CN109129440A - 一种果实分拣抓取机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种果实分拣抓取机构，其特征在于，包括静平台，所述静平台周向均布有多个机械臂，所述各机械臂的末端均连接到末端执行组件上以带动所述末端执行组件移动。所述各机械臂均包括动力输出组件、主动臂组件和从动臂组件，所述动力输出组件设置在所述静平台上，所述动力输出组件驱动相应的主动臂组件带动相应的从动臂组件动作。所述末端执行组件包括吸盘、末端执行平台、定位盖和固定螺母，所述吸盘的固定端穿过所述末端执行平台的中心通孔、定位盖的中心通孔与所述固定螺母螺纹连接；所述吸盘采用柔性的真空吸盘。本发明采用模块化设计，便于拆装；成本低，经济性好；尺寸大小适当、结构紧凑、操作简便、安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于果实品质检测及分级技术领域，具体涉及一种果实分拣抓取机构。
背景技术
农业是传统产业和基础产业，占据十分重要的地位。我国土地资源丰富，气候条件适宜，适合大面积种植水果蔬菜。1999年，中国成为水果生产大国，其中番茄的年产量在2016年已接近65万吨。目前，我国果实采摘、分拣分级的过程主要依靠人工来进行。果实分拣分级是果实生产中的重要一环，利用人工对果实分拣分级的传统方法工作量大、效率低。而且，由于人的活动受到很多条件的限制，并且随着工作时间的加长，不能保证分拣分级工作的准确和效率，而目前一些机械化的分拣装置会对果实表面挤压产生损坏，影响果实的品质。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种果实分拣抓取机构。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种果实分拣抓取机构，包括静平台，所述静平台周向均布有多个机械臂，所述各机械臂的末端均连接到末端执行组件上以带动所述末端执行组件移动。
进一步，所述各机械臂均包括动力输出组件、主动臂组件和从动臂组件，所述动力输出组件设置在所述静平台上，所述动力输出组件驱动相应的主动臂组件带动相应的从动臂组件动作从而带动所述末端执行组件移动。
进一步，所述动力输出组件包括伺服电机、行星减速器和光电传感器，所述伺服电机和行星减速器固连并通过电机支架设置在所述静平台上；所述光电传感器通过光电传感器支座设置在所述伺服电机上。
进一步，所述电机支架的本体是一L型板结构，L型板结构的底板上设置有若干梯形凸台和连接孔，所述梯形凸台支撑所述伺服电机，所述连接孔与所述静平台上的安装孔配合连接；L型板结构的立板上设置有固定孔和轴孔，所述固定孔用来固定所述行星减速器，所述行星减速器的输出轴穿过所述轴孔；L型板结构两侧还分别设置有拉板。
进一步，所述主动臂组件包括主动臂，所述主动臂的一端通过连接头Ⅰ和相对应动力输出组件的行星减速器输出轴连接，所述主动臂的另一端通过连接头Ⅱ和相应的从动臂组件连接。
进一步，所述连接头Ⅰ一端的横向孔内设置有联轴器Ⅰ与所述行星减速器固定连接，所述连接头Ⅰ一端还设置有与所述横向孔贯通的紧固孔以容纳紧固螺钉；所述连接头Ⅰ另一端的纵向孔与所述主动臂连接。
进一步，所述连接头Ⅱ上设置有两个轴线相互垂直但不相交的圆形孔，其中一个圆形孔与所述主动臂固定相连，另一个圆形孔通过球铰链与相应的从动臂组件连接。
进一步，所述从动臂组件包括一对对称设置的从动臂，所述从动臂的两端分别通过相应的连接件、联轴器Ⅱ、球铰链与相应的主动臂组件和末端执行组件连接。
进一步，所述连接件一端设置有方形孔以与相应的联轴器Ⅱ连接，所述连接件另一端设置有圆孔以与相应的从动臂连接。
进一步，所述球铰链包括包络端和被包络件。
进一步，所述末端执行组件包括吸盘、末端执行平台、定位盖和固定螺母，所述吸盘的固定端依次穿过所述末端执行平台的中心通孔、定位盖的中心通孔与所述固定螺母螺纹连接；所述末端执行平台与各机械臂连接；所述吸盘采用柔性的真空吸盘。
进一步，所述末端执行平台的周边均布有多组连接凸台；每组连接凸台均包括两个凸台，凸台上加工有圆形通孔以与相对应从动臂组件末端的球铰链的被包络件固定连接。
进一步，所述末端执行平台的一端端面中部设置有凹槽结构以容纳所述定位盖，凹槽结构的底部设置有若干定位孔；所述定位盖的一端端面上设置有若干定位柱以与所述定位孔配合。
进一步，所述静平台是一圆形板结构，圆形板结构的周边均布有多个矩形的豁槽，每个豁槽旁边均设置有一组安装孔，所述豁槽与所述机械臂一一对应。
进一步，所述机械臂有三个。
该果实分拣抓取机构具有以下有益效果：
（1）本发明中，采用并联设置的机械臂作为果实分拣的主体执行机构，具有速度快、精度高等优点。相比于人工分拣，可以大大提高工作效率，避免分拣结果因人而异。
（2）本发明中，末端执行组件采用吸盘结构，吸盘采用柔性材料，能够在分拣过程中避免对果实造成损伤。
（3）本发明，采用模块化设计，便于拆装；成本低，经济性好；尺寸大小适当、结构紧凑、操作简便、安全可靠。
附图说明
图1：本发明实施方式中果实分拣抓取机构的结构示意图；
图2：本发明实施方式中机械臂动力输出组件的结构示意图；
图3：本发明实施方式中电机支座的结构示意图；
图4：本发明实施方式中主动臂组件的结构示意图；
图5：本发明实施方式中主动臂-行星减速器连接件的结构示意图；
图6：本发明实施方式中主动臂-球铰连接件的结构示意图；
图7：本发明实施方式中从动臂组件的结构示意图；
图8：本发明实施方式中从动臂-球铰连接件的结构示意图；
图9：本发明实施方式中铰链的结构示意图；
图10：本发明实施方式中末端执行组件的结构示意图；
图11：本发明实施方式中静平台的结构示意图。
附图标记说明：
1—静平台；11—豁槽；12—安装孔；2—机械臂；21—动力输出组件；211—伺服电机；212—光电传感器；213—光电传感器支座；214—行星减速器；215—电机支座；2151—梯形凸台；2152—连接孔；2153—固定孔；2154—轴孔；2155—拉板；22—主动臂组件；221—连接头Ⅰ；2212—紧固孔；2213—联轴器Ⅰ；222—主动臂；223—连接头Ⅱ；23—从动臂组件；231—球铰链；2311—包络端；2312—被包络件；232—联轴器Ⅱ；233—连接件；2331—方形孔；2332—圆孔；234—从动臂；3—末端执行组件；31—吸盘；32—末端执行平台；33—定位盖；34—固定螺母。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
图1至图11示出了本发明果实分拣抓取机构的具体实施方式。图1是本实施方式中果实分拣抓取机构的结构示意图；图2至图9是本实施方式中机械臂的结构示意图；图10是本实施方式中末端执行组件的结构示意图；图11是本实施方式中静平台的结构示意图。
如图1所示，本实施方式中的果实分拣抓取机构，包括静平台1，静平台1周向均布有多个机械臂2，各机械臂2的末端均连接到末端执行组件3上以带动末端执行组件3移动。
优选地，各机械臂2均包括动力输出组件21、主动臂组件22和从动臂组件23，动力输出组件21设置在静平台1上，动力输出组件22驱动相应的主动臂组件22带动相应的从动臂组件23动作从而带动末端执行组件3移动，如图1所示。
优选地，动力输出组件21包括伺服电机211和行星减速器214，伺服电机211和行星减速器214固连并通过电机支架215设置在静平台1上；动力输出组件21还包括光电传感器212，光电传感器212通过光电传感器支座213设置在伺服电机211上，如图2所示。
优选地，电机支架215的本体是一L型板结构，L型板结构的底板上设置有若干梯形凸台2151和连接孔2152，梯形凸台2151支撑伺服电机211，连接孔2152与静平台1上的安装孔12配合连接；L型板结构的立板上设置有固定孔2153和轴孔2154，固定孔2153用来固定行星减速器214，行星减速器214的输出轴穿过轴孔2154，如图3所示，L型板结构两侧还分别设置有拉板2155。
本实施例中，伺服电机211是无刷电机，伺服电机211通过螺栓与行星减速器214固定连接，通过电机输出轴传递转矩给行星减速器214，行星减速器214通过螺栓与L型的电机支座215固定连接。
优选地，主动臂组件22包括主动臂222，主动臂222的一端通过连接头Ⅰ221和相对应的动力输出组件21的行星减速器输出轴连接，主动臂222的另一端通过连接头Ⅱ223和相应的从动臂组件23连接，如图4所示。
具体地，如图5所示，连接头Ⅰ221一端的横向孔内设置有联轴器Ⅰ2213与行星减速器214固定连接，连接头Ⅰ221一端还设置有与横向孔贯通的紧固孔2212以容纳紧固螺钉；连接头Ⅰ221另一端的纵向孔与主动臂222连接。
具体地，如图6所示，连接头Ⅱ223上设置有两个轴线相互垂直但不相交的圆形孔，其中一个圆形孔与主动臂222固定相连，另一个圆形孔通过球铰链231与相应的从动臂组件23连接。
优选地，从动臂组件23包括一对对称设置的从动臂234，从动臂234的两端分别通过相应的连接件233、联轴器Ⅱ232、球铰链231与相应的主动臂组件22和末端执行组件3连接，如图7所示。
优选地，连接件233一端设置有方形孔2331以与相应的联轴器Ⅱ232连接，连接件233另一端设置有圆孔以与相应的从动臂234连接，如图8所示。
具体地，球铰链231包括包络端2311和被包络件2312，如图9所示。
优选地，末端执行组件3包括吸盘31、末端执行平台32、定位盖33和固定螺母34，吸盘31的固定端依次穿过末端执行平台32的中心通孔、定位盖33的中心通孔与固定螺母34螺纹连接；末端执行平台32与各机械臂2连接，如图10所示。通过调整固定螺母34可调节吸盘51的轴向位置。本实施例中，吸盘31采用柔性的真空吸盘。
优选地，末端执行平台32的周边均布有多组连接凸台；每组连接凸台均包括两个凸台，凸台上加工有圆形通孔以与相对应从动臂组件23末端的球铰链231的被包络件2312固定连接，如图10所示。
优选地，末端执行平台32的一端端面中部设置有凹槽结构以容纳定位盖33，凹槽结构的底部设置有若干定位孔。定位盖33的一端端面上设置有若干定位柱以与末端执行平台32上的定位孔配合，如图10所示。
优选地，如图11所示，静平台1是一圆形板结构，圆形板结构的周边均布有多个矩形的豁槽11，每个豁槽11旁边均设置有一组安装孔12，豁槽11与机械臂2一一对应。
本实施例中，机械臂2有三个，三个机械臂2围绕静平台1和末端执行组件3的周向彼此相隔120度均匀分布。静平台1的周边均布有三个矩形的豁槽11，每个豁槽11旁边均设置有一组安装孔12；豁槽11为机械臂提供活动空间以方便机械臂的运动。末端执行平台32上有三组连接凸台，三组连接凸台围绕末端执行平台32的周向彼此相隔120度均匀分布，每组凸台有两个凸台，每个凸台有圆形通孔与相应的球铰链231的被包络件2312固定连接。
本发明中，采用并联设置的机械臂作为果实分拣的主体执行机构，具有速度快、精度高等优点。相比于人工分拣，可以大大提高工作效率，避免分拣结果因人而异。
本发明中，末端执行组件采用吸盘结构，吸盘采用柔性材料，能够在分拣过程中避免对果实造成损伤。
本发明，采用模块化设计，便于拆装；成本低，经济性好；尺寸大小适当、结构紧凑、操作简便、安全可靠。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种果实分拣抓取机构，其特征在于，包括静平台，所述静平台周向均布有多个机械臂，所述各机械臂的末端均连接到末端执行组件上；所述各机械臂均包括动力输出组件、主动臂组件和从动臂组件，所述动力输出组件设置在所述静平台上，所述动力输出组件驱动相应的主动臂组件带动相应的从动臂组件动作从而带动所述末端执行组件移动。
2.根据权利要求1所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述动力输出组件包括伺服电机、行星减速器和光电传感器，所述伺服电机和行星减速器固连并通过电机支架设置在所述静平台上；所述光电传感器通过光电传感器支座设置在所述伺服电机上。
3.根据权利要求2所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述电机支架的本体是一L型板结构，L型板结构的底板上设置有若干梯形凸台和连接孔，所述梯形凸台支撑所述伺服电机，所述连接孔与所述静平台上的安装孔配合连接；L型板结构的立板上设置有固定孔和轴孔，所述固定孔用来固定所述行星减速器，所述行星减速器的输出轴穿过所述轴孔；L型板结构两侧还分别设置有拉板。
4.根据权利要求1、2或3所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述主动臂组件包括主动臂，所述主动臂的一端通过连接头Ⅰ和相对应动力输出组件的行星减速器输出轴连接，所述主动臂的另一端通过连接头Ⅱ和相应的从动臂组件连接；
所述连接头Ⅰ一端的横向孔内设置有联轴器Ⅰ与所述行星减速器固定连接，所述连接头Ⅰ一端还设置有与所述横向孔贯通的紧固孔以容纳紧固螺钉；所述连接头Ⅰ另一端的纵向孔与所述主动臂连接；
所述连接头Ⅱ上设置有两个轴线相互垂直但不相交的圆形孔，其中一个圆形孔与所述主动臂固定相连，另一个圆形孔通过球铰链与相应的从动臂组件连接。
5.根据权利要求1至4任一所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述从动臂组件包括一对对称设置的从动臂，所述从动臂的两端分别通过相应的连接件、联轴器Ⅱ、球铰链与相应的主动臂组件和末端执行组件连接；所述连接件一端设置有方形孔以与相应的联轴器Ⅱ连接，所述连接件另一端设置有圆孔以与相应的从动臂连接。
6.根据权利要求1至5任一所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述末端执行组件包括吸盘、末端执行平台、定位盖和固定螺母，所述吸盘的固定端依次穿过所述末端执行平台的中心通孔、定位盖的中心通孔与所述固定螺母螺纹连接；所述末端执行平台与所述各机械臂连接；所述吸盘采用柔性的真空吸盘。
7.根据权利要求6所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述末端执行平台的周边均布有多组连接凸台；每组连接凸台均包括两个凸台，凸台上加工有圆形通孔以与相对应从动臂组件末端的球铰链的被包络件固定连接。
8.根据权利要求6所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述末端执行平台的一端端面中部设置有凹槽结构以容纳所述定位盖，凹槽结构的底部设置有若干定位孔；所述定位盖的一端端面上设置有若干定位柱以与所述定位孔配合。
9.根据权利要求1至8任一所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述静平台是一圆形板结构，圆形板结构的周边均布有多个矩形的豁槽，每个豁槽旁边均设置有一组安装孔，所述豁槽与所述机械臂一一对应。
10.根据权利要求1至9任一所述的果实分拣抓取机构，其特征在于，所述机械臂有三个。
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