專利名稱：一種果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)器人靈巧手技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用研究也取得了長足的進(jìn)步。目前正被廣泛研究的農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人是農(nóng)業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支，而末端執(zhí)行器則是采摘機(jī)器人完成采摘作業(yè)的重要部分，末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)也被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)機(jī)器人的核心技術(shù)之一，目前國內(nèi)外都在這一領(lǐng)域開展了相關(guān)研究。美國的Peter P. Ling等人在“Sensing andend-effector for a robotic tomato harvester，，(Resource, 12 (7) 13-14, 2005) 一文中闡述了番茄采摘四指手的設(shè)計(jì)，由4個(gè)手指和吸引器組成，手指通過腱纜驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)彎曲，同 時(shí)利用扭矩彈簧使其伸展；日本Monta等人開發(fā)了一種由4個(gè)90°間隔分布的靈巧手指和一個(gè)吸引器組成的用于番茄采摘的末端執(zhí)行器，手指采用復(fù)合材料并通過腱纜驅(qū)動(dòng)向內(nèi)彎曲，可以抓取番茄并扭斷果梗，但該手指采用的腱纜剛度有限，只適用于番茄的采摘，功能單一，通用性較差；中國專利第200710020501. 6號(hào)介紹了一種球形果實(shí)采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器，由吸引盤和手指組成，雖然結(jié)構(gòu)較新穎，但只適應(yīng)比較大的球形果實(shí)采摘，開放性和通用性不強(qiáng)；中國專利第CN201120343116. 7號(hào)提供了一種獼猴桃采摘末端執(zhí)行器，采用兩指夾持器進(jìn)行作業(yè)，但機(jī)械結(jié)構(gòu)體積較大，靈活性差，不利于果園的采摘作業(yè)。目前采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器的通用性和靈活性是制約采摘機(jī)器人未來發(fā)展與應(yīng)用推廣的主要難題，要突破這一瓶頸，就必須提高末端執(zhí)行器的通用性和靈活性，而面向果實(shí)采摘的多指靈巧手是智能農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)與現(xiàn)代機(jī)器人學(xué)的交叉融合，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)裝備向精細(xì)化、智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)。鑒于此，很有必要開展果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指的研究。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)目前果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器存在功能單一、靈活性差以及果形適應(yīng)性低的問題，本實(shí)用新型提供了一種果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有重量輕、操作靈活、可維護(hù)性好、整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊的特點(diǎn)，容易加工和裝配，可應(yīng)用于果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述的一種果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)由電機(jī)I、電機(jī)II、電機(jī)III、基架、第一指節(jié)、中間指節(jié)、末端指節(jié)、前支承、后支承、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I、齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
II、耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、十字軸、近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸、末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸、第一指節(jié)外殼、中間指節(jié)外殼、末端指節(jié)外殼、第一指節(jié)指肚蓋板和中間指節(jié)指肚蓋板組成；電機(jī)I和電機(jī)II由緊固套件固裝在基架上，電機(jī)III通過電機(jī)架由螺釘固裝在后支承上，前支承和后支承都由螺釘固定在基架上，所述的十字軸的后側(cè)和前側(cè)分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在后支承和前支承之間，電機(jī)III的輸出軸通過第二聯(lián)軸器與十字軸的后側(cè)連接。[0008]所述的齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)由第一主動(dòng)錐齒輪、第一中間錐齒輪、第一從動(dòng)錐齒輪、第二主動(dòng)錐齒輪、第二中間錐齒輪、第二從動(dòng)錐齒輪和十字軸組成，第一主動(dòng)錐齒輪、第一中間錐齒輪和第一從動(dòng)錐齒輪的軸心線兩兩垂直，第一中間錐齒輪同時(shí)與第一主動(dòng)錐齒輪和第一從動(dòng)錐齒輪嚙合，第一中間錐齒輪和第一從動(dòng)錐齒輪分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸的后側(cè)和左側(cè)；第二主動(dòng)錐齒輪、第二中間錐齒輪和第二從動(dòng)錐齒輪的軸心線兩兩垂直，第二中間錐齒輪同時(shí)與第二主動(dòng)錐齒輪和第二從動(dòng)錐齒輪嚙合，第二中間錐齒輪和第二從動(dòng)錐齒輪分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸的前側(cè)和右側(cè)；第一從動(dòng)錐齒輪和第一指節(jié)左側(cè)板通過連接套固聯(lián)并與十字軸的左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)套接，第二從動(dòng)錐齒輪和帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II的第二主動(dòng)同步帶輪固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸的右側(cè)；第一主動(dòng)錐齒輪和第二主動(dòng)錐齒輪的軸心線重合，并且第一主動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第二主動(dòng)錐齒輪的驅(qū)動(dòng)軸上，電機(jī)II的輸出軸通過第一聯(lián)軸器與第二主動(dòng)錐齒輪的驅(qū)動(dòng)軸連接；所述的耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)輪與第一指節(jié)左側(cè)板固定連接并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸上，連桿的一端與固定在第一轉(zhuǎn)輪上的銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二轉(zhuǎn)輪與末端指節(jié)左側(cè)板固定連接并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸上， 連桿的另一端與固定在第二轉(zhuǎn)輪上的銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I的第一主動(dòng)同步帶輪固裝在電機(jī)I的輸出軸上，第一從動(dòng)同步帶輪與第一主動(dòng)錐齒輪的外伸端固定連接，第一主動(dòng)錐齒輪的外伸端穿過套筒轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第二主動(dòng)錐齒輪的驅(qū)動(dòng)軸上；帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II的第二主動(dòng)同步帶輪由擋圈和第一指節(jié)右側(cè)板限定其發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II的第二從動(dòng)同步帶輪與近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸固定連接，中間指節(jié)的連接支架下側(cè)端與近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸固定連接，中間指節(jié)的連接支架與中間指節(jié)左側(cè)板和中間指節(jié)右側(cè)板固定連接，中間指節(jié)的連接支架上側(cè)端與末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸固定連接；帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I設(shè)置于基架內(nèi)，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II設(shè)置于第一指節(jié)內(nèi)；第一指節(jié)外殼和第一指節(jié)指肚蓋板與第一指節(jié)右側(cè)板和第一指節(jié)左側(cè)板由螺釘固定連接，中間指節(jié)外殼和中間指節(jié)指肚蓋板與中間指節(jié)右側(cè)板和中間指節(jié)左側(cè)板由螺釘固定連接，末端指節(jié)外殼與末端指節(jié)右側(cè)板和末端指節(jié)左側(cè)板由螺釘固定連接。本實(shí)用新型的工作原理電機(jī)I(I)的輸出軸將動(dòng)力傳遞給帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1(3)的第一主動(dòng)同步帶輪(3-1),第一主動(dòng)同步帶輪(3-1)通過第一同步帶(3-3)把動(dòng)力傳遞給帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1(3)的第一從動(dòng)同步帶輪(3-2)，第一從動(dòng)同步帶輪(3-2)把動(dòng)力傳遞給第一主動(dòng)錐齒輪(25)，動(dòng)力再經(jīng)由第一中間錐齒輪(26)、第一從動(dòng)錐齒輪(27)傳遞到連接套(34)，連接套(34)帶動(dòng)與其固聯(lián)的第一指節(jié)左側(cè)板(36)繞十字軸(12)轉(zhuǎn)動(dòng)α角度，實(shí)現(xiàn)手指的俯仰運(yùn)動(dòng)；電機(jī)III (7)的輸出軸通過第二聯(lián)軸器(33)與十字軸(12)連接，直接驅(qū)動(dòng)十字軸(12)實(shí)現(xiàn)手指的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)；電機(jī)11(2)的輸出軸通過第一聯(lián)軸器(32)與第二主動(dòng)錐齒輪(28)的驅(qū)動(dòng)軸連接，動(dòng)力經(jīng)由第二主動(dòng)錐齒輪(28)、第二中間錐齒輪(29)、第二從動(dòng)錐齒輪(30)傳遞到帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)的第二主動(dòng)同步帶輪(31),再由第二同步帶(41)帶動(dòng)第二從動(dòng)同步帶輪(43)轉(zhuǎn)動(dòng),第二從動(dòng)同步帶輪(43)驅(qū)動(dòng)近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)中間指節(jié)(20)繞近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的第一轉(zhuǎn)輪(44)與第一指節(jié)左側(cè)板(36)固聯(lián)，耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的第二轉(zhuǎn)輪(46)與末端指節(jié)左側(cè)板(40)固聯(lián)，當(dāng)中間指節(jié)(20)繞近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)β角度時(shí)，耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)將帶動(dòng)末端指節(jié)(21)繞末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度,從而實(shí)現(xiàn)手指的彎曲運(yùn)動(dòng)。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有下述優(yōu)點(diǎn)I)該果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指直接采用減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無需安裝減速裝置，最大限度地減小指節(jié)體積，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置均設(shè)置在基架上，從而減輕各指節(jié)的重量；2)本實(shí)用新型的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒形同步帶傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單不需要預(yù)緊裝置，具有傳動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確、維護(hù)方便的特點(diǎn)，降低了手指結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和維護(hù)成本；3)該裝置共有四個(gè)關(guān)節(jié)、三個(gè)自由度，整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，容易加工和裝配，具有重量輕、操作靈活、可維護(hù)性好的特點(diǎn)，可進(jìn)一步應(yīng)用于果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手。

圖I是本實(shí)用新型果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)整體的立體結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)立體圖(去掉第一指節(jié)指肚蓋板(22)、中間指節(jié)指肚蓋板(23))；圖3是本實(shí)用新型果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的前視圖(去掉第一指節(jié)外殼(9)、中間指節(jié)外殼(10)、末端指節(jié)外殼(11)和基架(5))；圖4是本實(shí)用新型果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指關(guān)節(jié)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的左視圖；圖5是本實(shí)用新型果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指驅(qū)動(dòng)裝置及齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；圖7是本實(shí)用新型果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指的彎曲結(jié)構(gòu)立體圖；圖中各部件的標(biāo)號(hào)1.電機(jī)I，2.電機(jī)II，3.帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I，4.電機(jī)架，5.基架，
6.前支承，7.電機(jī)III，8.后支承，9.第一指節(jié)外殼，10.中間指節(jié)外殼，11.末端指節(jié)外殼，
12.十字軸，13.近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸，14.末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸，15.齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)，16.帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II，17.耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，18.套筒，19.第一指節(jié)，20.中間指節(jié)，21.末端指節(jié)，22.第一指節(jié)指肚蓋板，23.中間指節(jié)指肚蓋板，24.擋圈，25.第一主動(dòng)錐齒輪，26.第一中間錐齒輪，27.第一從動(dòng)錐齒輪，28.第二主動(dòng)錐齒輪，29.第二中間錐齒輪，30.第二從動(dòng)錐齒輪，31.第二主動(dòng)同步帶輪，32.第一聯(lián)軸器，33.第二聯(lián)軸器，34.連接套，35.第一指節(jié)右側(cè)板,36.第一指節(jié)左側(cè)板,37.中間指節(jié)右側(cè)板,38.中間指節(jié)左側(cè)板,39.末端指節(jié)右側(cè)板，40.末端指節(jié)左側(cè)板,41.第二同步帶,42.連接支架,43.第二從動(dòng)同步帶輪,44.第一轉(zhuǎn)輪，45.連桿，46.第二轉(zhuǎn)輪，47.銷軸，48.軸套，1_1·緊固套件I，2-1.緊固套件II，3-1.第一主動(dòng)同步帶輪，3-2.第一從動(dòng)同步帶輪,3-3.第一同步帶,3-4.擋板。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型涉及一種果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明具體實(shí)施方式
一如圖I、圖2、圖4、圖5和圖7所示，本實(shí)施方式所述的果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)由電機(jī)I (I)、電機(jī)II (2)、電機(jī)III (7)、基架(5)、第一指節(jié)(19)、中間指節(jié)(20)、末端指節(jié)(21)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I (3)、前支承￠)、后支承(8)、齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)
(15)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II (16)、耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)、十字軸(12)、近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)、末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)、第一指節(jié)外殼(9)、中間指節(jié)外殼(10)、末端指節(jié)外殼(11)、第一指節(jié)指肚蓋板(22)和中間指節(jié)指肚蓋板(23)組成；電機(jī)I(I)和電機(jī)11(2)并排固裝在基架
(5)的安裝孔內(nèi)，并分別由緊固套件1(1-1)和緊固套件11(2-1)固定，電機(jī)111(7)通過電機(jī)架(4)由螺釘固裝在后支承(8)上，前支承(6)和后支承(8)都由螺釘固定在基架(5)上；所述的十字軸(12)的后側(cè)和前側(cè)分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在后支承(8)和前支承(6)之間，電機(jī)IIK7)的輸出軸通過第二聯(lián)軸器(33)與十字軸(12)的后側(cè)連接，實(shí)現(xiàn)手指的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角度為±20° ;所述的齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)的第一從動(dòng)錐齒輪(27)通過連接套(34)與第一指節(jié)左側(cè)板(36)由螺釘固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的左側(cè)，實(shí)現(xiàn)手指的俯仰運(yùn)動(dòng)，俯仰角度α在0° 90°之間；第二從動(dòng)錐齒輪(30)與帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)的第二主動(dòng)同步帶輪(31)固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的右側(cè)；耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的第一轉(zhuǎn)輪(44)與第一指節(jié)左側(cè)板(36)由螺釘固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)上，連桿(45)的一端與固定在第一轉(zhuǎn)輪(44)上的銷軸(47)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的第二轉(zhuǎn)輪(46)與末端指節(jié)左側(cè)板(40)由螺釘固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)上，連桿(45)的另一端與固定在第二轉(zhuǎn)輪(46)上的銷軸(47)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，這樣的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)中間指節(jié)(20)與末端指節(jié)(21)同向I : I角度的耦合運(yùn)動(dòng)。
具體實(shí)施方式
二 如圖2、圖3、圖4和圖7所示，本實(shí)施方式所述的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)的第二主動(dòng)同步帶輪(31)由擋圈(24)和第一指節(jié)右側(cè)板(35)限定其發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Π(16)的第二從動(dòng)同步帶輪(43)與近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)固定連接，中間指節(jié)(20)的連接支架(42)下側(cè)端與近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)固定連接并由止動(dòng)墊圈限定其軸向運(yùn)動(dòng)，中間指節(jié)(20)的連接支架(42)與中間指節(jié)左側(cè)板(38)和中間指節(jié)右側(cè)板(37)固定連接，中間指節(jié)(20)的連接支架(42)上側(cè)端與末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)固定連接并由止動(dòng)墊圈限定其軸向運(yùn)動(dòng)；所述的耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的第一轉(zhuǎn)輪(44)與第一指節(jié)左側(cè)板(36)由螺釘固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)上，第二轉(zhuǎn)輪(46)與末端指節(jié)左側(cè)板(40)由螺釘固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)上，當(dāng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II (16)的第二從動(dòng)同步帶輪(43)帶動(dòng)近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)β角度，從而帶動(dòng)中間指節(jié)(20)轉(zhuǎn)動(dòng)β角度，又由耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)帶動(dòng)末端指節(jié)(21)轉(zhuǎn)動(dòng)β角度，β角度在0° 90°之間，從而完成手指的彎曲運(yùn)動(dòng)。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖5、圖6所示，本實(shí)施方式所述的齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)由第一主動(dòng)錐齒輪(25)、第一中間錐齒輪(26)、第一從動(dòng)錐齒輪(27)、第二主動(dòng)錐齒輪(28)、第二中間錐齒輪(29)、第二從動(dòng)錐齒輪(30)和十字軸(12)組成，所述的第一主動(dòng)錐齒輪(25)、第一中間錐齒輪(26)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)模數(shù)相同，并且軸心線兩兩垂直，其中第一主動(dòng)錐齒輪(25)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)完全相同,第一中間錐齒輪(26)同時(shí)與第一主動(dòng)錐齒輪(25)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)嚙合，第一中間錐齒輪(26)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的后側(cè)和左側(cè)；所述的第二主動(dòng)錐齒輪(28)、第二中間錐齒輪
(29)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)模數(shù)相同，并且軸心線兩兩垂直，其中第二主動(dòng)錐齒輪(28)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)完全相同，第二中間錐齒輪(29)同時(shí)與第二主動(dòng)錐齒輪(28)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)嚙合，第二中間錐齒輪(29)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的前側(cè)和右側(cè)，第一主動(dòng)錐齒輪(25)和第二主動(dòng)錐齒輪(28)的軸心線重合，并且第一主動(dòng)錐齒輪(25)轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第二主動(dòng)錐齒輪(28)的驅(qū)動(dòng)軸上，第二主動(dòng)錐齒輪(28)的驅(qū)動(dòng)軸通過第一聯(lián)軸器(32)與電機(jī)11(2)的輸出軸連接。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四如圖2、圖4和圖5所示，本實(shí)施方式所述的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I (3)的第一主動(dòng)同步帶輪(3-1)固裝在電機(jī)I (I)的輸出軸上，第一從動(dòng)同步帶輪(3-2)與第一主動(dòng)錐齒輪(25)的外伸端固定連接，第一主動(dòng)錐齒輪(25)的外伸端穿過套筒(18)轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第二主動(dòng)錐齒輪(28)的驅(qū)動(dòng)軸上，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1(3)和帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)的同步帶均采用齒形同步帶，這樣的帶傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確、效率高、維護(hù)方便、速比范圍大等優(yōu)點(diǎn)。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
五如圖I、圖2和圖7所示，所述的第一指節(jié)外殼(9)和第一指節(jié)指肚蓋板(22)與第一指節(jié)右側(cè)板(35)和第一指節(jié)左側(cè)板(36)由螺釘固定連接，中間指節(jié)外殼(10)和中間指節(jié)指肚蓋板(23)與中間指節(jié)右側(cè)板(37)和中間指節(jié)左側(cè)板(38)由螺 釘固定連接，末端指節(jié)外殼(11)與末端指節(jié)右側(cè)板(39)和末端指節(jié)左側(cè)板(40)由螺釘固定連接，第一指節(jié)外殼(9)、中間指節(jié)外殼(10)和末端指節(jié)外殼(11)在各指節(jié)相接觸處設(shè)置有限位面，這樣的結(jié)構(gòu)能使第一指節(jié)外殼(9)與中間指節(jié)外殼(10)互相限位，中間指節(jié)外殼(10)與末端指節(jié)外殼(11)互相限位。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。以上實(shí)施方式中的電機(jī)I、電機(jī)II、電機(jī)III均采用減速電機(jī)，無需安裝減速裝置，最大限度地減小指節(jié)體積。以上實(shí)施方式中的基架、連接支架和各指節(jié)左右側(cè)板的材質(zhì)均選用鋁合金材料，錐齒輪和各關(guān)節(jié)軸選用不銹鋼材料，既保證了手指結(jié)構(gòu)所需的強(qiáng)度又減輕了手指的重量。上面以具體實(shí)施例予以說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作原理，本實(shí)用新型并不局限于以上實(shí)施例，根據(jù)上述的說明內(nèi)容，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種果實(shí)米摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，它包括電機(jī)I (I)、電機(jī)II (2)、電機(jī)III (7)、基架(5)、第一指節(jié)(19)、中間指節(jié)(20)、末端指節(jié)(21)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I (3)、前支承￠)、后支承⑶、齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II (16)、耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)、十字軸(12)、近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)、末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)、第一指節(jié)外殼(9)、中間指節(jié)外殼(10)、末端指節(jié)外殼(11)、第一指節(jié)指肚蓋板(22)和中間指節(jié)指肚蓋板(23);其特征在于所述的電機(jī)I⑴和電機(jī)11(2)固裝在基架(5)上，電機(jī)111(7)通過電機(jī)架⑷固裝在后支承⑶上，前支承(6)和后支承(8)都固定在基架(5)上，所述的十字軸(12)的后側(cè)和前側(cè)分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在后支承(8)和前支承(6)之間，電機(jī)111(7)的輸出軸通過第二聯(lián)軸器(33)與十字軸(12)的后側(cè)連接；所述的齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)的第一主動(dòng)錐齒輪(25)和第二主動(dòng)錐齒輪(28)的軸心線重合，并且第一主動(dòng)錐齒輪(25)轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第二主動(dòng)錐齒輪(28)的驅(qū)動(dòng)軸上，電機(jī)11(2)的輸出軸通過第一聯(lián)軸器(32)與第二主動(dòng)錐齒輪(28)的驅(qū)動(dòng)軸連接,第一從動(dòng)錐齒輪(27)通過連接套(34)與第一指節(jié)左側(cè)板(36)固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的左側(cè)；所述的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)的第二主動(dòng)同步帶輪(31)與齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)的第ニ從動(dòng)錐齒輪(30)固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的右側(cè)；所述的耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的第一轉(zhuǎn)輪(44)與第一指節(jié)左側(cè)板(36)固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)上，連桿(45)的一端與固定在第一轉(zhuǎn)輪(44)上的銷軸(47)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)的第ニ轉(zhuǎn)輪(46)和末端指節(jié)左側(cè)板(40)固聯(lián)并轉(zhuǎn)動(dòng)套接在末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)上，連桿(45)的另一端與固定在第二轉(zhuǎn)輪(46)上的銷軸(47)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)由第一主動(dòng)錐齒輪(25)、第一中間錐齒輪(26)、第一從動(dòng)錐齒輪(27)、第二主動(dòng)錐齒輪(28)、第二中間錐齒輪(29)、第二從動(dòng)錐齒輪(30)和十字軸(12)組成，所述的第ー主動(dòng)錐齒輪(25)、第一中間錐齒輪(26)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)模數(shù)相同，并且軸心線兩兩垂直，其中第一主動(dòng)錐齒輪(25)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)完全相同,第一中間錐齒輪(26)同時(shí)與第一主動(dòng)錐齒輪(25)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)哨合,第一中間錐齒輪(26)和第一從動(dòng)錐齒輪(27)分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的后側(cè)和左側(cè)；所述的第二主動(dòng)錐齒輪(28)、第二中間錐齒輪(29)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)模數(shù)相同，并且軸心線兩兩垂直，其中第二主動(dòng)錐齒輪(28)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)完全相同，第二中間錐齒輪(29)同時(shí)與第二主動(dòng)錐齒輪(28)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)嚙合，第二中間錐齒輪(29)和第二從動(dòng)錐齒輪(30)分別轉(zhuǎn)動(dòng)套接在十字軸(12)的前側(cè)和右側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1(3)的第一主動(dòng)同步帶輪(3-1)固裝在電機(jī)I(I)的輸出軸上，第一從動(dòng)同步帶輪(3-2)與第一主動(dòng)錐齒輪(25)的外伸端固定連接，第一主動(dòng)錐齒輪(25)的外伸端穿過套筒(18)轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第二主動(dòng)錐齒輪(28)的驅(qū)動(dòng)軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II (16)的第二主動(dòng)同步帶輪(31)由擋圈(24)和第一指節(jié)右側(cè)板(35)限定其發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)的第二從動(dòng)同步帶輪(43)與近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)固定連接，中間指節(jié)(20)的連接支架(42)下側(cè)端與近端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(13)固定連接，中間指節(jié)(20)的連接支架(42)與中間指節(jié)左側(cè)板(38)和中間指節(jié)右側(cè)板(37)固定連接，中間指節(jié)(20)的連接支架(42)上側(cè)端與末端指節(jié)關(guān)節(jié)軸(14)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1(3)的第一同步帶(3-3)和帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)的第二同步帶(41)均為齒形同步帶，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1(3)設(shè)置于基架(5)內(nèi)，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11(16)設(shè)置于第一指節(jié)(19)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一指節(jié)外殼(9)和第一指節(jié)指肚蓋板(22)與第一指節(jié)右側(cè)板(35)和第一指節(jié)左側(cè)板(36)固定連接，中間指節(jié)外殼(10)和中間指節(jié)指肚蓋板(23)與中間指節(jié)右側(cè)板(37)和中間指節(jié)左側(cè)板(38)固定連接，末端指節(jié)外殼(11)與末端指節(jié)右側(cè)板(39)和末端指節(jié)左側(cè)板(40)固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手手指結(jié)構(gòu)，涉及農(nóng)業(yè)機(jī)器人靈巧手技術(shù)領(lǐng)域。該結(jié)構(gòu)主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、基架、第一指節(jié)、中間指節(jié)、末端指節(jié)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)、耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、十字軸等。所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置固裝在基架(5)上，電機(jī)I(1)驅(qū)動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I(3)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)實(shí)現(xiàn)手指的俯仰運(yùn)動(dòng)；電機(jī)II(2)驅(qū)動(dòng)齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)(15)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)II(16)，再帶動(dòng)耦合連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)實(shí)現(xiàn)手指的彎曲運(yùn)動(dòng)；電機(jī)III(7)驅(qū)動(dòng)十字軸(12)實(shí)現(xiàn)手指的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的靈巧手手指有四個(gè)關(guān)節(jié)、三個(gè)自由度，具有重量輕、操作靈活、結(jié)構(gòu)簡單、可維護(hù)性好的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于果實(shí)采摘機(jī)器人靈巧手。
文檔編號(hào)B25J15/08GK202607676SQ20122029945
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者楊福增, 蒲應(yīng)俊, 王元杰, 陳晨宗, 王程程, 徐新星, 韓樹峰, 潘冠廷 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)