剛?cè)峄炻?lián)欠驅(qū)動(dòng)草莓采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置制造方法
【專利摘要】一種剛?cè)峄炻?lián)欠驅(qū)動(dòng)草莓采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置。包括結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)手指，每個(gè)手指具有兩個(gè)關(guān)節(jié)，手指第一節(jié)為柔順手指構(gòu)件，第二節(jié)為剛性手指構(gòu)件；每個(gè)手指均由兩條氣動(dòng)肌腱驅(qū)動(dòng)，兩條氣動(dòng)肌腱通過(guò)第二關(guān)節(jié)處的齒形輪由齒形帶連接，第二關(guān)節(jié)軸兩側(cè)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧一端與關(guān)節(jié)軸連接，另一端與轉(zhuǎn)桿相連，轉(zhuǎn)桿鉸接在柔順手指構(gòu)件上，轉(zhuǎn)桿上安裝扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧一端與轉(zhuǎn)桿相連，一端與柔順手指構(gòu)件相連。柔順手指構(gòu)件表面力傳感器測(cè)試到預(yù)定抓取力時(shí)，將信號(hào)反饋給氣動(dòng)肌腱，氣動(dòng)肌腱停止伸縮，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)腕盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)草莓采摘。本發(fā)明可用于草莓自動(dòng)化采摘，配合機(jī)器人其他裝置實(shí)現(xiàn)高效高可靠性的采摘作業(yè)。
【專利說(shuō)明】剛?cè)峄炻?lián)欠驅(qū)動(dòng)草莓采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種末端執(zhí)行器裝置，尤其是涉及一種剛?cè)峄炻?lián)欠驅(qū)動(dòng)草莓機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)近幾年的草莓種植面積迅猛增加，面積達(dá)10萬(wàn)hm2，居世界首位。同時(shí)草莓具有果實(shí)不定期成熟的生長(zhǎng)方式，并且我國(guó)溫室內(nèi)的草莓大多是壟作栽培，在草莓收獲期，人工勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)量非常大，加之溫室中環(huán)境濕熱，作業(yè)環(huán)境十分惡劣，由此開發(fā)一種能夠代替人工作業(yè)的壟作草莓采摘機(jī)構(gòu)成為亟待解決的問(wèn)題。然而由于草莓的外表較為脆弱，而它的形狀及生長(zhǎng)狀況復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、柔性作業(yè)的多手指式末端執(zhí)行器成為草莓采摘機(jī)器人研制的首要任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種剛?cè)峄炻?lián)欠驅(qū)動(dòng)采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置，是一套用于草莓采摘的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手爪，整個(gè)末端執(zhí)行器以氣動(dòng)肌腱驅(qū)動(dòng)，且以草莓柔性采摘作業(yè)為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0004]本發(fā)明包括結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)手指，手掌，轉(zhuǎn)動(dòng)腕盤，氣動(dòng)肌腱，每個(gè)手指具有兩個(gè)關(guān)節(jié)；手指第一關(guān)節(jié)互成120度均勻安裝在手掌上；第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間連接柔順手指構(gòu)件，第二關(guān)節(jié)另一端連接剛性手指構(gòu)件；每個(gè)手指均由兩條氣動(dòng)肌腱驅(qū)動(dòng)，兩條氣動(dòng)肌腱由齒形帶通過(guò)第二關(guān)節(jié)處的齒形輪連接，齒形輪與第二關(guān)節(jié)軸過(guò)盈連接，齒形帶安裝在柔順手指構(gòu)件的滑槽中；第一關(guān)節(jié)軸兩側(cè)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧一端與關(guān)節(jié)軸連接，另一端與手掌連接；第二關(guān)節(jié)軸兩側(cè)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧一端與關(guān)節(jié)軸連接，另一端與轉(zhuǎn)桿相連，轉(zhuǎn)桿鉸接在柔順手指構(gòu)件上，轉(zhuǎn)桿上安裝扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧一端與轉(zhuǎn)桿相連，一端與柔順手指構(gòu)件相連；柔順手指構(gòu)件內(nèi)側(cè)與草莓接觸面設(shè)有力傳感器。
[0005]每個(gè)手指上兩條氣動(dòng)肌腱分別產(chǎn)生伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒形帶驅(qū)動(dòng)齒形輪使剛性手指構(gòu)件向手掌閉攏，同時(shí)第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸上的扭轉(zhuǎn)彈簧產(chǎn)生的變形力矩會(huì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)桿產(chǎn)生與關(guān)節(jié)軸反向的轉(zhuǎn)動(dòng)，隨之轉(zhuǎn)桿上與柔順手指構(gòu)件連接的扭簧會(huì)產(chǎn)生與第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸方向相同的轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)柔順手指構(gòu)件向手掌閉攏，在此作用下，手指第一關(guān)節(jié)也產(chǎn)生向手掌方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，3個(gè)手指相向運(yùn)動(dòng)閉攏，柔順手指構(gòu)件接觸到草莓之后，其表面的力傳感器測(cè)試到預(yù)定的抓取力時(shí)，將信號(hào)反饋給氣動(dòng)肌腱，氣動(dòng)肌腱停止伸縮，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)腕盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)草莓采摘。
[0006]本發(fā)明具有的有益效果是:運(yùn)用氣動(dòng)肌腱驅(qū)動(dòng)三個(gè)手指，手指與草莓主要接觸面采用具有彈性的柔順手指構(gòu)件，氣動(dòng)肌腱伸縮驅(qū)動(dòng)第二關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)柔順手指構(gòu)件變形并繞第一關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)手指合攏，實(shí)現(xiàn)草莓柔性采摘作業(yè)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，運(yùn)動(dòng)靈活，可用于草莓柔性采摘作業(yè)，配合機(jī)器人其它裝置實(shí)現(xiàn)高效高可靠性的采摘作業(yè)?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置裝配圖。
[0008]圖2是機(jī)械手手指A-A剖面視圖。
[0009]圖3是機(jī)械手手指第二關(guān)節(jié)放大視圖。
[0010]圖4是機(jī)械手手指B-B剖面視圖。
[0011]圖5是機(jī)械手手指第一關(guān)節(jié)放大視圖。
[0012]圖中:1.剛性手指構(gòu)件，2.手指第二關(guān)節(jié)，3.柔順手指構(gòu)件，4.手指第一關(guān)節(jié)，
5.轉(zhuǎn)動(dòng)腕盤，6.旋轉(zhuǎn)氣缸，7.手掌，8.齒形帶，9.齒形輪，10.力傳感器，11.氣動(dòng)肌腱，12.第二關(guān)節(jié)軸，13.轉(zhuǎn)桿，14.扭轉(zhuǎn)彈簧，15.扭轉(zhuǎn)彈簧，16.第一關(guān)節(jié)軸，17.扭轉(zhuǎn)彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1、圖2、圖3、圖5所示，本發(fā)明包括結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)手指，手掌(7)，轉(zhuǎn)動(dòng)腕盤
(5)，氣動(dòng)肌腱(11);每個(gè)手指具有兩個(gè)關(guān)節(jié)，分別為手指第一關(guān)節(jié)(4)，手指第二關(guān)節(jié)(2)，手指第一關(guān)節(jié)均勻安裝在手掌(7)上；手指第一節(jié)為柔順手指構(gòu)件(3)，第二節(jié)為剛性手指構(gòu)件(I)，柔順手指構(gòu)件(3) —端通過(guò)第一關(guān)節(jié)(4)與手掌(7)相連，另一端通過(guò)第二關(guān)節(jié)
(2)與剛性手指構(gòu)件(I)相連；每個(gè)手指均由兩條氣動(dòng)肌腱(11)驅(qū)動(dòng)，兩條氣動(dòng)肌腱(11)由齒形帶(8)通過(guò)第二關(guān)節(jié)處的齒形輪(9)連接，齒形輪(9)與第二關(guān)節(jié)軸(12)過(guò)盈連接，齒形帶(8)安裝在柔順手指構(gòu)件(3)的滑槽中；第一關(guān)節(jié)軸(16)兩側(cè)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧(17)，彈簧(17) —端與關(guān)節(jié)軸(16)連接，另一端與手掌(7)連接；第二關(guān)節(jié)軸(12)兩側(cè)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧(14)，彈簧(14) 一端與關(guān)節(jié)軸(12)連接，另一端與轉(zhuǎn)桿(13)相連，轉(zhuǎn)桿(13)鉸接在柔順手指構(gòu)件(3)上，轉(zhuǎn)桿(13)上安裝扭轉(zhuǎn)彈簧(15)，彈簧(15) —端與轉(zhuǎn)桿(13)相連，一端與柔順手指構(gòu)件(3)相連；柔順手指構(gòu)件內(nèi)側(cè)與草莓接觸面設(shè)有力傳感器(10)。
[0014]如圖3、圖4所示，工作時(shí)，每個(gè)手指上兩條氣動(dòng)肌腱(11)分別產(chǎn)生伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒形帶(8)驅(qū)動(dòng)齒形輪(9)使剛性手指構(gòu)件(I)向手掌(7)閉攏，同時(shí)第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(12)上的扭轉(zhuǎn)彈簧(14)產(chǎn)生的變形力矩會(huì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)桿(13)產(chǎn)生與關(guān)節(jié)軸(12)反向的轉(zhuǎn)動(dòng)，隨之轉(zhuǎn)桿(13)上與柔順手指構(gòu)件(3)連接的扭轉(zhuǎn)彈簧(15)會(huì)產(chǎn)生與第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(12)方向相同的轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)柔順手指構(gòu)件⑶向手掌(7)閉攏，在此作用下，手指第一關(guān)節(jié)⑷也產(chǎn)生向手掌⑵方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，3個(gè)手指相向運(yùn)動(dòng)閉攏，柔順手指構(gòu)件(3)接觸到草莓之后，其表面的力傳感器(10)測(cè)試到預(yù)定的抓取力時(shí)，將信號(hào)反饋給氣動(dòng)肌腱(11)，氣動(dòng)肌腱停止伸縮，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸(6)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)腕盤(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)草莓采摘。
【權(quán)利要求】
1.一種剛?cè)峄炻?lián)欠驅(qū)動(dòng)草莓采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置，其特征在于:包括結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)手指，手掌(7)，轉(zhuǎn)動(dòng)腕盤(5)，氣動(dòng)肌腱(11);每個(gè)手指均有兩個(gè)關(guān)節(jié)，手指第一節(jié)為柔順手指構(gòu)件(3)，第二節(jié)為剛性手指構(gòu)件(I)，柔順手指構(gòu)件(3) —端與手掌(7)通過(guò)第一關(guān)節(jié)連接(4)，另一端與剛性手指構(gòu)件(I)通過(guò)第二關(guān)節(jié)(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)峄炻?lián)欠驅(qū)動(dòng)草莓采摘機(jī)械手末端執(zhí)行器裝置，其特征在于:第一關(guān)節(jié)軸(16)兩側(cè)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧(17)，彈簧(17) —端與關(guān)節(jié)軸(16)連接，另一端與手掌(7)連接；第二關(guān)節(jié)軸(12)上裝有齒形輪(9)，齒形輪(9)上配合齒形帶(8)，齒形帶(8)兩端通過(guò)柔順手指構(gòu)件(3)中滑槽分別與兩個(gè)氣動(dòng)肌腱(11)相連，氣動(dòng)肌腱(11)安裝在手掌(7)凹槽內(nèi)；第二關(guān)節(jié)軸(12)兩側(cè)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧(14)，彈簧(14) 一端與關(guān)節(jié)軸(12)連接，另一端與轉(zhuǎn)桿(13)相連，轉(zhuǎn)桿(13)鉸接在柔順手指構(gòu)件(3)上，轉(zhuǎn)桿(13)上安裝扭轉(zhuǎn)彈簧(15)，彈簧(15) —端與轉(zhuǎn)桿(13)相連，一端與柔順手指構(gòu)件(3)相連。
【文檔編號(hào)】A01D46/30GK104029208SQ201310073635
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】李娜, 姜海勇, 弋景剛, 劉江濤, 趙玉達(dá) 申請(qǐng)人:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)