CN108030375A - 一种智能削皮机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能削皮机器人，本发明所述的机器人包括控制系统、转台和两个拼接为桶状的夹体，所述的两个夹体均为半桶壳，所述的两个半桶壳的内部设置有成排成列布置的若干触点，所述的触点为伸缩杆，所述的伸缩杆的长度方向均沿半桶壳的径向方向，伸缩杆的一端固定在半桶壳的内侧面上。本发明的在将水果对中后，控制系统控制上转台的叉体向下移动，下转台的叉体不动，待叉体接触水果后，叉体上的压力传感器感触到压力并反馈给控制系统，控制系统接收信息后，控制上转台的叉体和下转台的叉体同时相向移动一定的距离，插入到水果中后，转台带动水果转动再进行切削步骤。

Description

一种智能削皮机器人

技术领域

本发明涉及一种智能削皮机器人。

背景技术

现在一般人会通过水果刀切削水果皮，但是这样的方式不仅操作起来比较麻烦，而且容易对人造成伤害，稍不注意就会水果刀就会划伤手。现在市场上也出现了自动式和半自动式的削水果皮的装置，但是这些装置往往是根据固定的模具，将水果放在模具中进行旋转削皮，这种切削模式对削皮时会导致切削的果肉较多，容易造成严重的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种切削效果好的智能削皮机器人，以减少切削时的浪费。

为了解决上述问题，本发明所述的机器人包括控制系统、转台和两个拼接为桶状的夹体，所述的两个夹体均为半桶壳，所述的两个半桶壳的内部设置有成排成列布置的若干触点，所述的触点为伸缩杆，所述的伸缩杆的长度方向均沿半桶壳的径向方向，伸缩杆的一端固定在半桶壳的内侧面上，所述的伸缩杆包括外杆和内杆，所述的外杆的一端设置有沿外杆长度方向滑槽，所述的内杆滑动设置在滑槽内，所述的滑槽的底部设置有压力传感器，所述的压力传感器与内杆之间设置有弹簧，所述的转台包括上转台和下转台，所述的上转台位于两个夹体的顶部，所述的下转台位于两个夹体的底部，上转台的转动轴线和下转台转动轴线均与两个夹体拼接成的桶体的中心轴线共线，上转台的中部和下转台的中部均设置有水果固定装置，所述的水果固定装置包括叉体和驱动叉体移动的驱动部件，上转台的叉体上还设置有压力传感器，当水果进行切削步骤时，所述的上转台的叉体插入到水果的上部中，下转台的叉体插入到水果的下部中，所述的两个夹体之间还设置有具有上下移动和伸缩功能的切刀，所述的控制装置中设置有三维坐标系，所述的下转台的上表面的中心为三维坐标系的零点，所述的下转台的上表面为三维坐标系的XY平面，所述的下转台的转动轴线为三维坐标系的Z轴，所述的半桶壳内设置有两根X轴对中推杆和两根Y轴对中推杆，当两个半桶壳拼接在一起时，所述的两根X轴对中推杆位于同一条直线上，所述的两根Y轴对中推杆位于同一条直线上，所述的X轴对中推杆与Y轴对中推杆相垂直， X轴对中推杆平行于三维坐标系的X轴，Y轴对中推杆平行于三维坐标系的Y轴，所述的X轴对中推杆和Y轴对中腿杆均包括套管和滑动杆，所述的套管内设置有沿套管长度方向的凹槽，所述的滑动杆的一端滑动设置在凹槽内，所述的凹槽的底部设置有驱动滑动杆在套管中滑动的驱动装置，所述的驱动装置包括电机、与电机固定连接的齿轮、与齿轮啮合连接的齿带和存储齿带的齿带盒，所述的齿带为柔性齿带，所述的齿带盒包括截面为螺旋状的盒体和固定连接在盒体两侧的盒盖，所述的齿带的一端与滑动杆固定连接，齿带的另一端穿过齿带盒的开口滑动设置在齿带盒内。

为了便于驱动刀片运动，本发明所述的切刀包括驱动切刀整体沿夹体的边缘上下移动的第一移动部件和驱动刀片沿夹体的径向方向移动的第二移动部件。

为了便于叉体插入到水果中，本发明所述的叉体均包括头部和杆部，所述的头部由前到后的横截面为边缘逐渐增大的十字形，上转台的叉体的顶部为钝头，下转台的叉体的顶部为尖头，所述的驱动部件包括驱动电机和与驱动电机连接的驱动齿轮，所述的叉体的杆部上设置有与驱动齿轮啮合连接的齿条，所述的上转台的叉体上的压力传感器设置在头部的顶面上。

为了便于对齿带进行限位，本发明所述的齿带位于齿轮与套管的凹槽的槽壁之间，齿带背对凸齿的一面滑动设置在凹槽的底面上，所述的齿带盒的开口正对齿带的滑动方向。

为了便于控制叉体和滑动杆的移动距离，本发明所述的驱动电机和电机均采用步进电机。

本发明的有益效果是：本发明通过在控制装置中建立一个虚拟坐标系，用户价格水果放置在转台时不用刻意的对水果置于中间位置，当然依靠人将水果放置在中间位置也是一件非常难的事情，而且放置的中间位置不准确，通过建立虚拟坐标系，依靠触点的检测取检测点进行对中处理，而对中推杆执行控制装置的判断结果推动水果对中，以便于切削时，避免浪费。本发明的在将水果对中后，控制系统控制上转台的叉体向下移动，下转台的叉体不动，待叉体接触水果后，叉体上的压力传感器感触到压力并反馈给控制系统，控制系统接收信息后，控制上转台的叉体和下转台的叉体同时相向移动一定的距离，插入到水果中后，转台带动水果转动再进行切削步骤。

附图说明

图1为本发明的正视示意图；

图2为本发明的夹体张开示意图；

图3为图1中N-N剖视示意图；

图4为对中推杆的布置示意图；

图5为对中推杆的内部结构示意图；

图6为齿带盒的结构示意图；

图7为伸缩杆的内部结构示意图；

图8为转台的叉体的结构示意图；

图9为本发明的水果放入时的初始状态示意图；

图10为X轴对中调整后示意图；

图11为Y轴对中调整后示意图。

其中：1、切刀，2、半桶壳，3、转台，4、伸缩杆，5、X轴对中推杆，6、Y轴对中推杆，7、滑动杆，8、套管、9、齿带，10、齿轮，11、齿带盒，12、内杆，13、外杆，14、弹簧，15、压力传感器，16、叉体，3-1、上转台，3-2、下转台。

具体实施方式

如图1-4所示的智能水果切削机器人，包括控制系统、转台3和两个拼接为桶状的夹体，所述的两个夹体均为半桶壳2，所述的两个半桶壳2的内部设置有成排成列布置的若干触点，所述的触点为伸缩杆4，所述的伸缩杆4的长度方向均沿半桶壳2的径向方向，伸缩杆4的一端固定在半桶壳2的内侧面上，如图7所示，所述的伸缩杆4包括外杆13和内杆12，所述的外杆13的一端设置有沿外杆13长度方向滑槽，所述的内杆12滑动设置在滑槽内，所述的滑槽的底部设置有压力传感器15，所述的压力传感器15与内杆12之间设置有弹簧14，所述的弹簧14应当采用轻质弹簧，以尽量减少伸缩杆对水果的推力的影响，所述的转台3包括上转台3-1和下转台3-2，所述的上转台3-1位于两个夹体的顶部，所述的下转台3-2位于两个夹体的底部，上转台3-1的转动轴线和下转台3-2转动轴线均与两个夹体拼接成的桶体的中心轴线共线，上转台3-1的中部和下转台3-2的中部均设置有水果固定装置，所述的水果固定装置包括叉体16和驱动叉体16移动的驱动部件，上转台16的叉体16上还设置有压力传感器，当水果进行切削步骤时，所述的上转台3-1的叉体16插入到水果的上部中，下转台3-2的叉体16插入到水果的下部中，所述的叉体16均包括头部和杆部，所述的头部由前到后的横截面为边缘逐渐增大的十字形，上转台3-1的叉体16的顶部为钝头，下转台3-2的叉体16的顶部为尖头，使得下转台3-2的叉体16更易插入到水果中，避免水果脱离下转台的上表面，所述的驱动部件包括驱动电机和与驱动电机连接的驱动齿轮，所述的驱动电机采用步进电机，所述的叉体16的杆部上设置有与驱动齿轮啮合连接的齿条，所述的上转台3-2的叉体16上的压力传感器设置在头部的顶面上。所述的两个夹体之间还设置有具有上下移动和伸缩功能的切刀1，所述的切刀1可以设置成包括驱动整体切刀沿夹体的边缘上下滑动的第一移动部件和驱动刀片沿夹体径向方向移动的第二移动部件，所述的控制装置中设置有三维坐标系，所述的转台3的上表面的中心为三维坐标系的零点，所述的转台3的上表面为三维坐标系的XY平面，所述的转台3的转动轴线为三维坐标系的Z轴，所述的半桶壳2内设置有两根X轴对中推杆5和两根Y轴对中推杆6，当两个半桶壳2拼接在一起时，所述的两根X轴对中推杆5位于同一条直线上，所述的两根Y轴对中推杆6位于同一条直线上，所述的X轴对中推杆5与Y轴对中推杆6相垂直， X轴对中推杆5平行于三维坐标系的X轴， Y轴对中推杆6平行于三维坐标系的Y轴。在将水果对中后，控制系统控制上转台3-1的叉体16向下移动，下转台3-2的叉体16的尖部不高于下转台3-2的上表面，下转台3-2的叉体16不动，待叉体16接触水果后，叉体16上的压力传感器感触到压力并反馈给控制系统，控制系统接收信息后，控制上转台3-1的叉体16和下转台3-2的叉体16同时相向移动一定的距离，插入到水果中后，带动水果再进行切削步骤。

如图5和图6所示，本实施例所述的X轴对中推杆5和Y轴对中腿杆6均包括套管8和滑动杆7，所述的套管8内设置有沿套管8长度方向的凹槽，所述的滑动杆7的一端滑动设置在凹槽内，所述的凹槽的底部设置有驱动滑动杆7在套管8中滑动的驱动装置，所述的驱动装置包括电机、与电机固定连接的齿轮10、与齿轮10啮合连接的齿带9和存储齿带的齿带盒11，所述的电机采用步进电机，所述的齿带9为柔性齿带，所述的齿带盒11包括截面为螺旋状的盒体和固定连接在盒体两侧的盒盖，所述的齿带9的一端与滑动杆7固定连接，齿带9的另一端穿过齿带盒11的入口滑动设置在齿带盒11内，所述的齿带9位于齿轮10与套管8的凹槽的槽壁之间，齿轮10和凹槽的槽壁夹住齿带，便于对齿带9进行限位，齿带9背对凸齿的一面滑动设置在凹槽的底面上，所述的齿带盒11的开口正对齿带9的滑动方向。由于套管8内的空间有限，齿带9向后移动时，通过齿带盒11的入口进行齿带盒11，由于齿带9是柔性的，齿带9会沿螺旋状的盒体变形，能够大大减少凹槽的空间。

如图9-11所示，本实施所述的一种智能水果切削机器人的水果切削方法，包括如下步骤：

a、机器人启动时，控制系统控制两个夹体张开，执行步骤b；

b、将水果放置在转台3上，开始按钮被触发时，控制系统控制两个夹体拼合在一起，执行步骤c；

c、定义伸缩杆4处于自然状态时，距离感应传感器向控制系统发送的数据为零，伸缩杆4向缩短的方向移动时，距离感应传感器向控制系统发送的数据为伸缩杆4的缩短值，每根伸缩杆4的距离感应传感器均将数据发送到控制系统中，控制系统将每个距离传感器的检测距离作为检测点标注在虚拟坐标系中，虚拟坐标系以转台3的上表面中心为零点，以转台3所在的上表面为虚拟坐标系的XY平面，以转台3的转动轴线为虚拟坐标系的Z轴，执行步骤d；控制系统中记录着每根伸缩杆4相对于XZ平面的偏斜角度以及伸缩杆4的距离转台的水平平面的高度，伸缩杆4距离转台的水平平面的距离为该伸缩杆4对应的检测点在Z轴上的坐标，依据正投影法则，根据伸缩杆4的倾斜角度和伸缩量，能够分别确定该伸缩杆4对应的检测点在X轴上的坐标和在Y轴上的坐标；

d、X轴对中处理：d1、控制系统在所有检测点中取在X轴增量最大的点A，取与检测点A的伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点A’, 计算检测点A与检测点A’在X轴上增量的差值C，当C为正数时，执行步骤d2，当C为负数时，执行步骤d3；d2、靠近检测点A的X轴对中推杆5推动水果向伸长的方向推动C/2距离，执行步骤e；d3、靠近检测点A’的X轴对中推杆5推动水果向伸长的方向推动C/2距离，执行步骤e；

e、X轴对中矫正：控制系统取若干个不同于检测点A、检测点A’ 的检测点E，并分别取与这些检测点E的伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点E’，分别计算检测点E与检测点E’在X轴上的增量的差值，若差值处于设定范围内的数据占比低于设定比率时，执行步骤f，若差值处于设定范围内的数据占比高于设定比率时，执行步骤g；

f、抹除上述检测点A的数据，并重复上述步骤d；对中矫正步骤与上述步骤d的原理相同，通过取多组试验点，并取试验点的对称点，计算试验点与与试验点相对应的对称点在X轴上的增量是否相同或者差值是否在河里的范围内，大多组数据偏差较大，说明步骤b中所取的数据点不具有代表性，应当舍弃重新选取检测点，这样设置能够避免在水果上突出的“疙瘩”影响水果对中；

g、Y轴对中处理：g1、控制系统在所有检测点中取在Y轴增量最大的点B，并取与检测点B的伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点B’， 计算检测点B与检测点B’在Y轴上的增量的差值D，若D为正数时，执行步骤g2，若D为负数时，执行步骤g3；g2、靠近检测点B的Y轴对中推杆6推动水果向伸长的方向推动D/2距离，执行步骤h；g3：靠近检测点B’的Y轴对中推杆6推动水果向伸长的方向推动D/2距离,执行步骤h；

h、Y轴对中矫正：控制系统取若干个不同于检测点B和检测点B’的检测点F，并分别取与这些检测点F的伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点F’， 计算检测点F与检测点F’在Y轴上的增量的差值，若差值处于设定范围内的数据占比低于设定比率时，执行步骤i，若差值处于设定范围内的数据占比高于设定比率时，执行步骤j；

i：抹除上述检测点B的数据，并重复上述步骤g；原理与上述X轴对中和矫正相同；

j：控制系统控制上转台3-1的驱动电机转动驱动叉体16向下移动，直至叉体16上的压力传感器感应达到设置压力值时，控制系统控制上转台3-1的驱动电机和下转台3-2的驱动电机同时运动，驱动两个叉体16相向运动且均移动设定距离，叉体16插入到水果中，执行步骤k；

k：控制系统随机选择一个检测点G，与检测点G位于同一竖直面的且位于同一个半桶壳2的检测点通过一定的算法用圆滑的曲线依次连接，以该曲线向靠近水果的方向增加设定切削厚度形成切刀1的运动曲线，控制系统控制转台3转动且控制切刀1按照运动曲线切削。在对中后，意味着水果被放置在转台3的中间位置，控制系统控制固定装置对水果进行固定，控制系统确定一条与水果外表面相符合的切削弧线，转台3转动，切刀1按照切削弧线轨迹切削水果。

Claims (5)

1.一种智能削皮机器人，其特征在于：所述的机器人包括控制系统、转台和两个拼接为桶状的夹体，所述的两个夹体均为半桶壳，所述的两个半桶壳的内部设置有成排成列布置的若干触点，所述的触点为伸缩杆，所述的伸缩杆的长度方向均沿半桶壳的径向方向，伸缩杆的一端固定在半桶壳的内侧面上，所述的伸缩杆包括外杆和内杆，所述的外杆的一端设置有沿外杆长度方向滑槽，所述的内杆滑动设置在滑槽内，所述的滑槽的底部设置有压力传感器，所述的压力传感器与内杆之间设置有弹簧，所述的转台包括上转台和下转台，所述的上转台位于两个夹体的顶部，所述的下转台位于两个夹体的底部，上转台的转动轴线和下转台转动轴线均与两个夹体拼接成的桶体的中心轴线共线，上转台的中部和下转台的中部均设置有水果固定装置，所述的水果固定装置包括叉体和驱动叉体移动的驱动部件，上转台的叉体上还设置有压力传感器，当水果进行切削步骤时，所述的上转台的叉体插入到水果的上部中，下转台的叉体插入到水果的下部中，所述的两个夹体之间还设置有具有上下移动和伸缩功能的切刀，所述的控制装置中设置有三维坐标系，所述的下转台的上表面的中心为三维坐标系的零点，所述的下转台的上表面为三维坐标系的XY平面，所述的下转台的转动轴线为三维坐标系的Z轴，所述的半桶壳内设置有两根X轴对中推杆和两根Y轴对中推杆，当两个半桶壳拼接在一起时，所述的两根X轴对中推杆位于同一条直线上，所述的两根Y轴对中推杆位于同一条直线上，所述的X轴对中推杆与Y轴对中推杆相垂直， X轴对中推杆平行于三维坐标系的X轴，Y轴对中推杆平行于三维坐标系的Y轴，所述的X轴对中推杆和Y轴对中腿杆均包括套管和滑动杆，所述的套管内设置有沿套管长度方向的凹槽，所述的滑动杆的一端滑动设置在凹槽内，所述的凹槽的底部设置有驱动滑动杆在套管中滑动的驱动装置，所述的驱动装置包括电机、与电机固定连接的齿轮、与齿轮啮合连接的齿带和存储齿带的齿带盒，所述的齿带为柔性齿带，所述的齿带盒包括截面为螺旋状的盒体和固定连接在盒体两侧的盒盖，所述的齿带的一端与滑动杆固定连接，齿带的另一端穿过齿带盒的开口滑动设置在齿带盒内。

2.根据权利要求1所述的智能削皮机器人，其特征在于：所述的切刀包括驱动切刀整体沿夹体的边缘上下移动的第一移动部件和驱动刀片沿夹体的径向方向移动的第二移动部件。

3.根据权利要求1所述的智能削皮机器人，其特征在于：所述的叉体均包括头部和杆部，所述的头部由前到后的横截面为边缘逐渐增大的十字形，上转台的叉体的顶部为钝头，下转台的叉体的顶部为尖头，所述的驱动部件包括驱动电机和与驱动电机连接的驱动齿轮，所述的叉体的杆部上设置有与驱动齿轮啮合连接的齿条，所述的上转台的叉体上的压力传感器设置在头部的顶面上。

4.根据权利要求1-3中任何一项所述的智能削皮机器人，其特征在于：所述的齿带位于齿轮与套管的凹槽的槽壁之间，齿带背对凸齿的一面滑动设置在凹槽的底面上，所述的齿带盒的开口正对齿带的滑动方向。

5.根据权利要求4所述的智能削皮机器人，其特征在于：所述的驱动电机和电机均采用步进电机。