一种可伸缩的机械手结构

1.本实用新型属于果实采摘机械手技术领域，尤其涉及一种可伸缩的机械手结构。


背景技术：

2.现有的水果生长在很高的枝头上，往往由于过高，人们没来得及采摘时，便熟透掉落，往往造成不必要的浪费，果实的采摘较为繁琐，由于果实的高度位置受限，不能够果实成熟时及时的将树顶部果实采摘，人工采摘容易受到高度、角度等原因采摘不完整，还容易对果实的枝条与枝茎造成不必要的破坏，影响果实的产量。
3.针对目前高空采摘水果作业于半空状态，并且果园果树的采摘作业急需劳动力、高大果树不易采摘、人工采摘具有危险性等问题，现在市面上出现一种使用当前先进的无人机技术协同履带车开发出的无人机与履带车协同工作的新型全自动的果园果树采摘平台，致力于解决高空水果采摘、劳动力缺乏等问题，该果园果树采摘平台搭载有机械手，通过机械手的抓取功能，来对位于高空中的果实抓取采摘，但是，现有用于抓取采摘果实的机械手普遍为气动式，在使用过程中将果实吸住，然后通过拽拉的方式将其拉断，该方式为吸住果实容易受到果实不圆滑而导致吸不稳的情况，从而有些果实无法吸住而导致采摘不完整等问题。为此，我们提出来一种可伸缩的机械手结构解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中，现有用于抓取采摘果实的机械手普遍为气动式，该方式容易受到果实不圆滑而导致吸不稳的情况，从而有些果实无法吸住而导致采摘不完整等问题，而提出的一种可伸缩的机械手结构。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种可伸缩的机械手结构，包括：
7.底座，所述底座上表面沿长度方向水平安装有滑台，所述滑台的一端延伸出底座外，所述滑台上沿长度方向滑动安装有滑座，所述滑座顶部水平固定有支撑套筒，所述支撑套筒上水平限位穿设有套管，所述套管远离底座的一端安装有五爪机械手，所述底座上表面远离滑台的一端竖向转动安装有主轴，所述主轴底部设置有转向轴，所述转向轴底部套装有第一齿轮，所述底座底部安装有步进电机，所述底座顶部转动安装有与步进电机传动轴固定的第二齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮之间啮合有第四齿轮，所述第四齿轮转动安装在底座上，所述主轴上水平固定套装有摇杆，所述摇杆远离主轴的一端转动连接有连杆，所述连杆远离主轴的一端与滑座转动连接。
8.通过上述技术方案，6)启动带动第二齿轮转动，在第四齿轮的传动配合下，能够使第一齿轮驱动转向轴带动主轴旋转。摇杆与连杆的配合，组成曲柄滑块机构，主轴旋转时，便可利用该曲柄滑块机构，使得滑座沿滑台长度方向滑动，并通过支撑套筒带动套管以及套管端部的五爪机械手伸缩运动，该结构简易且使用，模仿人工拉拽果实采摘方式，使得五爪机械手抓取水果更为便捷。
9.优选的，所述套管内穿设有旋转轴，所述旋转轴与套管轴向传动套接，所述旋转轴远离五爪机械手的一端与主轴之间共同套装有支撑曲臂。
10.通过上述技术方案，可对旋转轴支撑限位。
11.优选的，所述旋转轴远离五爪机械手的一端与主轴顶端均设置有万向节，一对所述万向节之间连接有万向轴。
12.通过上述技术方案，万向轴与一对万向节的配合，能够实现旋转轴与主轴之间的万向传动，进而使得主轴的单向旋转，能够以90度角度传动至旋转轴，使旋转轴将轴向动力传动至套管，驱动套管带动五爪机械手旋转实现水果拧断的动作。
13.优选的，所述步进电机以底座为轴线对称设置有两台，两台所述步进电机上均传动安装有第二齿轮，一对所述第二齿轮与主轴之间均设置有第四齿轮，所述转向轴的顶部还套装有第三齿轮，一对所述第四齿轮分别与第一齿轮和第三齿轮啮合。
14.通过上述技术方案，利用第一齿轮和第三齿轮的错位设置，分别与一对第四齿轮啮合，能够使得两台步进电机同步启动带动一对第二齿轮旋转时，带动主轴单向旋转。
15.优选的，所述滑座伸出所述滑台的一端安装有视觉识别模块总装配。
16.通过上述技术方案，用于水果摘取过程中的视觉处理。
17.优选的，所述底座底端部设置有安装板，所述安装板上穿设有螺钉。
18.通过上述技术方案，能够安装在无人机上，协同履带车用于组成新型全自动的果园果树采摘平台。
19.优选的，所述滑座滑动镶嵌在滑台上表面，所述滑台上开设有供滑座滑动的滑槽。
20.通过上述技术方案，使得(0)能够沿滑台长度方向稳定滑动。
21.综上所述，本实用新型的技术效果和优点：该可伸缩的机械手结构，得益于摇杆与连杆的配合，组成曲柄滑块机构，当两台步进电机同步启动，在一对第二齿轮、一对第四齿轮以及第一齿轮和第三齿轮的传动下，驱使主轴单向旋转时，便可利用该曲柄滑块机构，使得滑座沿滑台长度方向滑动，并通过支撑套筒带动套管以及套管端部的五爪机械手伸缩运动，该结构简易且使用，使得五爪机械手抓取水果更为便捷。
22.通过万向轴与一对万向节的配合，能够实现旋转轴与主轴之间的万向传动，进而使得主轴的单向旋转，能够以90度角度传动至旋转轴，使旋转轴将轴向动力传动至套管，驱动套管带动五爪机械手旋转实现水果拧断的动作，相较于传统万向节，该结构配合旋转轴与套管的套接传动，不会受到角度的限制而影响五爪机械手的运动。
23.该可伸缩的机械手结构，通过五爪机械手的伸缩以及旋转，模仿人工采摘时人手握住果实通过拽拉或者拧断的方式进行采摘，确保了果实采摘的稳定性。
附图说明
24.图1为本实用新型的整体结构示意图；
25.图2为本实用新型的主视图；
26.图3为本实用新型的俯视图。
27.图中：1、五爪机械手；2、视觉识别模块总装配；3、底座；4、主轴；5、第一齿轮；6、步进电机；7、第二齿轮；8、转向轴；9、滑台；10、滑座；11、摇杆；12、连杆；13、万向节；14、万向轴；15、旋转轴；16、支撑曲臂；17、套管；18、第三齿轮；19、支撑套筒；20、第四齿轮。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.参照图1，一种可伸缩的机械手结构，包括：底座3，底座3底端部设置有安装板，安装板上穿设有螺钉，能够安装在无人机上，协同履带车用于组成新型全自动的果园果树采摘平台。
30.参照图1，底座3上表面沿长度方向水平安装有滑台9，滑台9的一端延伸出底座3外，滑台9上沿长度方向滑动安装有滑座10，滑座10滑动镶嵌在滑台9上表面，滑台9上开设有供滑座10滑动的滑槽，使得(0)能够沿滑台9长度方向稳定滑动。滑座10顶部水平固定有支撑套筒19，支撑套筒19上水平限位穿设有套管17，其中支撑套筒19设置有一对，套管17外壁上设置有位于一对支撑套筒19之间的挡片，一对支撑套筒19能够跟随滑座10带动套管17平移，套管17能够相对于支撑套筒19转动。套管17远离底座3的一端安装有五爪机械手1，用于果实的抓取。
31.参照图1，作为进一步的实施例，五爪机械手1采用仿人手设计，为五爪机构，和人手手指数相当，模拟人手抓取，可满足抓取的全面包裹，抓取更加可靠，五爪机械手1采用舵机控制，舵机型号选用20kgds3120大舵机，该舵机采用金属齿轮，旋转角度可实现360
°
旋转，不仅寿命长而且输出扭矩最大为6.8n，而果实单个最大重量为3n左右，足以实现五爪机械手1对果实的抓取。五爪机械手1的爪臂处通过采用柔性薄膜压力传感器的配合，进行力反馈，合理控制机械手抓取的力度，不会使得机械手力道过大而损坏水果，满足使用要求。
32.参照图1、图2和图3，作为进一步的实施例，底座3上表面远离滑台9的一端竖向转动安装有主轴4，主轴4底部设置有转向轴8，转向轴8底部套装有第一齿轮5，底座3底部安装有步进电机6，底座3顶部转动安装有与步进电机6传动轴固定的第二齿轮7，第二齿轮7和第一齿轮5之间啮合有第四齿轮20，第四齿轮20转动安装在底座3上，步进电机6启动带动第二齿轮7转动，在第四齿轮20的传动配合下，能够使第一齿轮5驱动转向轴8带动主轴4旋转。主轴4上水平固定套装有摇杆11，摇杆11远离主轴4的一端转动连接有连杆12，连杆12远离主轴4的一端与滑座10转动连接。摇杆11与连杆12的配合，组成曲柄滑块机构，主轴4旋转时，便可利用该曲柄滑块机构，使得滑座10沿滑台9长度方向滑动，并通过支撑套筒19带动套管17以及套管17端部的五爪机械手1伸缩运动，该结构简易且使用，模仿人工拉拽果实采摘方式，使得五爪机械手1抓取水果更为便捷。
33.参照图1、图2和图3，套管17内穿设有旋转轴15，旋转轴15与套管17轴向传动套接，当旋转轴15转动时，能够带动套管17同步转动。旋转轴15远离五爪机械手1的一端与主轴4之间共同套装有支撑曲臂16。支撑曲臂16的两端分别与旋转轴15和主轴4活动套接，用于对旋转轴15支撑限位。旋转轴15远离五爪机械手1的一端与主轴4顶端均设置有万向节13，一对万向节13之间连接有万向轴14。万向轴14与一对万向节13的配合，能够实现旋转轴15与主轴4之间的万向传动，进而使得主轴4的单向旋转，能够以90度角度传动至旋转轴15，使旋转轴15将轴向动力传动至套管17，驱动套管17带动五爪机械手1旋转实现水果拧断的动作。
34.参照图1、图2和图3，步进电机6以底座3为轴线对称设置有两台，两台步进电机6上均传动安装有第二齿轮7，一对第二齿轮7与主轴4之间均设置有第四齿轮20，转向轴8的顶
部还套装有第三齿轮18，一对第四齿轮20分别与第一齿轮5和第三齿轮18啮合。利用第一齿轮5和第三齿轮18的错位设置，分别与一对第四齿轮20啮合，能够使得两台步进电机6同步启动带动一对第二齿轮7旋转时，带动主轴4单向旋转，两台步进电机6能够满足五爪机械手1的运动与拧动需求。
35.滑座10伸出滑台9的一端安装有视觉识别模块总装配2，用于水果摘取过程中的视觉处理。
36.工作原理：使用时，通过启动两台步进电机6带动一对第二齿轮7同步转动，在一对第四齿轮20的传动下分别驱动第一齿轮5和第三齿轮18同向转动，进而驱使主轴4单向旋转，利用摇杆11与连杆12组成的曲柄滑块机构，主轴4单向旋转使得连杆12与摇杆11配合转化为滑座10的移动，使得滑座10沿滑台9长度方向滑动，并通过支撑套筒19带动套管17以及套管17端部的五爪机械手1伸缩运动。进一步的，对于五爪机械手1旋转将水果拧断的动作，利用万向轴14与一对万向节13的转向配合，主轴4的单向旋转，能够以90度角度传动至旋转轴15，使旋转轴15将轴向动力传动至套管17，驱动套管17带动五爪机械手1旋转实现水果拧断的动作。
37.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。