一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置

专利摘要:
本实用新型公开了一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置。包括支架、绕线盘、驱动机构、三根相同的三指节手指、三块传动件和钢丝绳。用第一驱动绳控制中指节合拢。当传动件接触到水果后，水果推动传动件运动，使一端固连在中指节内部固定孔中，另一端穿过传动件上的传动绳通孔后绕在末指节固连绕线轮上的传动绳带动绕线轮转动，从而驱动末指节运动。当安装在传动板上的压力传感器达到设定的压力值时，步进电机停止正转，抓取完成。卸载水果时步进电机反转拉动第二驱动绳使手指张开，当水果卸载后，复位弹簧将末指节拉回，完成末指节和传动件的复位。本实用新型利用绳传动实现欠驱动手指的开合，自适应性高、成本低且重量轻。
公开号:CN214338727U
申请号:CN202120149475.2U
申请日:2021-01-20
公开日:2021-10-08
发明作者:黎梦婷；陈霖；谭云峰；钟蕾；尹智明；胡森；冯雪；戎磊
申请人:Sichuan Agricultural University；
IPC主号:A01D46-24

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及一种末端执行器装置，尤其是涉及一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置。
[n0002] 水果种植面积逐年增加，水果采摘作为整个水果生产中最费时、费力的环节，研究开发能够替代人工作业的采摘末端执行器已成为亟待解决的问题。目前采摘末端执行器大多存在成本高、适应能力差、体积大等缺点。绳驱式欠驱动机械手因具有重量轻、能耗低、控制简单等优点，为采摘末端执行器的研究提供了一种新思路。
[n0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提出一种能抓取不同大小水果的绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置。
[n0004] 技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置，包括支架、绕线盘、驱动机构、三根相同的三指节手指、三块传动件和钢丝绳，所述绕线盘固定在驱动机构上；所述三根相同的三指节手指均匀固定在所述支架上，所述三指节手指由前指节、中指节、末指节之间相互铰接构成；所述钢丝绳分为第一驱动绳、第二驱动绳和传动绳，第一驱动绳一端固定在中指节内侧固定孔上，另一端通过所述支架上的第一绳通孔后绕在绕线盘上部；第二驱动绳一端固定在中指节外侧固定孔，另一端绕过所述支架上的小滑轮后穿过第二绳通孔反向绕在绕线盘下部；所述传动件安装在中指节上，传动件接触水果的一侧设有压力传感器；传动绳一端固定在中指节内部固定孔，另一端穿过传动绳上的传动绳通孔后绕在末指节固连的绕线轮上。
[n0005] 所述中指节上设有复位弹簧，复位弹簧另一端固连在第三指节上。
[n0006] 所述中指节内部设有固定传动绳一端的内部固定孔和供传动件滑动的滑槽，传动件嵌在所述滑槽中；所述中指节内外侧面设有固定所述第一驱动绳和第二驱动绳的内侧固定孔和外侧固定孔。
[n0007] 所述驱动机构由能进行正反转的步进电机、主动直齿轮、从动直齿轮组成，步进电机固定在所述支架底部，主动直齿轮安装在步进电机主轴上，绕线盘安装在从动直齿轮上。
[n0008] 所述支架上均匀设有三个小滑轮、第一绳通孔和第二绳通孔。
[n0009] 所述绕线盘分上下两部分；所述第一驱动绳绕在绕线盘上部的方向与第二驱动绳绕在绕线盘下部的方向相反。
[n0010] 有益效果：现有的水果采摘末端执行器对不同大小的水果适应能力较差，且大多结构复杂、笨重、难控制。本实用新型避免采用复杂的装置，用钢丝绳与欠驱动手指巧妙组合，通过电机的正反转实现钢丝绳的收放从而控制采摘末端执行器手指的开合，并巧妙利用钢丝绳与绕线轮的绕线方式，用绳传动实现手指的欠驱动。本实用新型具有能抓取不同大小水果、结构简单、成本低、重量轻等优点。
[n0011] 附图1为绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器整体结构装配图；
[n0012] 附图2为图1中A的内部结构放大图；
[n0013] 附图3为支架示意图
[n0014] 图中：1-支架、2-绕线盘、3-从动直齿轮、4-步进电机、5-主动直齿轮、6-第一驱动绳、7-第二驱动绳、8-前指节、9-中指节、10-末指节、11-绕线轮、12-复位弹簧、13-传动绳通孔、14-内部固定孔、15-外侧固定孔、16-内侧固定孔、17-传动件、18-传动绳、 19-第一绳通孔、20-小滑轮、21-第二绳通孔
[n0015] 下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[n0016] 如图1、图2所示，一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器，包括支架1、绕线盘2、驱动机构、三根相同的三指节手指、三块相同传动件17和钢丝绳，所述绕线盘 2固定在驱动机构上；所述三根相同的三指节手指均匀固定在所述支架1上，所述三指节手指由前指节8、中指节9、末指节10之间相互铰接构成；所述钢丝绳分为第一驱动绳6、第二驱动绳7和传动绳18，第一驱动绳6一端固定在中指节9内侧固定孔16，另一端通过所述支架1上的第一绳通孔19后绕在绕线盘2上部；第二驱动绳7一端固定在中指节9外侧固定孔15，另一端绕过所述支架1上的小滑轮20后穿过第二绳通孔21 反向绕在绕线盘2下部；所述传动件17安装在中指节9上，传动件17接触水果的一侧设有压力传感器；传动绳18一端固定在中指节9内部固定孔14，另一端穿过传动件17 上的传动绳通孔13后绕在末指节10固连的绕线轮11上。中指节9上设有复位弹簧12，复位弹簧12另一端固连在末指节10上。
[n0017] 如图2、图3所示，所述中指节9内部设有固定传动绳18一端的内部固定孔14和供传动件17滑动的滑槽，传动件17嵌在所述滑槽中；内外侧面设有固定所述第一驱动绳6和第二驱动绳7的内侧固定孔16和外侧固定孔15。所述支架1上均匀设有三个小滑轮20、第一绳通孔19和第二绳通孔21。
[n0018] 本实用新型的具体工作过程和工作原理为：
[n0019] 使用上述结构，步进电机4正转，通过从动直齿轮3和主动直齿轮5减速后，绕线盘2正转，使第一驱动绳6绕在绕线盘2上部，从而拉动中指节9合拢。当传动件17 接触到水果后，水果推动传动件17运动，使一端固连在中指节9内部固定孔14中，另一端穿过传动件17上的传动绳通孔13后绕在末指节10固连绕线轮11上的传动绳18 带动绕线轮11转动，从而驱动末指节10运动。当安装在传动件17上的压力传感器达到设定的压力值时，步进电机4停止正转，抓取完成。卸载水果时步进电机4反转使第二驱动绳7绕在绕线盘2下部同时放开第一驱动绳6使手指张开，同时复位弹簧12将末指节10拉回，完成末指节10和传动件17的复位。
[n0020] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

权利要求:
Claims (6)
[0001] 1.一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置，其特征在于：包括支架(1)、绕线盘(2)、驱动机构、三根相同的三指节手指、三块相同传动件(17)和钢丝绳，所述绕线盘(2)固定在驱动机构上；所述三根相同的三指节手指均匀固定在所述支架(1)上，所述三指节手指由前指节(8)、中指节(9)、末指节(10)之间相互铰接构成；所述钢丝绳分为第一驱动绳(6)、第二驱动绳(7)和传动绳(18)，第一驱动绳(6)一端固定在中指节(9)内侧固定孔(16)，另一端通过所述支架(1)上的第一绳通孔(19)后绕在绕线盘(2)上部；第二驱动绳(7)一端固定在中指节(9)外侧固定孔(15)，另一端绕过所述支架(1)上的小滑轮(20)后穿过第二绳通孔(21)反向绕在绕线盘(2)下部；所述传动件(17)安装在中指节(9)上，传动件(17)接触水果的一侧设有压力传感器；传动绳(18)一端固定在中指节(9)内部固定孔(14)，另一端穿过传动件(17)上的传动绳通孔(13)后绕在末指节(10)固连的绕线轮(11)上。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置，其特征在于：所述中指节(9)上设有复位弹簧(12)，复位弹簧(12)另一端固连在末指节(10)上。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置，其特征在于：所述中指节(9)内部设有固定传动绳(18)一端的内部固定孔(14)和供传动件(17)滑动的滑槽，传动件(17)嵌在所述滑槽中；所述中指节(9)内外侧面设有固定所述第一驱动绳(6)和第二驱动绳(7)的内侧固定孔(16)和外侧固定孔(15)。
[0004] 4.根据权利要求1所述的一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置，其特征在于：所述驱动机构由能进行正反转的步进电机(4)、主动直齿轮(5)、从动直齿轮(3)组成，步进电机(4)固定在所述支架(1)底部，主动直齿轮(5)安装在步进电机(4)主轴上，绕线盘(2)安装在从动直齿轮(3)上。
[0005] 5.根据权利要求1所述的一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置，其特征在于：所述支架(1)上均匀设有三个小滑轮(20)、第一绳通孔(19)和第二绳通孔(21)。
[0006] 6.根据权利要求1所述的一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置，其特征在于：所述绕线盘(2)分上下两部分，所述第一驱动绳(6)绕在绕线盘(2)上部的方向与第二驱动绳(7)绕在绕线盘(2)上部的方向相反。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-08| GR01| Patent grant|

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2021-10-08| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120149475.2U|CN214338727U|2021-01-20|2021-01-20|一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置|CN202120149475.2U| CN214338727U|2021-01-20|2021-01-20|一种绳驱式欠驱动球形水果采摘末端执行器装置|