一种用于香菇采收的智能化末端执行器

本实用新型属于农业采摘机械技术领域，具体涉及一种用于香菇采收的智能化末端执行器。

背景技术：

随着科学技术的发展，机械智能化程度不断提高，人工采摘香菇效率低下，已逐渐被采摘机器人所代替。采摘机器人是一种高效的自动化装置，其关键部件为机械手末端执行器。香菇采摘末端执行器的设计目前多采用合金刀片，而刚性刀片采摘的蘑菇易损伤和变色，在实际采收过程中易打滑，采收香菇的质量得不到保证。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型设计了一种用于香菇采收的智能化末端执行器。

为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型采用了以下方案：

一种用于香菇采收的智能化末端执行器，包括手爪和爪腕，所述爪腕中央开孔并安装有中心定位套筒以与丝杠配合形成螺旋传动，所述丝杠由电机驱动；所述手爪包括至少三个爪指，所述爪指的指关节外侧通过相应的外腕指联接关节与所述爪腕转动连接，所述爪指的指关节内侧通过相应的内腕指联接关节与相应的连杆一端转动连接，所述连杆另一端穿过所述爪腕与电机支座连接；

所述爪指还包括爪骨、爪骨内衬和爪钳，所述爪骨中部内凹，所述爪骨内衬和爪钳嵌套在所述爪骨上，所述爪骨内衬和爪钳采用橡胶材质。

进一步，所述爪钳上设置有防滑结构。

进一步，所述爪骨采用合金钢材质。

进一步，所述爪骨通过螺钉固连在相应指关节上；所述外腕指联接关节上端与相应指关节通过螺栓转动连接，下端与所述爪腕通过螺栓固连；所述内腕指联接关节上端与相应指关节通过螺栓转动连接，下端与相应连杆通过螺栓转动连接。

进一步，所述爪腕内部设置有凹槽与相应连杆组成移动副。

进一步，所述爪腕与所述中心定位套筒过盈连接。

进一步，所述丝杠与所述电机通过联轴器联接。

进一步，所述爪指有五个。

进一步，还包括手爪基座，所述爪腕圆周上均布有多个套柱销与所述手爪基座的上端相连，所述手爪基座下端通过多个套柱销与所述电机支座相连；所述手爪基座上设置有连杆过孔，且所述连杆过孔的数量与所述爪指的数量一致。

进一步，还包括机壳，所述机壳将所述爪腕以下的结构全部包络。

当所述电机逆时针转动时，带动所述丝杠逆时针转动，所述中心定位套筒沿着所述丝杠下降，带动所述爪腕沿着所述连杆向下移动，所述爪腕带动所述外腕指联接关节、手爪基座沿着所述连杆表面向下移动，直到所述手爪基座达到最大移动距离，手爪完全张开。

当所述电机顺时针转动时，带动所述丝杠顺时针转动，所述中心定位套筒沿着所述丝杠上升，带动所述爪腕沿着所述连杆向上移动，所述爪腕带动所述外腕指联接关节、手爪基座沿着所述连杆表面向上移动，直到所述手爪基座达到最大移动距离，手爪指尖相碰完全闭合。

手爪的张开和闭合过程完成香菇的的抓取和采摘。

该用于香菇采收的智能化末端执行器具有以下有益效果：

（1）本实用新型中，爪骨内衬和爪钳采用橡胶材质，柔性手爪因其柔软的材料不易对果蔬造成机械损伤，且橡胶材质的爪钳不易打滑，进一步为香菇无损采摘提供一种有效途径。

（2）本实用新型中，通过电机控制丝杠的旋转，从而带动联接关节的转动，从而控制手爪的张开与捏合，结构简单巧妙；且通过计算丝杠的旋转圈数，可以准确把控夹持力的大小，进一步保证了香菇的无损采摘。

附图说明

图1：本实用新型实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的分解结构示意图；

图2：本实用新型实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器张开时的工作状态示意图（不带机壳）；

图3：本实用新型实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器闭合时的工作状态示意图（不带机壳）；

图4：本实用新型实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的透视图；

图5：本实用新型实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的外观图ⅰ；

图6：本实用新型实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的外观图ⅱ。

附图标记说明：

1—爪骨；2—爪骨内衬；3—爪钳；4—指关节；5—外腕指联接关节；6—内腕指联接关节；7—爪腕；8—连杆；9—套柱销；10—电机；11—机壳；12—手爪基座；13—电机支座；14—联轴器；15—丝杠；16—中心定位套筒。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

图1至图6示出了本实用新型一种用于香菇采收的智能化末端执行器的具体实施方式。图1是本实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的分解结构示意图；图2和图3是本实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的工作状态示意图；图4是本实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的透视图；图5和图6是本实施方式中用于香菇采收的智能化末端执行器的外观图。

如图1至6所示，本实施方式中的用于香菇采收的智能化末端执行器，包括手爪和爪腕7，爪腕7中央开孔并安装有中心定位套筒16以与丝杠15配合形成螺旋传动，丝杠15由电机10驱动；所述手爪包括至少三个爪指，所述爪指的指关节4外侧通过相应的外腕指联接关节5与爪腕7转动连接，所述爪指的指关节4内侧通过相应的内腕指联接关节6与相应的连杆8一端转动连接，连杆8另一端穿过爪腕7与电机支座13连接；所述爪指还包括爪骨1、爪骨内衬2和爪钳3，爪骨1中部内凹，爪骨内衬2和爪钳3嵌套在爪骨1上，爪骨内衬2和爪钳3采用橡胶材质。

优选地，爪钳3上设置有防滑结构，如图2和图5所示。

优选地，爪骨1采用合金钢材质。

本实施例中，爪骨1通过螺钉固连在相应指关节4上；外腕指联接关节5上端与相应指关节4通过螺栓转动连接，下端与爪腕7通过螺栓固连；内腕指联接关节6上端与相应指关节4通过螺栓转动连接，下端与相应连杆8通过螺栓转动连接，如图1所示。

本实施例中，爪腕7内部设置有凹槽与相应连杆8组成移动副，如图1所示。

本实施例中，爪腕7与中心定位套筒16过盈连接。

本实施例中，丝杠15与电机10通过联轴器14联接，如图1所示。

本实施例中，所述爪指有五个，如图1至图6所示。

优选地，本实施方式中的用于香菇采收的智能化末端执行器，还包括手爪基座12，爪腕7圆周上均布有多个套柱销9与手爪基座12的上端相连，手爪基座12下端通过多个套柱销9与电机支座13相连；手爪基座12上设置有连杆过孔，且所述连杆过孔的数量与所述爪指的数量一致，如图1至图6所示。手爪基座12进一步保证了末端执行器的平稳运行。

优选地，本实施方式中的用于香菇采收的智能化末端执行器，还包括机壳11，机壳11将爪腕7以下的结构全部包络，如图1、图4、图5和图6所示。

如图2和图5所示，当电机10逆时针转动时，带动丝杠15逆时针转动，中心定位套筒16沿着丝杠15下降，带动爪腕7沿着连杆8向下移动，爪腕7带动外腕指联接关节5、手爪基座12沿着连杆8表面向下移动，直到手爪基座12达到最大移动距离，手爪完全张开。

如图3和图6所示，当电机10顺时针转动时，带动丝杠15顺时针转动，中心定位套筒16沿着丝杠15上升，带动爪腕7沿着连杆8向上移动，爪腕7带动外腕指联接关节5、手爪基座12沿着连杆8表面向上移动，直到手爪基座12达到最大移动距离，手爪指尖相碰完全闭合。

手爪的张开和闭合过程完成香菇的的抓取和采摘。

本实用新型中，爪骨内衬和爪钳采用橡胶材质，柔性手爪因其柔软的材料不易对果蔬造成机械损伤，且橡胶材质的爪钳不易打滑，进一步为香菇无损采摘提供一种有效途径。

本实用新型中，通过电机控制丝杠的旋转，从而带动联接关节的转动，从而控制手爪的张开与捏合，结构简单巧妙；且通过计算丝杠的旋转圈数，可以准确把控夹持力的大小，进一步保证了香菇的无损采摘。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。