一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置和机械手

发明涉及农用机械，尤其是指一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置和机械手。

背景技术：

1、随着图像处理、工业机器人以及人工智能控制等技术的发展和日趋成熟，水果采摘机械手的研发正在不断推进发展。采摘装置作为采摘机械手的重要组成部分，其设计的好坏关系到采摘的效果。

2、吊蔓种植的瓜类果实如西瓜、甜瓜、南瓜等。此类果实的果实较大，需要较大的剪切力实现其剪断，并且叶子比较大且茂盛。

3、但是现有技术中存在以下问题：果梗的夹持以及剪断通过两个驱动部控制，两个驱动部增加了控制难度的同时也增加采摘装置的体积和重量；以及大型的采摘装置在较大且茂盛的叶片中不易抓取果实，小型的采摘装置剪切力不够剪断效果差，影响采摘效率和采摘成功率。

技术实现思路

1、为此，发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中果梗的夹持以及剪断通过两个驱动部控制，两个驱动部增加了控制难度的同时也增加采摘装置的体积和重量；以及大型的采摘装置在较大且茂盛的叶片中不易抓取果实，小型的采摘装置剪切力不够剪断效果差，影响采摘效率和采摘成功率。

2、为解决上述技术问题，一方面发明提供了一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，包括：

3、支撑机构，包括下固定板；

4、剪断机构，包括剪切杆，剪切杆的内侧设有刀刃；

5、夹持机构，包括第一夹持杆和第二夹持杆，第二夹持杆与下固定板连接；第一夹持杆和剪切杆均与第二夹持杆铰接，第一夹持杆的前端与第二夹持杆啮合，剪切杆的前端的下表面与第二夹持杆的上表面平齐；

6、驱动机构，包括电动驱动部、凸轮和弹性连接件，凸轮与电动驱动部连接，凸轮的外轮廓线包括位于两侧的两个曲线段和位于两端的小圆弧段和大圆弧段，小圆弧段的直径小于大圆弧段的直径，曲线段连接在小圆弧段和大圆弧段之间；第一夹持杆的尾端与剪切杆的尾端，两者交叉布设并夹持凸轮且均与外轮廓线接触，第一夹持杆的尾端与剪切杆的尾端通过弹性连接件连接。

7、在发明的一个实施例中，外轮廓线包括第一外轮廓线和第二外轮廓线，第一外轮廓线和第二外轮廓线的形状相同，第一外轮廓线的尺寸小于第二外轮廓线的尺寸；剪切杆的尾端与第一外轮廓线接触，第一夹持杆的尾端与第二外轮廓线接触。

8、在发明的一个实施例中，凸轮的顶部和底部分别设有突出于外轮廓线的上侧板和下侧板，上侧板、下侧板以及外轮廓线形成卡槽，第一夹持杆的尾端与剪切杆的尾端位于卡槽中与外轮廓线接触。

9、在发明的一个实施例中，第一夹持杆的前端包括第一夹持本体和可拆卸连接在第一夹持本体顶部的第一砧板；第二夹持杆包括第二夹持本体和可拆卸连接在第二夹持本体底部的第二砧板；第一夹持本体与第二砧板啮合，第二夹持本体与第一砧板啮合。

10、在发明的一个实施例中，第一砧板和第二砧板的内壁均设有柔性防滑条。

11、在发明的一个实施例中，柔性防滑条设有多个间隔设置的凸台，第一砧板和第二砧板的内壁设有多个间隔设置的安装槽，凸台卡装在安装槽中。

12、在发明的一个实施例中，第一夹持杆和剪切杆通过同一铰接轴与第二夹持杆铰接。

13、在发明的一个实施例中，驱动机构还包括扭簧，扭簧套设在铰接轴上，扭簧的两端分别与下固定板和第一夹持杆连接。

14、在发明的一个实施例中，支撑机构还包括上固定板和中间支柱，上固定板和下固定板通过中间支柱，上固定板位于剪切杆的顶部，上固定板的一端与凸轮转动连接，上固定板的另一端与铰接轴的顶端连接。

15、另一方面发明提供了一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘机械手，包括：

16、上述实施例中用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置；

17、固定座，固定座与采摘装置的下固定板连接；

18、机械臂，机械臂通过固定座与采摘装置连接。

19、发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

20、本发明所述的一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置和机械手，其通过电动驱动部的正反转带动剪切杆和第一夹持杆与凸轮的外轮廓线的不同位置(小圆弧段、大圆弧段或曲线段)接触，实现剪切杆与第二夹持杆以及第一夹持杆与第二夹持杆的开合对果梗进行夹持以及剪断。另外，小圆弧段的直径小于大圆弧段的直径，从而通过剪切杆先与大圆弧段接触、第一夹持杆后与大圆弧段接触，从而在电动驱动部顺时针转动的过程中，第一夹持杆先与第二夹持杆啮合对果梗进行夹持，剪切杆后与第二夹持杆进行闭合对果梗进行剪断，从而通过同一控制动力部(即电动驱动部)实现果梗夹持和剪断，无需两个控制部配合，控制方便，能够有效的提高采摘的成功率，另外使得结构更简单，体积和重量减小。另外，本申请的驱动部件为电动驱动部，电动驱动部的体积小重量轻，从而能够在便于在较大且茂盛的叶片中抓取果实，提高采摘效率；其次，电动驱动部的扭矩大，能够提供较大的剪切力，实现果梗的快速剪断。本申请的剪断机构和夹持机构均采用剪刀式的结构，通过调整第一夹持杆与第二夹持杆以及剪切杆与第二夹持杆的张开角度，有利于采摘装置进入复杂狭窄的空间，提高采摘装置的普适性。

技术特征：

1.一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述外轮廓线包括第一外轮廓线和第二外轮廓线，所述第一外轮廓线和所述第二外轮廓线的形状相同，所述第一外轮廓线的尺寸小于所述第二外轮廓线的尺寸；所述剪切杆的尾端与所述第一外轮廓线接触，所述第一夹持杆的尾端与所述第二外轮廓线接触。

3.根据权利要求1所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述凸轮的顶部和底部分别设有突出于所述外轮廓线的上侧板和下侧板，所述上侧板、所述下侧板以及所述外轮廓线形成卡槽，所述第一夹持杆的尾端与所述剪切杆的尾端位于所述卡槽中与所述外轮廓线接触。

4.根据权利要求1所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述第一夹持杆的前端包括第一夹持本体和可拆卸连接在所述第一夹持本体顶部的第一砧板；所述第二夹持杆包括第二夹持本体和可拆卸连接在所述第二夹持本体底部的第二砧板；所述第一夹持本体与所述第二砧板啮合，所述第二夹持本体与所述第一砧板啮合。

5.根据权利要求4所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述第一砧板和所述第二砧板的内壁均设有柔性防滑条。

6.根据权利要求5所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述柔性防滑条设有多个间隔设置的凸台，所述第一砧板和所述第二砧板的内壁设有多个间隔设置的安装槽，所述凸台卡装在所述安装槽中。

7.根据权利要求1所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述第一夹持杆和所述剪切杆通过同一铰接轴与所述第二夹持杆铰接。

8.根据权利要求7所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述驱动机构还包括扭簧，所述扭簧套设在所述铰接轴上，所述扭簧的两端分别与所述下固定板和所述第一夹持杆连接。

9.根据权利要求8所述的用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置，其特征在于：所述支撑机构还包括上固定板和中间支柱，所述上固定板和所述下固定板通过所述中间支柱，所述上固定板位于所述剪切杆的顶部，所述上固定板的一端与所述凸轮转动连接，所述上固定板的另一端与所述铰接轴的顶端连接。

10.一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘机械手，其特征在于：包括：

技术总结
发明涉及一种用于吊蔓种植的瓜类果实的采摘装置和机械手,包括：剪断机构包括剪切杆；夹持机构包括第一夹持杆和第二夹持杆，第二夹持杆与下固定板连接；第一夹持杆和剪切杆均与第二夹持杆铰接，第一夹持杆的前端与第二夹持杆啮合；驱动机构包括电动驱动部、凸轮和弹性连接件，凸轮与电动驱动部连接，凸轮的外轮廓线包括位于两侧的两个曲线段和位于两端的小圆弧段和大圆弧段，小圆弧段的直径小于大圆弧段的直径；第一夹持杆的尾端与剪切杆的尾端，两者交叉布设并夹持凸轮且均与外轮廓线接触，第一夹持杆的尾端与剪切杆的尾端通过弹性连接件连接。能够在便于在较大且茂盛的叶片中抓取果实，提高采摘效率。

技术研发人员：王蓬勃,胡玲,戴广林,吴国兔
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14