本技術(shù)涉及菠蘿采摘，具體涉及一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手。

背景技術(shù)：

1、目前，菠蘿采摘仍多依賴于人工采收的方式。由于菠蘿外表皮有明顯網(wǎng)格狀紋理，菠蘿果實(shí)上端的冠芽及葉片邊緣帶有較多芒刺等物理特征，人工采摘時(shí)需穿戴護(hù)具避免劃傷，存在采摘難度大、作業(yè)效率低等問題，無法滿足現(xiàn)代化菠蘿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

2、為了解決上述問題，通過菠蘿采摘設(shè)備實(shí)現(xiàn)菠蘿自動(dòng)采摘，但是，現(xiàn)有的菠蘿采摘設(shè)備的菠蘿采摘末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)無法自適應(yīng)不同大小的菠蘿果實(shí)，不能有效包絡(luò)菠蘿果實(shí)并對(duì)菠蘿果實(shí)進(jìn)行穩(wěn)定夾持，因此，在采摘過程中會(huì)對(duì)菠蘿果實(shí)造成機(jī)械損傷，減少菠蘿果實(shí)貯藏壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于克服上述存在的問題，提供一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，該機(jī)械手能夠根據(jù)菠蘿果實(shí)的大小進(jìn)行自適應(yīng)夾持，并且能夠有效包絡(luò)菠蘿果實(shí)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定夾持，從而實(shí)現(xiàn)菠蘿的低損、無損采收，提高采摘效率。

2、本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，包括夾持裝置以及用于驅(qū)動(dòng)夾持裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置；其中，所述夾持裝置包括安裝板、設(shè)置在所述安裝板上用于夾持菠蘿果實(shí)的氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)以及用于夾持菠蘿果實(shí)的冠芽的夾持機(jī)構(gòu)；所述夾持機(jī)構(gòu)位于氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)的上方，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)端與所述安裝板連接；其中，

4、所述氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)包括多組沿著豎直方向排列的氣動(dòng)柔性手組件，每組氣動(dòng)柔性手組件均包括手指固定板以及設(shè)置在所述手指固定板上且相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)夾持手指；所述夾持手指包括設(shè)置在所述手指固定板上的手指固定殼、設(shè)置在所述手指固定殼上的柔性手指，所述柔性手指的內(nèi)部設(shè)置有氣腔。

5、上述氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手的工作原理是：

6、采摘時(shí)，通過空氣驅(qū)動(dòng)器充入空氣至柔性手指的氣腔中，在柔性手指的柔性作用下，氣腔會(huì)膨脹，進(jìn)而使得柔性手指實(shí)現(xiàn)開合動(dòng)作，將菠蘿果實(shí)穩(wěn)定夾持，由于柔性手指通過膨脹方式夾持，柔性手指很好地適應(yīng)菠蘿果實(shí)的大小，柔性手指可以根據(jù)菠蘿果實(shí)的形狀自適應(yīng)調(diào)整其形狀，且對(duì)菠蘿果實(shí)起到很好的緩沖作用，柔性手指能夠包絡(luò)菠蘿果實(shí)，防止菠蘿果實(shí)損傷；與此同時(shí)，夾持機(jī)構(gòu)還能對(duì)菠蘿果實(shí)的冠芽進(jìn)行夾持，進(jìn)一步提高了夾持的穩(wěn)定性，夾持完成后，通過轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)整個(gè)夾持裝置旋轉(zhuǎn)，被夾持的菠蘿果實(shí)也一同發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置施加折斷力矩完成果莖分離，從而實(shí)現(xiàn)菠蘿的采收。

7、本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述夾持機(jī)構(gòu)為夾爪氣缸，所述夾爪氣缸包括設(shè)置在所述安裝板上端的氣缸以及設(shè)置在所述氣缸上的兩個(gè)夾爪。上述結(jié)構(gòu)中，通過氣缸可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)夾爪相互分離以及相互靠近，從而實(shí)現(xiàn)張開與夾持動(dòng)作，可對(duì)菠蘿果實(shí)的冠芽進(jìn)行夾持。

8、優(yōu)選地，所述手指固定殼上設(shè)有手指氣閥，所述手指氣閥的一端與所述氣腔連通，所述手指氣閥的另一端與空氣驅(qū)動(dòng)器連接。通過設(shè)置手指氣閥，可以控制氣流的通斷，從而實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)夾持動(dòng)作；具體地，當(dāng)手指氣閥打開時(shí)，空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的氣體進(jìn)入柔性手指的氣腔中，使得柔性手指發(fā)生膨脹變形，從而對(duì)菠蘿果實(shí)進(jìn)行夾持，夾持穩(wěn)定后，可以關(guān)閉手指氣閥，保證夾持穩(wěn)定；采摘完成后，空氣驅(qū)動(dòng)器停止工作，打開手指氣閥，將柔性手指的氣腔中的氣體排出，即可松開菠蘿果實(shí)。

9、優(yōu)選地，所述柔性手指包括位于內(nèi)側(cè)的豎直部以及位于外側(cè)的鋸齒部。上述結(jié)構(gòu)中，豎直部呈豎直設(shè)置，使得豎直部的高度較大，在正壓工況時(shí)，通過手指氣閥把高壓氣流充入柔性手指內(nèi)的氣腔中，由于豎直部高度較大，水平方向的厚度較小，限制了柔性手指在豎直方向上的彎曲變形，同時(shí)氣腔中的壓縮氣體沿著氣體流動(dòng)方向發(fā)生膨脹，在鋸齒部的膨脹下，會(huì)使得柔性手指朝著內(nèi)側(cè)彎曲，從而將菠蘿果實(shí)包絡(luò)、夾持；當(dāng)釋放氣腔中的壓縮氣體，豎直部會(huì)恢復(fù)變形，整個(gè)柔性手指將會(huì)恢復(fù)原狀，實(shí)現(xiàn)了柔性手指的打開動(dòng)作；通過控制氣腔中壓縮氣體的壓力，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)對(duì)菠蘿果實(shí)夾持包絡(luò)的開合運(yùn)動(dòng)。

10、優(yōu)選地，所述柔性手指的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有凸起紋理。具體地，凸起紋理設(shè)置在豎直部的側(cè)面上，其目的在于，提高柔性手指與菠蘿果實(shí)之間的摩擦力，保證了夾持的穩(wěn)定性。

11、優(yōu)選地，所述手指固定板與所述手指固定殼之間設(shè)有連接座；所述連接座的一端設(shè)有錐形鍵槽，所述連接座的另一端與所述手指固定殼固定連接；所述手指固定板上設(shè)有滑槽，所述錐形鍵槽通過緊固件鎖緊安裝在滑槽上。采用上述結(jié)構(gòu)，通過緊固件，可以很好地調(diào)節(jié)連接座的安裝位置，從而實(shí)現(xiàn)柔性手指的位置；根據(jù)菠蘿果實(shí)的大小，手動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)柔性手指之間的距離。

12、優(yōu)選地，所述安裝板上設(shè)有連接板，所述氣缸以及手指固定板均安裝在所述連接板上。通過設(shè)置連接板，便于夾持機(jī)構(gòu)以及氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)的安裝。

13、優(yōu)選地，所述氣動(dòng)柔性手組件的數(shù)量為兩組。通過設(shè)置兩組氣動(dòng)柔性手組件，即柔性手指的數(shù)量為四個(gè)，兩組氣動(dòng)柔性手組件可分別對(duì)菠蘿果實(shí)的上端和下端進(jìn)行夾持，配合夾持機(jī)構(gòu)對(duì)冠芽的夾持，可以提高夾持的穩(wěn)定性。

14、優(yōu)選地，所述夾爪的內(nèi)側(cè)設(shè)有柔性體。其目的在于，在夾持時(shí)，柔性體具有緩沖效果，可以減少對(duì)冠芽的損傷。

15、優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置為葉片式擺動(dòng)氣缸。通過設(shè)置葉片式擺動(dòng)氣缸，在夾持機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)穩(wěn)定夾持菠蘿后，利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)葉片式擺動(dòng)氣缸內(nèi)部的葉片，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)扭矩輸出，最終折斷菠蘿莖稈，實(shí)現(xiàn)果莖分離，完成采摘；夾持機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)均采用氣動(dòng)，葉片式擺動(dòng)氣缸也采用氣動(dòng)可以很好利用空氣驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)方式更加簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)變得非常緊湊。

16、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

17、1、本實(shí)用新型中的氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，由于柔性手指通過膨脹方式夾持，柔性手指很好地適應(yīng)菠蘿果實(shí)的大小，柔性手指可以根據(jù)菠蘿果實(shí)的形狀自適應(yīng)調(diào)整其形狀，且對(duì)菠蘿果實(shí)起到很好的緩沖作用，柔性手指能夠包絡(luò)菠蘿果實(shí)，防止菠蘿果實(shí)損傷。

18、2、本實(shí)用新型中的氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，夾持機(jī)構(gòu)還能對(duì)菠蘿果實(shí)的冠芽進(jìn)行夾持，進(jìn)一步提高了夾持的穩(wěn)定性。

19、3、本實(shí)用新型中的氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于控制，且具有體積小，質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。

20、4、本實(shí)用新型中的氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，柔性手指包絡(luò)保護(hù)菠蘿果實(shí)，夾持機(jī)構(gòu)夾持冠芽，通過轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置施加力矩的采摘方式，更符合菠蘿的農(nóng)藝性狀。

21、5、本實(shí)用新型中的菠蘿仿形采摘機(jī)械手，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采摘，提高菠蘿采摘大規(guī)模無人化作業(yè)的可能，提高了作業(yè)效率，推動(dòng)了菠蘿采摘產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化程度。

22、6、本實(shí)用新型中的氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置可以提供特定角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，便于精準(zhǔn)控制采摘。

技術(shù)特征：

1.一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，包括夾持裝置以及用于驅(qū)動(dòng)夾持裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置；其中，所述夾持裝置包括安裝板、設(shè)置在所述安裝板上用于夾持菠蘿果實(shí)的氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)以及用于夾持菠蘿果實(shí)的冠芽的夾持機(jī)構(gòu)；所述夾持機(jī)構(gòu)位于氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)的上方，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)端與所述安裝板連接；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述夾持機(jī)構(gòu)為夾爪氣缸，所述夾爪氣缸包括設(shè)置在所述安裝板上端的氣缸以及設(shè)置在所述氣缸上的兩個(gè)夾爪。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述手指固定殼上設(shè)有手指氣閥，所述手指氣閥的一端與所述氣腔連通，所述手指氣閥的另一端與空氣驅(qū)動(dòng)器連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述柔性手指包括位于內(nèi)側(cè)的豎直部以及位于外側(cè)的鋸齒部。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述柔性手指的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有凸起紋理。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述手指固定板與所述手指固定殼之間設(shè)有連接座；所述連接座的一端設(shè)有錐形鍵槽，所述連接座的另一端與所述手指固定殼固定連接；所述手指固定板上設(shè)有滑槽，所述錐形鍵槽通過緊固件鎖緊安裝在滑槽上。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述安裝板上設(shè)有連接板，所述氣缸以及手指固定板均安裝在所述連接板上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述氣動(dòng)柔性手組件的數(shù)量為兩組。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述夾爪的內(nèi)側(cè)設(shè)有柔性體。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置為葉片式擺動(dòng)氣缸。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開一種氣動(dòng)菠蘿采摘機(jī)械手，包括夾持裝置以及轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置；所述夾持裝置包括安裝板、設(shè)置在所述安裝板上用于夾持菠蘿果實(shí)的氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)以及用于夾持菠蘿果實(shí)的冠芽的夾持機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)端與所述安裝板連接；所述氣動(dòng)柔性手機(jī)構(gòu)包括多組氣動(dòng)柔性手組件，每組氣動(dòng)柔性手組件均包括手指固定板以及設(shè)置在所述手指固定板上且相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)夾持手指；所述夾持手指包括設(shè)置在所述手指固定板上的手指固定殼、設(shè)置在所述手指固定殼上的柔性手指，所述柔性手指的內(nèi)部設(shè)置有氣腔。該機(jī)械手能夠根據(jù)菠蘿果實(shí)的大小進(jìn)行自適應(yīng)夾持，并且能夠有效包絡(luò)菠蘿果實(shí)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定夾持，從而實(shí)現(xiàn)菠蘿的低損、無損采收，提高采摘效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李杰浩,吳浩楠,劉宏鮮,李城林,盧家歡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240704
技術(shù)公布日：2025/4/24