全文摘要
本实用新型公开了一种苹果抓取机械手爪装置，所述苹果抓取机械手爪装置包括：支撑臂单元、手爪驱动单元、机械手爪单元；所述苹果抓取机械手爪装置通过所述支撑臂单元顶部的螺丝孔与外部机械手爪移动平台相连；所述手爪驱动单元用两个直线导轨滑台带动操纵拉索来控制三节机械手指的关节；所述机械手爪单元包含一个手爪底座、三个三节机械手指，手爪底座与支撑臂单元相连，三节机械手指与操纵拉索相连以实现抓取动作，三节机械手指关节处装有扭簧以实现自舒张，三节机械手指套有橡胶指套以减少对苹果造成的损伤。本实用新型可实现苹果抓取操作，具有成本低、易操作、低损伤等优点。
主设计要求
1.一种苹果抓取机械手爪装置，其特征在于，所述装置包括支撑臂单元、手爪驱动单元、机械手爪单元；所述一种苹果抓取机械手爪装置通过所述支撑臂单元顶部的螺丝孔与外部机械手爪移动平台相连；所述手爪驱动单元包括两个直线导轨滑台和两组操纵拉索，直线导轨滑台安装于支撑臂单元两侧，操纵拉索一端连接于直线导轨滑台，另一端连接于机械手爪单元；所述机械手爪单元包含一个手爪底座、三个三节机械手指，手爪底座通过螺栓与支撑臂单元相连，所述三节机械手指与操纵拉索相连。
设计方案
1.一种苹果抓取机械手爪装置，其特征在于，所述装置包括支撑臂单元、手爪驱动单元、机械手爪单元；所述一种苹果抓取机械手爪装置通过所述支撑臂单元顶部的螺丝孔与外部机械手爪移动平台相连；所述手爪驱动单元包括两个直线导轨滑台和两组操纵拉索，直线导轨滑台安装于支撑臂单元两侧，操纵拉索一端连接于直线导轨滑台，另一端连接于机械手爪单元；所述机械手爪单元包含一个手爪底座、三个三节机械手指，手爪底座通过螺栓与支撑臂单元相连，所述三节机械手指与操纵拉索相连。
2.根据权利要求1所述的一种苹果抓取机械手爪装置，其特征在于，所述三节机械手指的关节处装有扭簧，扭簧的两扭臂分别抵住机械手爪单元前后两级三节机械手指关节处槽壁，利用扭簧的弹性作用来保持三节机械手指的舒张状态和操纵拉索的张紧状态，可通过操纵拉索的拉紧来控制三节机械手指向内弯曲实现抓取动作。
3.根据权利要求1所述的一种苹果抓取机械手爪装置，其特征在于，所述三节机械手指套有橡胶指套，橡胶指套从机械手爪第三节手指往上套直到覆盖机械手爪第一节手指根部。
4.根据权利要求1所述的一种苹果抓取机械手爪装置，其特征在于，所述操纵拉索共6根，3根为一组，同一组操纵拉索连接于三节机械手指的同一级关节。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及农业机械领域，具体而言，涉及一种苹果抓取机械手爪装置。
背景技术
我国是苹果生产大国，苹果产量占世界苹果总产量的65％，且品种丰富。我国是世界第一大苹果生产国，也是世界第一大水果消费国。但我国水果产业机械化程度相对较低，不够成熟，因此相关产业的机械化仍有很大的发展空间。在苹果采摘及深加工等过程中使用自动化设备可以减少人力、降低生产成本、提升产能、提高利润以及使生产工作过程更加稳定可靠，而且能够大大减小对苹果的损毁，提高果品的质量。而现有的苹果抓取机械手爪存在着结构复杂、成本高、易造成损伤等一些缺憾。
发明内容
本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种简单、可靠、低成本、低损伤的苹果抓取机械手爪装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种苹果抓取机械手爪装置，包括支撑臂单元、手爪驱动单元、机械手爪单元；所述苹果抓取机械手爪装置通过所述支撑臂单元顶部的螺丝孔与外部机械手爪移动平台相连；所述手爪驱动单元包括两个直线导轨滑台和两组操纵拉索，直线导轨滑台安装于支撑臂单元两侧，操纵拉索一端连接于直线导轨滑台，另一端连接与机械手爪单元，操纵拉索共6根，每3根为一组，同一组操纵拉索连接于三节机械手指的同一级关节；所述机械手爪单元包含一个手爪底座、三个三节机械手指，手爪底座通过螺栓与支撑臂单元相连，三节机械手指与操纵拉索相连，三节机械手指套有橡胶指套，三节机械手指关节处带有扭簧。
所述支撑臂单元，由一段方矩管构成，顶部和底部焊接有两个带螺栓孔的方形板，分别通过螺栓与外部机械手爪移动平台、机械手爪单元相连接。
所述三节机械手指，关节处装有扭簧，扭簧的两扭臂分别抵住机械手爪前后两级手指关节处槽壁，利用扭簧的弹性作用来保持手爪的舒张状态和操纵拉索的张紧状态，可通过操纵拉索的拉紧来控制手爪向内弯曲实现抓取动作。
所述机械手爪套有橡胶指套，每个三节机械手指套有独立的橡胶手套，橡胶指套从机械手爪第三节手指往上套直到覆盖机械手爪第一节手指根部，防止在抓取时损伤苹果。
所述操纵拉索包括一条细钢丝拉索构成的操纵拉索内芯和包覆在外的塑胶制成的操纵拉索套管，在操纵拉索内芯的两头连接有操纵拉索金属锁头，操纵拉索内芯可在操纵拉索套管内自由滑动；所述操纵拉索一端安装于手爪驱动单元上，另一端穿过机械手爪底座，连接到机械手爪单元，利用直线导轨滑台的滑块移动带动操纵拉索的拉紧和放松来控制三节机械手指关节的弯曲和舒张动作。
进一步，为了防止机械手爪单元处的操纵拉索脱出和实现操纵拉索端部的固定，将操纵拉索内芯依次穿过固定开口环A和固定开口环B，操纵拉索套管顶住固定开口环A上侧，操纵拉索金属锁头顶住固定开口环B下侧，然后拧上紧定螺钉，从而可防止操纵拉索内芯脱出。
进一步，为了防止手爪驱动单元处的操纵拉索脱出和实现操纵拉索端部的固定，操纵拉索固定接头套在操纵拉索套管上夹紧后利用自身螺纹拧到操纵拉索固定板，可防止操纵拉索套管松脱；操纵拉索内芯缠绕于固定在滑块连接板上的螺钉，调节操纵拉索内芯合适的长度后拧紧螺钉以防操纵拉索内芯的脱出，操纵拉索内芯长度可调可以保证滑块在初始位置时机械手爪单元恰好处于自然张开状态。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该苹果抓取机械手爪装置的机械手爪单元采用三节机械手指结构，关节处采用扭簧结构，通过扭簧的弹性保持三节机械手指在不受拉紧时的舒张状态，同时始终保持操纵拉索的张紧状态防止操纵拉索过松脱落。通过两个直线导轨滑台控制操纵控制线的松紧分别控制三节机械手指的二三节手指的弯曲动作实现抓取动作，二三节独立控制，可以大大提高了操作的灵敏性和灵活性，可以实现对不同大小形状和不同角度位置的苹果的抓取。三节机械手指结构可以使苹果在受到挤压向上移动时减小受挤压程度。橡胶指套的使用可以减少机械爪对苹果造成的碰撞损伤和挤压损伤。
附图说明
图1为本实用新型苹果抓取机械手爪装置的总体结构的示意图。
图2为本实用新型苹果抓取机械手爪装置的不带橡胶指套总体结构的示意图。
图3为本实用新型苹果抓取机械手爪装置的手爪驱动单元的示意图。
图4为本实用新型苹果抓取机械手爪装置的不带橡胶指套的机械手爪单元及关节结构的示意图。
图5为本实用新型苹果抓取机械手爪装置的机械手爪单元的示意图。
在附图中，各标号所表示的零部件名称列表如下：1、支撑臂单元，2、手爪驱动单元元，3、机械手爪单元；1-1、螺丝孔；2-1、直线导轨滑台，2-1-1、滑台底座，2-1-2、滑台电机，2-1-3、电机法兰片，2-1-4、联轴器，2-1-5、丝杆，2-1-6、滑块，2-1-7、轴承片，2-2、滑块连接板，2-3、操纵拉索固定板，2-4、操纵拉索固定接头，2-5、操纵拉索，2-5-1、操纵拉索内芯，2-5-2、操纵拉索套管，2-5-3、操纵拉索金属锁头、2-6螺钉；3-1、机械手爪底座，3-2、机械手爪第一节手指，3-3、机械手爪第二节手指，3-4、机械手爪第三节手指，3-5-1、固定开口环A，3-5-2、固定开口环B，3-6、紧定螺钉，3-7、套管，3-8、扭簧，3-9、橡胶指套，3-10、三节机械手指的关节；
具体实施方式
图1为本实用新型苹果抓取机械手爪装置的总体结构的示意图。以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1-图5所示，本实用新型的苹果抓取机械手爪装置包括支撑臂单元1、手爪驱动单元2、机械手爪单元3三大部件。
如图1-图2所示，苹果抓取机械手爪装置通过支撑臂单元1顶部的螺丝孔1-1与外部机械手爪移动平台相连。支撑臂单元1下部通过螺栓连接机械手爪单元3的机械手爪底座3-1。
如图3所示，手爪驱动单元2中两个直线导轨滑台2-1分别通过螺栓固定于支撑臂单元主干两侧；电机法兰片2-1-3和轴承片2-1-7分别安装在滑台底座2-1-1的两端，滑台电机2-1-2固定于电机法兰片2-1-3上，丝杆2-1-5一端通过联轴器2-1-4与滑台电机2-1-2的电机轴相连，另一端安装在轴承片2-1-7内部轴承中，滑块2-1-6套在丝杆2-1-5上并安装于滑台底座2-1-1上；滑块连接板2-2通过螺栓安装于滑块2-1-6上，可随滑块2-1-6一起做直线运动；操纵拉索固定板2-3通过螺栓安装于轴承片2-1-7上，相对于直线导轨滑台2-1固定。
如图3-图4所示，操纵拉索2-5的一端安装于手爪驱动单元2上，另一端穿过机械手爪底座3-1上的孔，连接到机械手爪单元3。
如图4所示，操纵拉索2-5的一端安装于机械手爪第一节手指3-2和机械手爪第二节手指3-3上；如图4的局部放大部分所示，固定开口环A3-5-1、固定开口环B3-5-2分别固定于第一节手指3-2和机械手爪第二节手指3-3上，操纵拉索内芯2-5-1依次穿过固定开口环A3-5-1、固定开口环B3-5-2，操纵拉索套管2-5-2顶住固定开口环A3-5-1上侧，操纵拉索金属锁头2-5-3顶住固定开口环B3-5-2下侧，然后拧上紧定螺钉3-6防止操纵拉索内芯2-5-1脱出；机械手爪第二节手指3-3和机械手爪第三节手指3-4上的操纵拉索2-5采用相同的方式安装。
如图3所示，操纵拉索2-5的另一端，操纵拉索固定接头2-4套在操纵拉索套管2-5-2上并把操纵拉索固定接头2-4的尾部夹紧，防止操纵拉索套管2-5-2松脱，然后把操纵拉索固定接头2-4通过自身螺纹拧到操纵拉索固定板2-3上，螺钉2-6固定在滑块连接板2-2上，操纵拉索内芯2-5-1缠绕在螺钉2-6上，调节操纵拉索内芯2-5-1的长度使滑块在初始位置时机械手爪单元3恰好处于自然张开状态，然后拧紧螺钉2-6防止操纵拉索内芯2-5-1脱出。
如图4所示，机械手爪第一节手指3-2一端通过螺栓固定于机械手爪底座3-1，另一端通过螺栓与机械手爪第二节手指3-3相连，如图4的局部放大部分所示，螺栓连接处套有套管3-7和扭簧3-8，扭簧3-8套在套管3-7外部扭簧两扭臂分别抵住机械手爪第一节手指3-2、机械手爪第二节手指3-3关节处槽壁，机械手爪第二节手指3-3和机械手爪第三节手指3-4采用相同结构相连接。
如图5所示，橡胶指套3-9分别套在3个三节机械手指上。
使用时苹果抓取机械手爪装置需与外部机械手爪移动平台相连，其中外部机械手爪移动平台常为十字滑台、机械臂等，在抓取苹果时，在外部控制器的的控制下，通过控制外部机械手爪移动平台来移动苹果抓取机械手爪装置，分别操纵两个直线导轨滑台的电机运转，通过电机的运转带动滑块的直线运动，滑块连接板带着操纵拉索内芯跟随滑块一起移动，而操纵拉索套管由于操纵拉索固定接头和操纵拉索固定板的作用而保持不动，从而实现操纵拉索的拉紧，从而实现机械手爪的抓取。当抓取成功后，通过控制外部机械手爪移动平台，将苹果移动到流水线平台上方，然后操纵直线导轨滑台的电机移动来放松操纵拉索，由于机械手爪关节处扭簧的弹性作用，三节机械手指自然张开，苹果放置于流水线平台上可进行后续操作，完成一次抓取搬运操作后的苹果抓取机械手爪装置再在外部机械手爪移动平台的驱动下回到初始位置，从而可进行下一次苹果的抓取搬运操作。
以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利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专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920167019.3
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:37(山东)
授权编号:CN209648752U
授权时间:20191119
主分类号:B25J 15/02
专利分类号:B25J15/02;B25J15/10;A01D46/30
范畴分类:40E;
申请人:烟台大学
第一申请人:烟台大学
申请人地址:264005 山东省烟台市莱山区清泉路30号
发明人:林建钢;王东兴;田洪志
第一发明人:林建钢
当前权利人:烟台大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计