一种水果自动套袋机械手及套袋方法

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本发明公开了一种水果自动套袋机械手及套袋方法，包括机架，所述的机架包括四个立柱，在四根立柱的顶部固定有一个纸袋盒顶板，中部设有一个中部支架，底部设有一个底部支架；所述中部支架的其中两个相对侧面各连接一个套袋手指，且中部支架在第一驱动装置的驱动下上下运动，进而带动两个套袋手运动；所述的纸袋盒顶板用于固定纸袋盒和连接套袋手指，所述的纸袋盒用于盛装有纸袋，在纸袋盒的一侧安装有第二驱动装置，用于将所述的纸袋从纸袋盒顶部取出；所述的套袋手指抓住纸袋袋口，实现纸袋的开口和封口。

1.一种水果自动套袋机械手，其特征在于，包括机架，所述的机架包括四个立柱，在四根立柱的顶部固定有一个纸袋盒顶板，中部设有一个中部支架，底部设有一个底部支架；所述中部支架的其中两个相对侧面各连接一个套袋手指，且中部支架在第一驱动装置的驱动下上下运动，进而带动两个套袋手运动；所述的纸袋盒顶板用于固定纸袋盒和连接套袋手指，所述的纸袋盒用于盛装纸袋，在纸袋盒的一侧安装有第二驱动装置，用于将所述的纸袋从纸袋盒顶部取出；所述的套袋手指抓住纸袋袋口，实现纸袋的开口和封口。 2.如权利要求1所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，所述的第一驱动装置包括固定在中部支架上的电机，所述的电机驱动小齿轮旋转，所述的小齿轮与一个大齿轮啮合，所述的大齿轮驱动丝杠旋转，所述的丝杠穿过中部支架和底部支架，与丝杠配合的螺母固定在底部支架上，当丝杠旋转上升时带动中部支架沿着所述的四根立柱上下移动。 3.如权利要求1所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，四个所述的圆柱杆与纸袋盒顶板和底部支架采用固定连接，与中部支架采用滑动连接。 4.如权利要求1所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，所述的套袋手指包括结构相同的左手指和右手指，每个手指包括手指、上部内连杆、中部内连杆、上连接杆、下连接杆、上部外连杆、锐角连杆、中部外连杆、钝角连杆、下部连杆，所述的下连接杆的一端与中部支架铰接，另一端与下部连杆一端铰接，所述的下部连杆的另一端铰接钝角连杆的角部，钝角连杆的两端一端铰接中部内连杆，另一端铰接中部外连杆；中部内连杆与钝角连杆铰接位置还铰接有上连接杆，所述的上连接杆与纸袋盒顶板固接；所述的锐角连杆的角部与中部外连杆铰接，钝角连杆的两端一端铰接上部内连杆，另一端铰接上部外连杆；上部内连杆和上部外连杆的另一端铰接手指。 5.如权利要求4所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，在所述的手指上安装有电磁铁。 6.如权利要求1所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，所述的第二驱动装置包括电机、齿轮齿条副、纸袋卡钩和蓄电池及控制装置，用于从纸袋盒中向外输送纸袋；所述的电机驱动齿轮旋转，所述的齿轮与齿条啮合，所述的齿条的底部安装有纸袋卡钩，在齿条向上运动的过程中，卡钩带动纸袋向上运动，将纸袋取出。 7.如权利要求1所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，所述的纸袋盒基本样式为长方体，顶部有宽、窄两个开口，侧面有一个长条形开口；顶部的宽开口用于套袋工作前向纸袋盒内放入纸袋；窄开口是机械手进行套袋工作时纸袋的出口，其开口大小略大于一个纸袋厚度；侧面开口用于套袋工作时输出纸袋，通过纸袋传送驱动装置的纸袋传送钩将纸袋送出。 8.如权利要求1所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，所述的纸袋口处装有位置错开的两个小铁片，纸袋开口时小铁片被套袋手指处的电磁铁吸引，完成开口动作；套袋结束后，由套袋手指按压纸袋口处，完成纸袋的封口。 9.如权利要求1所述的一种水果自动套袋机械手，其特征在于，在所述的纸袋盒的内壁与纸袋之间设有一个弹性装置，当上一个纸袋取出后，下一个纸袋在弹性装置驱动下到达指定位置。 10.如权利要求1-9任一所述的一种水果自动套袋机械手的套袋方法，其特征在于，首先，第二驱动装置运行，纸袋从纸袋盒顶部窄开口送出；纸袋口靠近手指，手指上的电磁铁通电，吸引纸袋口处的位置错开的小铁片，然后，第一驱动装置驱动中部支架向下运行，带动套袋手指打开，纸袋撑开；随后，手持套袋机械手靠近水果，将水果放入纸袋中；最后，第一驱动装置驱动中部支架向上运行，带动套袋手指闭合，双侧手指按压纸袋口处特定的结构，实现纸袋的封口，完成一次套袋过程；然后，机械手自动重复上述过程将下一个纸袋送出，并撑开纸袋，为下一次套袋做准备。

技术领域

本发明公开了一种用于实现水果自动套袋的机械手及套袋方法。

背景技术

在现代果品生产技术中，果实套袋栽培是当前生产优质无公害水果最有效的技术。该技术可以促进苹果、梨等水果全面着色，且色泽均匀，鲜艳、亮丽，能使果面细嫩、光滑、洁净，可以有效防治果实病虫害、减少用药次数，降低农药残留，有利于生产绿色果品，还可以减轻或免受一般性冰雹的危害。套袋可以明显改善水果的外观品质，显著提高优质果率，经济效益十分显著。

当前在该技术领域，类似套袋机械手大致分为以下两种：一种机械手结构复杂，可完成连续套袋以及自动封袋口等工序，但是由于重量大，需要借用车辆携带机械臂夹持机械手，在果园中行驶车辆有诸多不便，并且机械手体积较大，在套袋过程中难免碰伤其它水果，影响水果质量；另一种机械手结构简单，大多为半自动式，套袋过程不连贯，没有储袋盒，不能实现连续套袋，效率低下。本专利所述机械手轻便易操作，可采用手持的方式进行套袋工作，体积小，在套袋的过程中对邻近的水果影响较小，可连续套袋。

在我国水果产量如此巨大的前提下，开发一种价格低廉、可在地上手持完成空中自动套袋作业的水果套袋机械手是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水果自动套袋机械手，这种机械手能够将纸袋从纸袋盒中传送到工作位置，包住水果，然后封口，实现对果实进行自动套袋的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种水果自动套袋机械手，包括机架，所述的机架包括四个立柱，在四根立柱的顶部固定有一个纸袋盒顶板，中部设有一个中部支架，底部设有一个底部支架；所述中部支架的其中两个相对侧面各连接一个套袋手指，且中部支架在第一驱动装置的驱动下上下运动，进而带动两个套袋手指运动；所述的纸袋盒顶板用于固定纸袋盒和连接套袋手指，所述的纸袋盒用于盛装纸袋，在纸袋盒的一侧安装有第二驱动装置，用于将所述的纸袋从纸袋盒顶部取出；所述的套袋手指抓住纸袋袋口，实现纸袋的开口和封口。

进一步的，所述的第一驱动装置包括固定在中部支架上的电机，所述的电机驱动小齿轮旋转，所述的小齿轮与一个大齿轮啮合，所述的大齿轮驱动丝杠旋转，所述的丝杠穿过中部支架和底部支架，与丝杠配合的螺母固定在底部支架上，当丝杠旋转上升时带动中部支架沿着所述的四根立柱上下移动。

进一步的，四个所述的圆柱杆与纸袋盒顶板和底部支架采用固定连接，与中部支架采用滑动连接。

进一步的，所述的套袋手指包括结构相同的左手指和右手指，每个手指包括手指、上部内连杆、中部内连杆、上连接杆、下连接杆、上部外连杆、锐角连杆、中部外连杆、钝角连杆、下部连杆，所述的下连接杆的一端与中部支架铰接，另一端与下部连杆一端铰接，所述的下部连杆的另一端铰接钝角连杆的角部，钝角连杆的两端一端铰接中部内连杆，另一端铰接中部外连杆；中部内连杆与钝角连杆铰接位置还铰接有上连接杆，所述的上连接杆与纸袋盒顶板固接；所述的锐角连杆的角部与中部外连杆铰接，钝角连杆的两端一端铰接上部内连杆，另一端铰接上部外连杆；上部内连杆和上部外连杆的另一端铰接手指。

整个机械手由三个关节组成；在机械手运作过程中，电机带动传动机构，使中部支架沿圆柱杆上下滑动，中部支架与纸袋盒顶板之间的垂直距离改变，通过中部支架和纸袋盒顶板与套袋手指的连接，使套袋手指运动，完成撑开纸袋和闭合纸袋的动作。

进一步的，在所述的手指上安装有电磁铁。

进一步的，所述的第二驱动装置包括电机、齿轮齿条副、纸袋卡钩和蓄电池及控制装置，用于从纸袋盒中向外输送纸袋；所述的电机驱动齿轮旋转，所述的齿轮与齿条啮合，所述的齿条的底部安装有纸袋卡钩，在齿条向上运动的过程中，卡钩带动纸袋向上运动，将纸袋取出。

进一步的，所述的纸袋盒基本样式为长方体，顶部有宽、窄两个开口，侧面有一个长条形开口；顶部的宽开口用于套袋工作前向纸袋盒内放入纸袋，根据开口大小可一次放入约20个纸袋；窄开口是机械手进行套袋工作时纸袋的出口，其开口大小略大于一个纸袋厚度，可保证每次只有一个纸袋输出；侧面开口用于套袋工作时输出纸袋，通过纸袋传送驱动装置的纸袋传送钩将纸袋送出。

进一步的，所述的纸袋尺寸大小根据水果的大小进行设计。纸袋口处装有位置错开的两个小铁片，纸袋开口时小铁片被套袋手指处的电磁铁吸引，完成开口动作；套袋结束后，由套袋手指按压纸袋口处，完成纸袋的封口。

进一步的，在所述的纸袋盒的内壁与纸袋之间设有一个弹性装置，当上一个纸袋取出后，下一个纸袋在弹性装置驱动下到达指定位置。

上述所述的机械手的套袋方法如下

首先，第二驱动装置运行，纸袋从纸袋盒顶部窄开口送出；纸袋口靠近手指，手指上的电磁铁通电，吸引纸袋口处的位置错开的小铁片，然后，第一驱动装置驱动中部支架向下运行，带动套袋手指打开，纸袋撑开；随后，手持套袋机械手靠近水果，将水果放入纸袋中；最后，第一驱动装置驱动中部支架向上运行，带动套袋手指闭合，双侧手指按压纸袋口处特定的结构，实现纸袋的封口，完成一次套袋过程；然后，机械手自动重复上述过程将下一个纸袋送出，并撑开纸袋，为下一次套袋做准备。

本发明的有益效果：

1、本发明解决了现有的部分套袋机械手重量大，需要借用车辆通过机械臂夹持机械手，在水果园中行驶车辆有诸多不便的缺点，减少了套袋的成本，扩大机械手的使用范围。

2、本发明结构紧凑，便于机械手在水果树枝之间穿梭，在套袋过程中不会碰伤其它水果，影响水果质量。

3、相对于结构简单、不能连续套袋的机械手，本发明可提高套袋效率，一次填装可连续套袋，套袋过程中自动封口，使用方便。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1水果套袋机械手总图；

图2套袋手指图；

图3套袋手指驱动装置图；

图4纸袋盒图；

图5纸袋传送驱动装置图

图6纸袋传送示意图

图中：11纸袋盒顶板、12圆柱杆、13中部支架、14底部支架、15左套袋手指、16右套袋手指、17纸袋传送驱动装置、18套袋手指驱动装置；

21手指、22上部内连杆、23中部内连杆、24上连接杆、25下连接杆、26上部外连杆、27锐角连杆、28中部外连杆、29钝角连杆、210下部连杆；

31套袋手指驱动电机、32小齿轮、33丝杠轴、34大齿轮、35丝杠螺母；

41套袋手指固定处、42纸袋盒顶部宽开口、43纸袋盒顶部窄开口、44纸袋盒、45纸袋盒侧面开口；

51纸袋传送驱动电机、52纸袋传送齿条、53纸袋传送齿轮、54齿条滑套；

61弹簧、62纸袋、63纸袋传送钩。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，当前在该技术领域，类似套袋机械手大致分为以下两种：一种机械手结构复杂，可完成连续套袋以及自动封袋口等工序，但是由于重量大，需要借用车辆携带机械臂夹持机械手，在果园中行驶车辆有诸多不便，并且机械手体积较大，在套袋过程中难免碰伤其它水果，影响水果质量；另一种机械手结构简单，大多为半自动式，套袋过程不连贯，没有储袋盒，不能实现连续套袋，效率低下。本专利所述机械手轻便易操作，可采用手持的方式进行套袋工作，体积小，在套袋的过程中对邻近的水果影响较小，可连续套袋，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种水果自动套袋机械手及套袋方法。

如图1所示，设计的自动套袋机械手，整体机械结构包括机架、套袋手指、驱动装置、纸袋盒、纸袋。

机架连接纸袋盒、套袋手指、驱动装置，是整个机械手的支撑结构。套袋手指分为两部分，分别是左手指和右手指，在进行套袋过程中两部分协作完成取袋、撑开袋、套袋、封口的过程。驱动装置包括驱动电机、传动装置、为电机提供动力的直流蓄电池和电机控制装置；驱动电机有两个，分别是套袋手指驱动电机和纸袋传送驱动电机，套袋手指驱动电机为套袋手指的运动提供动力，纸袋传送驱动电机为纸袋从纸袋盒里面的输出提供动力。纸袋盒用于盛放纸袋，以实现连续套袋功能，提高套袋效率。

本发明机架分为纸袋盒顶板11、中部支架13、底部支架14和圆柱杆12，左套袋手指15和右套袋手指16通过固定装置固定在纸袋盒顶板11和中部支架13上。

图2所示为各连杆之间的连接方式。图2中所有零件之间的连接方式均采用铰链连接；具体的连接关系如下：

每个手指包括手指21、上部内连杆22、中部内连杆23、上连接杆24、下连接杆25、上部外连杆26、锐角连杆27、中部外连杆28、钝角连杆29、下部连杆210，所述的下连接杆25的一端与中部支架铰接，另一端与下部连杆24一端铰接，所述的下部连杆24的另一端铰接钝角连杆29的角部，钝角连杆29的两端一端铰接中部内连杆，另一端铰接中部外连杆28；中部内连杆23与钝角连杆29铰接位置还铰接有上连接杆，所述的上连接杆24与纸袋盒顶板固接；所述的锐角连杆的角部与中部外连杆铰接，钝角连杆29的两端一端铰接上部内连杆22，另一端铰接上部外连杆26；上部内连杆22和上部外连杆26的另一端铰接手指21。

其中，上连接杆24以固定连接的方式安装在在纸袋盒顶板的套袋手指固定处41上，下连接杆25以铰链连接的方式安装在中部支架13上。手指21上安装有电磁铁，撑开纸袋时，电磁铁通电，吸引纸袋口处的小铁片，完成撑袋动作。

如图3所示，套袋手指驱动电机31工作时，带动小齿轮32转动，通过大齿轮34的传动，带动丝杠轴33转动，因为丝杠螺母35固定在底部支架14上，所以丝杠轴33的转动变为中部支架13的上下运动，从而带动安装在中部支架13上的下连接杆25及下部连杆210上下运动，从而控制左右机械手的开合完成撑袋、封口等相应动作。

如图4所示，纸袋盒顶板11与纸袋盒44相互固连，套袋手指固定处41与图二中的上连接杆24固连；纸袋盒顶部宽开口42为放入纸袋的开口，可一次放入约20个纸袋；纸袋盒顶部窄开口43为纸袋在工作时的出口，它的宽度略大于一个纸袋厚度，可保证每次传送只有一个纸袋传出；纸袋盒侧面开口45用于传出纸袋。

如图5所示，纸袋传送驱动电机51工作时，带动纸袋传送齿轮53转动，从而使纸袋传送齿条52做上下直线运动，其中纸袋传送驱动电机51固定在纸袋盒上，纸袋传送齿条52由两个齿条滑套54安装在纸袋盒44上，纸袋传送齿条52可在齿条滑套54中上下自由滑动。

如图6所示，纸袋传动钩63固定在纸袋传送齿条52上，纸袋传送齿条52向上运动时带动纸袋传动钩63向上运动，纸袋传动钩63放置在纸袋盒侧面开口45中，其钩面宽度略小于一个纸袋的厚度，可保证每次运动只送出一个纸袋；纸袋盒44内的纸袋62由弹簧44压向纸袋盒侧面开口45一侧，可使纸袋传动钩63的每次动作能勾住纸袋。

具体的工作过程如下：

首先，纸袋传送驱动装置17运行，纸袋62从纸袋盒顶部窄开口43送出；纸袋口靠近手指21，手指21上的电磁铁通电，吸引纸袋口处的位置错开的小铁片，然后，套袋手指驱动装置18驱动中部支架13向下运行，带动套袋手指15、16打开，纸袋62撑开；随后，手持套袋机械手靠近水果，将水果放入纸袋中；最后，套袋手指驱动装置18驱动中部支架13向上运行，带动套袋手指15、16闭合，双侧手指21按压纸袋口处特定的结构，实现纸袋的封口，完成一次套袋过程；然后，机械手自动重复上述过程将下一个纸袋送出，并撑开纸袋，为下一次套袋做准备。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1、本发明解决了现有的部分套袋机械手重量大，需要借用车辆通过机械臂夹持机械手，在水果园中行驶车辆有诸多不便的缺点，减少了套袋的成本，扩大机械手的使用范围。

2、本发明结构紧凑，便于机械手在水果树枝之间穿梭，在套袋过程中不会碰伤其它水果，影响水果质量。

3、相对于结构简单、不能连续套袋的机械手，本发明可提高套袋效率，一次填装可连续套袋，套袋过程中自动封口，使用方便。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

本文标签： 套袋机械手水果方法