收集桶外壁上，所述的支撑臂一端铰接在活动夹上，支撑臂另一端铰接在刀臂上，所述的活动夹上固定有法兰盘螺母，所述的丝杠与法兰盘螺母螺纹连接；所述的丝杠一端通过联轴器连接有电机，所述的电机固定在收集桶桶壁上。

具体的，所述的活动夹内壁上设置有多个凸起，所述的收集桶桶壁上设置有与凸起对应的导槽，所述的凸起卡装在导槽中，所述的凸起沿导槽滑动。

具体的，所述的活动夹上设置有多个用于连接支撑臂的第一连接耳板。

具体的，所述的收集桶上设置有固定夹，所述的固定夹为环形构件，固定夹套设在收集桶外壁上，固定夹上设置有多个用于连接刀臂的第二连接耳板。

具体的，所述的挡板铰接在收集桶桶壁上，挡板底部设置有弹簧，所述的弹簧一端固定在收集桶内壁上，弹簧的另一端固定在挡板底部。

具体的，所述的刀臂的自由端端部设置有滚子，所述的滚子可绕其自身轴线转动，所述的滚子表面设置有软质材料。

具体的，所述的刀片上设置有刀把，所述的刀臂上设置有沿刀臂厚度贯通的滑槽，所述的刀片贴合在刀臂的内面，所述的刀把穿过滑槽与一连杆机构连接，所述的连杆机构带动刀片整体沿着滑槽滑动；所述的连杆机构连接在一舵机上，通过舵机带动连杆机构运动；所述的舵机固定在刀臂上。

具体的，所述的挡板表面层设置有软质材料；所述的刀臂内面和刀片的内面也设置有软质材料。

具体的，所述的收集桶上连接有伸缩杆，所述的挡板的自由端设置有拉绳，所述的拉绳末端连接在伸缩杆的末端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过多个弧形刀臂形成容纳果实的空腔，在空腔底部设置有可转动挡板形成承载采摘水果的承载台，在弧形刀臂将果实包裹后，刀臂上的刀片向内收缩剪切果实果蒂，挡板打开使果实掉落至收集机构中。本实用新型的采摘机械手减少了水果采摘过程中的对果实的机械损伤，同时也提高了水果采摘的效率，节省了人工劳力。

(2)相对于人工采摘，采用本实用新型的采摘装置可以显著提高采摘效率和安全系数；相对于大型采摘装置，本实用新型的采摘装置结构简单，成本低，可以大面积推广。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是收集桶的结构示意图。

图3是活动夹的结构示意图。

图4是固定夹的结构示意图。

图5是刀臂的结构示意图。

图6是刀片的结构示意图。

图7是支撑臂的结构示意图。

图8是挡板的结构示意图。

图中各标号表示为：4-固定夹；

11-刀臂，12-刀片，13-刀把，14-滚子，15-连杆机构，16-舵机；

21-收集桶，22-挡板，23-弹簧；

31-活动夹，32-支撑臂，33-丝杠，34-电机，35-法兰盘螺母，36-联轴器；

111-滑槽；211-导槽；311-凸起，312-第一连接耳板；

41-第二连接耳板。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

如图1所示，本实用新型公开了一种水果采摘机械手，包括剪切机构和收集机构；收集机构包括收集桶21和挡板22，挡板22有多个，多个挡板 22沿收集桶21内壁周向设置，挡板22的自由端可绕挡板与收集桶桶壁的连接处转动，多个挡板22的自由端靠近后形成可承载水果的承载台。剪切机构包括刀臂11和刀片12，刀臂11为弧形臂，刀臂11设置在收集桶21 上方，刀臂11可绕其与收集桶21的连接处转动，刀臂11有多个，至少为三个，多个刀臂沿收集桶21周向分布，多个刀臂11的自由端相互靠近后形成容纳果实的空腔；刀片12设置在刀臂11上，刀片12的形状为与刀臂11 弧度相同的弧形，刀片12可沿刀臂11来回滑动。在弧形刀臂将果实包裹后，刀臂上的刀片向内收缩剪切果实果蒂，挡板打开使果实掉落至收集机构中。本实用新型的采摘机械手减少了水果采摘过程中的对果实的机械损伤，同时也提高了水果采摘的效率，节省了人工劳力。

具体的，如图1所示，刀臂11铰接在收集桶21外壁上，刀臂11通过一滑块摇杆机构带动其转动；滑块摇杆机构包括活动夹31、支撑臂32、丝杠33和电机34，活动夹31为环形构件，活动夹31套设在收集桶21外壁上，支撑臂32一端铰接在活动夹31上，支撑臂另一端铰接在刀臂11上，其中，支撑臂和活动夹、刀臂之间使用双头螺柱连接。活动夹31上固定有法兰盘螺母35，其中，活动夹为环形板件，法兰盘螺母35焊接在活动件内壁上，法兰盘螺母35与收集桶外壁之间有一定的间隙。丝杠33与法兰盘螺母35螺纹连接；丝杠33一端通过联轴器36连接有电机34，电机34固定在收集桶21桶壁上。丝杠带动活动夹沿收集桶竖直方向的往复运动，进而控制刀臂的开合。

具体的，如图3所示，活动夹31内壁上设置有多个凸起311，法兰盘螺母35靠近收集桶桶壁的一侧也设置有凸起311，如图2所示，收集桶21 桶壁上设置有与凸起311对应的导槽211，凸起311卡装在导槽211中，凸起311沿导槽211滑动。使得活动夹沿着收集桶上的导槽方向往复滑动，保障了活动夹移动稳定性。

具体的，如图3所示，活动夹31上设置有多个用于连接支撑臂32的第一连接耳板312。其中第一耳板上设置有螺栓孔，支撑臂上也设置有螺栓孔，支撑臂通过双头螺柱连接在第一连接耳板上，使得支撑臂安装拆卸方便。

具体的，挡板22铰接在收集桶21桶壁上，挡板22底部设置有弹簧23，弹簧23一端固定在收集桶21内壁上，弹簧的另一端固定在挡板22底部。收集桶桶壁上设置有连接孔，挡板铰接在该连接孔中。

具体的，如图6所示，刀片12上设置有刀把13，如图5所示，刀臂11 上设置有沿刀臂厚度贯通的滑槽111，刀片12贴合在刀臂11的内面。如图 1所示，刀把13穿过滑槽111与一连杆机构15连接，连杆机构15带动刀片整体沿着滑槽111滑动；连杆机构15连接在一舵机16上，舵机16固定在刀臂11上，通过舵机16带动连杆机构15运动，进而带动刀片沿刀臂滑动剪断果蒂。

进一步的，如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，收集桶21上设置有固定夹4，图4所示，该固定夹4为环形构件，固定夹4套设在收集桶21外壁上，固定夹4上设置有多个用于连接刀臂11的第二连接耳板41。第二连接耳板41上设置有螺栓孔，刀臂上也设置有螺栓孔，刀臂11通过双头螺柱连接在第二连接耳板上，安装拆卸方便。

进一步的，如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，刀臂11的自由端端部设置有滚子14，滚子14可绕其自身轴线转动。在刀臂11收拢时，刀臂顶端的滚子14可以将刀臂直接接触苹果表皮的滑动摩擦改成滚子接触苹果表皮的滚动摩擦，起到保护苹果表皮的作用。最好的，在滚子14表面设置软质材料，这样可防止水果在与挡板等接触时产生磕碰损伤。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，挡板22表面层设置有软质材料；刀臂11内面和刀片12的内面也设置有软质材料。挡板的尖锐处经过圆角化设计。这样可防止水果在与挡板等接触时产生机械损伤。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，收集桶21上固定一个伸缩杆，用于手持。挡板22的自由端设置有拉绳，拉绳末端连接在伸缩杆的末端。通过拉动拉绳使得三个挡板打开，使苹果能从收集桶中掉落下来。具体的，在伸缩杆上设置启动按钮和舵机控制面板，该按钮控制电机34的开启，舵机控制面板控制舵机开启。

本实用新型的具体使用过程：

当本实用新型的采摘装置处于闲置状态时，刀臂11会自行合拢，并保证切割刀片处于收缩状态。使用者在使用此装置采摘苹果时，使用者双手握住装置的伸缩臂，并调整伸缩臂的长度，使之处于合适的长度。开启位于伸缩杆处的启动按钮，置于收集桶21上的电动机34就会开始带动丝杠33旋转，进而使与丝杆33配合的法兰盘螺母35一起运动。法兰盘螺母35固定在活动夹31上，法兰盘螺母35会带动活动夹31向下移动，使得刀臂打开。当挡板22接触到苹果时，电机34带动活动夹上移，刀臂11随之合拢。在刀臂11合并之后，舵机16控制连杆机构15使刀片12沿刀臂上的滑槽111 方向各自靠拢，从而剪断苹果果蒂。剪断果蒂后，拉动绳子带动挡板22使苹果能顺利从收集桶21中掉落下来，放开绳子，挡板在弹簧23的回弹力下恢复原位。