一种水果采摘机械手装置

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本发明公开了一种水果辅助采摘机械手装置，包括把手、伸缩杆以及采摘机构；把手与伸缩杆的一端连接；连接杆通过限位装置以及限位孔连接；伸缩杆的另一端连接有采摘机构，采摘机构包括外壳、凸轮驱动架、凸轮轴、导套、轴承、副旋转盘、拉杆、主旋转盘、机械手爪；凸轮驱动架设置于外壳内部的下端；滚子设置于凸轮驱动架的内部且为对称结构；凸轮轴设置于外壳的内部；凸轮轴穿过凸轮驱动架的部分安装有一第一弹簧，凸轮轴上还设置有卡槽；导套与凸轮驱动架的上端固定连接；机械手爪安装于主旋转盘上。本发明操作简单，使用灵活性强，减少了工作人员的劳动强度。

1.一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，包括把手(1)、伸缩杆(2)以及采摘机构(3)；所述把手(1)与所述伸缩杆(2)的一端可拆卸连接，所述把手(1)上设置有第一导线孔(11)；所述伸缩杆(2)由至少两节连接杆组成，所述连接杆通过限位装置(21)以及限位孔连接；所述伸缩杆(2)的另一端连接有所述采摘机构(3)，所述采摘机构(3)包括外壳(31)、凸轮驱动架(32)、凸轮轴(33)、导套(34)、轴承(35)、副旋转盘(36)、拉杆(37)、主旋转盘(38)、机械手爪(39)；其中，所述外壳(31)内部为中空结构，所述外壳(31)的上端设置为凹槽结构；所述凸轮驱动架(32)设置于所述外壳(31)内部的下端，所述凸轮驱动架(32)上设置有第二导线孔(321)以及滚子(322)；所述滚子(322)设置于所述凸轮驱动架(32)的内部且为对称结构；所述凸轮轴(33)设置于所述外壳(31)的内部，并且贯穿所述凸轮驱动架(32)；所述凸轮轴(33)穿过所述凸轮驱动架(32)的部分安装有一第一弹簧(331)，所述凸轮轴(33)上还设置有卡槽(332)，所述凸轮驱动架(32)与所述外壳(31)通过所述卡槽(332)与所述滚子(322)滑动连接；所述导套(34)与所述凸轮驱动架(32)的上端固定连接；所述轴承(35)的外环与所述导套(34)固定连接；所述副旋转盘(36)与所述轴承(35)的内环固定连接；所述副旋转盘(36)上固定安装有拉杆(37)，所述拉杆(37)贯穿所述副旋转盘(36)；所述主旋转盘(38)安装于所述外壳(31)的上端，所述主旋转盘(38)与所述凸轮轴(33)固定连接；所述机械手爪(39)安装于所述主旋转盘(38)上，所述机械手爪(39)与所述拉杆(37)相连接。 2.根据权利要求1所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述机械手爪(39)包括第一连杆(391)、第二连杆(392)、第三连杆(393)、第四连杆(394)、第五连杆(395)以及第六连杆(396)；所述第一连杆(391)的一端与所述拉杆(37)相连接，所述第一连杆(391)、所述第二连杆(392)、所述第三连杆(393)以及所述第四连杆(394)依次连接，所述第六连杆(396)固定安装在所述主旋转盘(38)上，所述第六连杆(396)与所述第五连杆(395)相连接，所述第五连接杆(395)与所述第四连接杆(394)连接，所述第二连接杆(392)与所述第三连接杆(393)的连接点为第一连接点(397)，所述第五连接杆(395)与所述第六连接杆(396)的连接点为第二连接点(398)，所述第一连点(397)与所述第二连接点(398)通过连接体(399)相连接。 3.根据权利要求1所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述外壳(31)的上端固定连接有一轴承套(4)，所述轴承套(4)将所述主旋转盘(38)包裹。 4.根据权利要求2所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述轴承套(4)与所述主旋转盘(38)之间安装有一深沟球轴承(5)。 5.根据权利要求1-4任一项所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述把手(1)由第一握把(12)、第二握把(13)以及第二弹簧(14)组成；所述第一握把(12)与所述第二握把(13)铰接，二者之间可拆卸安装有第二弹簧(14)，所述第一导线孔(11)设置于所述第一握把(12)上。 6.根据权利要求5所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述第一导线孔(11)与所述第二导线孔(321)通过导线(6)连接。 7.根据权利要求1所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述轴承(35)为滚针轴承。 8.根据权利要求1所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述拉杆(37)穿过所述副旋转盘(36)的部分安装有第三弹簧(7)。 9.根据权利要求6-8任一项所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述凸轮轴(33)与所述导套(34)之间采用间隙配合。 10.根据权利要求6-8任一项所述的一种水果辅助采摘机械手装置，其特征在于，所述凸轮轴(33)与所述主旋转盘(38)之间采用过盈配合；所述导套(34)与所述轴承(35)之间采用过盈配合；所述轴承(35)与副旋转盘(36)之间采用过盈配合。

技术领域

本发明涉及水果采摘领域，具体的说，涉及一种水果采摘机械手装置。

背景技术

在水果生产过程中，采摘是非常重要的环节，传统的水果采摘需要爬树或借助梯子，再通过人工手持剪刀进行采摘；在采摘过程中，由于人体所占空间大，传统的徒手采摘方式经常会造成水果的掉落与挤伤；并且由于树木枝杈生长的随意性，农民在劳动过程中极易受伤。因此，传统采摘方式具有效率低下、危险性高、劳动量大等缺点。

而现阶段主流设计的全自动水果采摘装置，普遍存在操作复杂，难以维修，成本过高等技术缺陷。对于农民而言，这种复杂的大型机械并不能得到有效的普及使用。

为改善以上不利劳动条件，并确保其可以在农民团体中普遍使用，如何提供一种工作效率高、结构简单以及操作方便的人工辅助采摘装置便成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水果采摘机械手装置，通过采用凸轮轴配合连杆机械手爪，可有效的提高水果采摘效率，降低整个采摘过程的劳动量以及危险程度，从而确保使用者的安全和工作效率。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：

一种水果辅助采摘机械手装置，包括把手、伸缩杆以及采摘机构；

所述把手与所述伸缩杆的一端可拆卸连接，所述把手上设置有第一导线孔；

所述伸缩杆由至少两节连接杆组成，所述连接杆通过限位装置以及限位孔连接；

所述伸缩杆的另一端连接有所述采摘机构，所述采摘机构包括外壳、凸轮驱动架、凸轮轴、导套、轴承、副旋转盘、拉杆、主旋转盘、机械手爪；

其中，所述外壳内部为中空结构，所述外壳的上端设置为凹槽结构；

所述凸轮驱动架设置于所述外壳内部的下端，所述凸轮驱动架上设置有第二导线孔以及滚子；所述滚子设置于所述凸轮驱动架的内部且为对称结构；

所述凸轮轴设置于所述外壳的内部，并且贯穿所述凸轮驱动架；所述凸轮轴穿过所述凸轮驱动架的部分安装有一第一弹簧，所述凸轮轴上还设置有卡槽，所述凸轮驱动架与所述外壳通过所述卡槽与所述滚子滑动连接；

所述导套与所述凸轮驱动架的上端固定连接；

所述轴承的外环与所述导套固定连接；

所述副旋转盘与所述轴承的内环固定连接；所述副旋转盘上固定安装有拉杆，所述拉杆贯穿所述副旋转盘；

所述主旋转盘安装于所述外壳的上端，所述主旋转盘与所述凸轮轴固定连接；

所述机械手爪安装于所述主旋转盘上，所述机械手爪与所述拉杆相连接。

优选的，所述机械手爪包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆以及第六连杆；所述第一连杆的一端与所述拉杆相连接，所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆以及所述第四连杆依次连接，所述第六连杆固定安装在所述主旋转盘上，所述第六连杆与所述第五连杆相连接，所述第五连接杆与所述第四连接杆连接，所述第二连接杆与所述第三连接杆的连接点为第一连接点，所述第五连接杆与所述第六连接杆的连接点为第二连接点，所述第一连点与所述第二连接点通过连接体相连接。

具体的说，所述机械手爪与果实接触面还设置有海绵层，避免采摘过程中对果实造成损坏。

优选的，所述外壳的上端固定连接有一轴承套，所述轴承套将所述主旋转盘包裹。

优选的，所述轴承套与所述主旋转盘之间安装有一深沟球轴承，避免所述主旋转盘与所述轴承套接触，并使得所述主旋转盘能够实现灵活的转动。

优选的，所述把手由第一握把、第二握把以及第二弹簧组成；所述第一握把与所述第二握把铰接，二者之间可拆卸安装有第二弹簧，所述第一导线孔设置于所述第一握把上。

优选的，所述第一导线孔与所述第二导线孔通过导线连接。

优选的，所述轴承为滚针轴承，所述轴承可以防止副旋转盘的旋转带动凸轮驱动架旋转。

优选的，所述拉杆穿过所述副旋转盘的部分安装有第三弹簧，当所述机械手爪抓住水果后，所述拉杆无法继续移动时，所述第三弹簧的挠性可确保所述凸轮驱动架继续移动完成整个行程。

优选的，所述凸轮轴与所述导套之间采用间隙配合。

优选的，所述凸轮轴与所述主旋转盘之间采用过盈配合；所述导套与所述轴承之间采用过盈配合；所述轴承与副旋转盘之间采用过盈配合，从而在确保副旋转盘旋转时，避免副旋转盘在凸轮驱动架的牵引下拉动主旋转盘一起下移，同时保证主旋转盘的正常转动。

本发明有益效果：本发明公开的一种水果采摘机械手装置，操作简单，使用灵活性强；伸缩杆的结构使整个装置携带方便；采摘机构的合理设计使得采摘水果的过程中，不仅可以牢牢地抓紧水果，同时，机械手爪的自动旋转将水果梗部拧断，更进一步减少了工作人员的劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明采摘机构剖面图；

图3为本发明机械手爪结构示意图。

其中，图中，

1-把手；11-第一导线孔；12-第一握把；13-第二握把；14-第二弹簧；2- 伸缩杆；21-限位装置；3-采摘机构；31-外壳；32-凸轮驱动架；321-第二导线孔；322-滚子；33-凸轮轴；331-第一弹簧；332-卡槽；34-导套；35-轴承；36- 副旋转盘；37-拉杆；38-主旋转盘；39-机械手爪；391-第一连杆；392-第二连杆；393-第三连杆；394-第四连杆；395-第五连杆；396-第六连杆；397-第一连接点；398-第二连接点；399-连接体；4-轴承套；5-深沟球轴承；6-导线； 7-第三弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整、清楚的描述。

如图1-3所示，本发明公开了一种水果辅助采摘机械手装置，包括把手1、伸缩杆2以及采摘机构3；

把手1与伸缩杆2的一端可拆卸连接，把手1上设置有第一导线孔11；伸缩杆2由至少两节连接杆组成，连接杆通过限位装置21以及限位孔连接；

伸缩杆2的另一端连接有采摘机构3，采摘机构3包括外壳31、凸轮驱动架32、凸轮轴33、导套34、轴承35、副旋转盘36、拉杆37、主旋转盘38、机械手爪39；

其中，外壳31内部为中空结构，外壳31的上端设置为凹槽结构；

凸轮驱动架32设置于外壳31内部的下端，凸轮驱动架32上设置有第二导线孔321以及滚子322；滚子322设置于凸轮驱动架32的内部且为对称结构；

凸轮轴33设置于外壳31的内部，并且贯穿凸轮驱动架32；凸轮轴33穿过凸轮驱动架32的部分安装有一第一弹簧331，凸轮轴33上还设置有卡槽332，凸轮驱动架32与外壳31通过卡槽332与滚子322滑动连接；

导套34与凸轮驱动架32的上端固定连接；

轴承35的外环与导套34固定连接；

副旋转盘36与轴承35的内环固定连接；副旋转盘36上固定安装有拉杆37，拉杆37贯穿副旋转盘36；

主旋转盘38安装于外壳31的上端，主旋转盘38与凸轮轴33固定连接；

机械手爪39安装于主旋转盘38上，机械手爪39与拉杆37相连接。

进一步地，机械手爪39包括第一连杆391、第二连杆392、第三连杆393、第四连杆394、第五连杆395以及第六连杆396；第一连杆391的一端与拉杆37 相连接，第一连杆391、第二连杆392、第三连杆393以及第四连杆394依次连接，第六连杆396固定安装在主旋转盘38上，第六连杆396与第五连杆395相连接，第五连接杆395与第四连接杆394连接，第二连接杆392与第三连接杆 393的连接点为第一连接点397，第五连接杆395与第六连接杆396的连接点为第二连接点398，第一连点397与第二连接点398通过连接体399相连接。

具体的说，机械手爪39与果实接触面还设置有海绵层，避免采摘过程中对果实造成损坏；各连杆以及与主旋转盘38之间连接方式为销轴连接，使整个机械手爪39拆卸便捷，确保整个采摘过程便于安装与携带。

进一步地，外壳31的上端固定连接有一轴承套4，轴承套4将主旋转盘38 包裹。

进一步地，轴承套4与主旋转盘38之间安装有一深沟球轴承5，避免主旋转盘38与轴承套4接触，并使得主旋转盘38能够实现灵活的转动。

进一步地，把手1由第一握把12、第二握把13以及第二弹簧14组成；第一握把12与第二握把13铰接，二者之间可拆卸安装有第二弹簧14，第一导线孔11设置于第一握把12上。

进一步地，第一导线孔11与第二导线孔321通过导线6连接。

进一步地，轴承35为滚针轴承，轴承35可以防止副旋转盘36的旋转带动凸轮驱动架32旋转。

进一步地，拉杆37穿过副旋转盘36的部分安装有第三弹簧7，当机械手爪 39抓住水果后，拉杆37无法继续移动时，第三弹簧7的挠性可确保凸轮驱动架 32继续移动完成整个行程。

进一步地，副旋转盘36上开有长宽大于拉杆37之致敬但宽度小于弹簧直径的通孔，从而确保副旋转盘36的下移时不因与拉杆37摩擦而限制移动。

进一步地，凸轮轴33与导套34之间采用间隙配合。

进一步地，凸轮轴33与主旋转盘38之间采用过盈配合；导套34与轴承35 之间采用过盈配合；轴承35与副旋转盘36之间采用过盈配合，从而在确保副旋转盘36旋转时，避免副旋转盘36在凸轮驱动架32的牵引下拉动主旋转盘38 一起下移，同时保证主旋转盘38的正常转动。

本技术方案工作原理是：调整好伸缩杆2的长度，工作人员手握把手1，将采摘机构3对准果实，握紧把手1，然后将力通过导线6传递给凸轮驱动架32，凸轮驱动架32中的滚子322沿着卡槽332移动，凸轮驱动架32带动导套34向下移动的同时，带动凸轮轴33旋转，当导套34向下移动时，轴承35也会向下移动，进而副旋转盘36、拉杆37也会向下移动，此时，拉杆37拉动第一连杆 391，由于此时第六连杆396没有卡紧到水果上，故整个机械手爪39整体向中心收缩，当第四连杆394靠紧水果时，主动杆第一连杆391的下移就会造成第五连杆395与第四连杆394向中心收缩，从而使机械手爪39更好的包裹住水果，机械手爪39整体包裹住水果后，拉杆37下方连接的弹簧会保证凸轮驱动架32 不会被卡死。凸轮轴33在完成休止行程(即单纯造成拉杆37下移的行程)后进入推程，凸轮轴33开始旋转并带动主旋转盘38旋转，以此使机械手爪39将水果梗旋转断裂。采摘动作完成后，松开把手1，凸轮驱动架32底部的第一弹簧331恢复从而带动整体机构的恢复，使机械手爪39回复到初始位置。

其中，在具体制造安装过程中，可根据所夹水果体积范围，调整第一连杆 391长度及其销孔位置，从而调整机械手爪39收缩范围。

与现有技术相比，上述水果采摘装置操作简单，使用灵活性强，携带方便，可靠性强。由于机械手爪39上铺有海绵层，在采摘过程中对果实包裹性以及保护性好。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

本文标签： 机械手装置水果