CN110394785A - 一种分拣用水产抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分拣用水产抓取装置，属于水产设备领域，包括底座和用于抓取水产的机械手组件，其特征是，所述机械手组件上设有夹爪组件，所述夹爪组件包括主动爪组件、从动爪组件和为夹爪组件开合提供动力的夹爪舵机，所述主动爪组件上设有带有锯齿的夹板，所述从动爪组件上设有夹爪，夹取过程中所述夹板将水产压在所述夹爪上，所述夹爪上安装有真空吸盘；通过所述夹爪、夹板和真空吸盘，可以对不同种类的水产实现柔性抓取，操作方便；解决了现有技术只能抓取同种类水产，需要对水产进行手动分拣，步骤多、操作复杂的问题。

Description

一种分拣用水产抓取装置

技术领域

本发明涉及一种水产设备，尤其是涉及一种分拣用水产抓取装置。

背景技术

目前，随着自动化和信息技术的发展，水产行业也开始逐步用自动分拣代替手动分拣，通过图像识别装置识别水产的外形信息后对水产进行自动分拣，然而，在海中进行水产捕捞时，往往有不同种类的水产被同时捞起，如鱼类、贝类、虾蟹类、软体类等，现有技术的抓取装置无法对不同种类的水产实现柔性抓取，因此需要先对水产种类进行手动分类，再放入自动分拣装置分拣，其分拣步骤多，操作复杂。

例如，在中国专利文献上公开的“一种鱼类分拣装置”，其公告号为CN201720295267.7，包括传送带、图像传感器、机械手与控制器，其不足之处是，该装置只能对鱼类进行抓取分拣，无法对不同种类的水产进行柔性抓取。

发明内容

本发明是为了克服现有技术水产分拣的步骤多、效率低，无法抓取不同种类水产问题，提供一种分拣用水产抓取装置，分拣步骤少、效率高，可以对不同种类的水产进行柔性抓取。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明，一种分拣用水产抓取装置，包括底座和用于抓取水产的机械手组件，所述机械手组件上设有夹爪组件，所述夹爪组件包括主动爪组件、从动爪组件和为夹爪组件开合提供动力的夹爪舵机，所述主动爪组件上设有带有锯齿的夹板，所述从动爪组件上设有夹爪，夹取过程中所述夹板将水产压在所述夹爪上，所述夹爪上安装有真空吸盘。

通过所述夹爪、夹板和真空吸盘，可以对不同种类的水产实现柔性抓取，当目标水产是容易滑落的软体类，如章鱼、乌贼或者鱼类时，主要通过真空吸盘的作用将水产吸在夹爪上，防止其滑落，当目标是贝壳类、虾蟹类等表面凹凸不平的种类时，吸盘很难吸住，主要通过夹板将水产压在夹爪上，当目标是虾蟹类时，其外壳容易损坏，蟹脚、虾钳可能会被夹坏，可以通过调节夹爪舵机的工作转矩来减小对水产的夹力，从而尽可能保证水产的完整性。

作为优选，所述夹爪上设有V形的凹槽，所述真空吸盘安装在所述凹槽的侧面上；在夹取水产时，所述凹槽的下侧面可以对水产起托接的作用，减小水产滑落的可能。

作为优选，所述夹爪组件包括安装板，所述主动爪组件和从动爪组件安装在安装板上，所述主动爪组件包括用于驱动主动爪组件的主动臂，所述第六舵机与主动臂连接并为主动臂提供动力，所述从动爪组件包括用于驱动从动爪组件的从动臂，所述主动臂和从动臂之间安装有传动杆，所述传动杆一端和主动臂铰接，另一端和从动臂铰接，当主动臂转动时，可通过传动杆带动从动臂逆向转动；当第六舵机工作时，带动主动臂旋转，而主动臂可以带动从动臂逆向转动，只需要一个所述第六舵机，就可以控制两个爪同时反向运动从而完成开爪和合爪，使结构更轻便简单。

作为优选，所述主动爪组件上设有由主动臂带动的主动夹块，所述夹板安装在主动夹块上，主动夹块和所述夹板之间安装有薄膜压力传感器；所述从动爪组件上设有从动夹块，所述夹爪安装在从动夹块上，从动夹块和所述夹爪之间安装有薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器用于测量水产的质量信息；现有的分拣装置通过电子秤来获取水产的重量信息，需要将水产运送到秤上，称出重量后再运送到其他装置，步骤繁多，所述薄膜压力传感器通过薄膜受到的拉扯来计算水产的质量，无需放置于被测物的底部，因此可以在夹取的过程中完成测量，使分拣步骤减少，分拣效率提高。

作为优选，所述抓取组件包括第一舵机、第一旋转台、第二舵机、第一摆臂、第三舵机、第二摆臂、第四舵机、机械手腕、第五舵机、第二旋转台；所述第一旋转台安装在底座上，并由第一舵机控制旋转，所述第一旋转台上固定安装有所述第二舵机，所述第二舵机与所述第一摆臂连接并控制第一摆臂旋转，所述第一摆臂上固定安装有所述第三舵机，所述第三舵机与所述第二摆臂连接并控制第二摆臂旋转，所述第二摆臂上固定安装有所述第四舵机，所述第四舵机与所述机械手腕相连并控制机械手腕旋转，所述机械手腕上固定安装有所述第五舵机，所述第五舵机控制第二旋转台旋转，所述夹爪组件安装在第二旋转台上；由于三维空间中自由刚体的运动自由度为六个，因此至少使用六个舵机控制六个不同的运动方向，使抓取组件能以任意姿态到达工作空间中的每一点，而所述第一舵机到第五舵机加上夹爪舵机为夹爪组件提供了6个自由度。

作为优选，所述底座上设有运动组件，所述运动组件包括前轮、后轮、控制前轮转向的转向舵机、控制后轮转动的行走电机、作为电源的锂电池，所述转向舵机、行走舵机、锂电池均由控制系统控制工作；通过运动组件可以使装置进行更大范围的运送。

作为优选，所述底座上安装有用于保证装置平衡的砝码框，通过在所述砝码框内增减砝码，可以防止装置在工作中翻倒。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）可以同时进行水产种类识别、质量测量、分拣运送，分拣效率高；（2）根据水产种类和质量控制夹取力度，防止水产在夹取被损坏或掉落；（3）装置可移动，便于在较大范围内进行分拣。

附图说明

图1是一种本发明的结构示意图。

图2是一种本发明机械手组件的结构示意图。

图3是一种本发明夹爪组件的结构示意图。

图中：1、底座 2、机械手组件 21、第一舵机 22、第一旋转台 23、第二舵机 24、第一摆臂 25、第三舵机 26、第二摆臂 27、第四舵机 28、机械手腕 29、第五舵机 210、第二旋转台 3、夹爪组件 31、主动爪组件 311、夹板 312、主动臂 313、主动夹块 314、主动连杆32、从动爪组件 321、夹爪 322、真空吸盘 323、从动臂 324、从动夹块 325、从动连杆 33、夹爪舵机 34、安装板 35、传动杆 36、薄膜压力传感器 37、摄像头 4、前轮 5、后轮 6、转向舵机 7、行走电机 8、锂电池 9、砝码框 10、控制系统板 11、红外对管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1-3所示的实施例中，包括底座1和用于抓取水产的机械手组件2，所述机械手组件上设有夹爪组件3，所述夹爪组件包括主动爪组件31、从动爪组件32和为夹爪组件开合提供动力的夹爪舵机33，所述主动爪组件上设有带有锯齿的夹板311，所述从动爪组件上设有夹爪321，夹取过程中所述夹板将水产压在所述夹爪上，所述夹爪上安装有真空吸盘322，所述夹爪舵机与主动爪组件连接并驱动主动爪组件，所述夹爪组件包括安装板34，所述主动爪组件和从动爪组件安装在安装板上，所述主动爪组件包括主动臂312、主动夹块313、主动连杆314，所述主动夹块的形状为三棱柱，所述夹板安装在主动夹块的一个侧面上；所述从动爪组件包括从动臂323、从动夹块324、从动连杆325，所述从动夹块的形状为三棱柱，所述夹爪安装在从动夹块的一个侧面上，所述夹爪所在侧面和夹板所在侧面平行并且正对；所述主动臂、主动夹块、主动连杆和安装板两两铰接构成形状为平行四边形的平面四杆机构，所述从动臂、从动夹块、从动连杆和安装板两两铰接构成形状为平行四边形的平面四杆机构，由于平面四边形相对边平行的特性，所述主动夹块、从动夹块在运动过程中相对安装板不会发生转动，因此所述夹爪和夹板所在侧面始终平行。所述夹爪上设有V形的凹槽，所述真空吸盘安装在所述凹槽的侧面上，所述凹槽的上下两个侧面上各安装有一个真空吸盘。所述夹爪舵机与主动臂连接并为主动臂提供动力，所述主动臂和从动臂之间安装有传动杆35，所述传动杆一端和主动臂铰接，另一端和从动臂铰接，当主动臂转动时，可通过传动杆带动从动臂逆向转动，所述传动杆和主动臂的铰接点位于主动臂转轴的上方，所述传动杆和从动臂的铰接点位于从动臂转轴的下方，当主动臂顺时针转动时，所述夹板向左平移，所述传动杆和主动臂的铰接点向右移，带动所述传动杆和从动臂的铰接点也向右移，此时从动臂逆时针旋转，使得所述夹爪向右平移，从而实现夹爪打开，反之则实现夹爪闭合，由于主动臂和从动臂始终同步运动，所述夹爪和夹板始终正对，不会发生侧位；所述主动夹块和夹板之间，所述从动夹块和夹爪之间均安装有薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器的型号为RFP-602。

所述机械手组件包括第一舵机21、第一旋转台22、第二舵机23、第一摆臂24、第三舵机25、第二摆臂26、第四舵机27、机械手腕28、第五舵机29、第二旋转台210；所述第一旋转台安装在底座上，并由第一舵机控制旋转，所述第一旋转台上固定安装有所述第二舵机，所述第二舵机与所述第一摆臂连接并控制第一摆臂旋转，所述第一摆臂上固定安装有所述第三舵机，所述第三舵机与所述第二摆臂连接并控制第二摆臂旋转，所述第二摆臂上固定安装有所述第四舵机，所述第四舵机与所述机械手腕相连并控制机械手腕旋转，所述机械手腕上固定安装有所述第五舵机，所述第五舵机控制第二旋转台旋转，所述夹爪组件安装在第二旋转台上，所述第一舵机转向与第二舵机转向垂直，第二舵机转向与第三舵机转向垂直，第三舵机转向与第四舵机转向垂直，第四舵机转向与第五舵机转向垂直，第五舵机转向与夹爪舵机转向垂直，所述第一摆臂、第二摆臂均由两块平行的支板组成，所述机械手腕为C型。

所述底座上设有运动组件，所述运动组件包括前轮4、后轮5、控制前轮转向的转向舵机6、控制后轮转动的行走电机7、作为电源的锂电池8，所述底座分为上下两层底板，两层底板由四个立柱连接，所述转向舵机、行走舵机、锂电池均安装在下层底板，所述上层底板上安装有控制系统板10，所述夹爪组件上设有摄像头。所述控制系统板上设置有控制系统，所述控制系统由一块K60核心控制板以及薄膜压力传感器模块、摄像头模块、机械手模块、夹爪模块、运动模块、远程控制模块、图像处理模块组成；所述摄像头可以获取目标水产的图像信息并发送到图像处理模块，经过图像获取、图像预处理、图像增强、图像复原、彩色图像处理、小波处理、形态学处理、图像分割、目标识别等步骤识别出目标的水产种类，从而进行对目标水产进行种类分类；所述薄膜压力传感器模块可以记录薄膜压力传感器获得的水产质量信息，并对目标水产进行重量分类，所述机械手模块可以控制第一舵机到第五舵机的运动；所述夹爪模块可以控制夹爪组件的开合，并且可以根据目标水产的不同调节所述夹爪舵机的转矩，所述运动模块用于控制装置的运动。所述底座上还设有用于检测前方障碍物的红外对管11。

当进行水产分拣时，通过远程控制模块给装置的控制系统发送信号，转向舵机控制方向，行走电机提供动力，使装置自动运动到水产堆放处，当运行路径中有障碍物阻挡时，红外对管可将障碍物信息反馈到控制系统，使运动停止，待人为排除障碍后重新运动；当运动到指定位置时，通过控制第一到第五舵机使夹爪组件运动到夹取位置，由摄像头获取夹爪夹取水产的图像信息，将图像的形状颜色等特征进行比对，从而判断出目标水产的种类，从而对目标水产进行第一次分类，将水产分为鱼类、虾蟹类、贝壳类、软体类；将目标水产的种类结合其大小计算出其所需的抓取力度，将夹爪舵机的转矩调整到对应的大小后进行夹取，若目标水产是软体类等不易夹取的种类，则依靠真空吸盘进行辅助夹取；将目标水产夹取后，薄膜压力传感器获取水产的质量信息，对目标水产进行第二次分类，例如将鱼类分为大型鱼类、中型鱼类、小型鱼类；再通过控制系统控制运动模块，使装置运动到相应类别的储存区进行下料。

Claims (7)

1.一种分拣用水产抓取装置，包括底座（1）和用于抓取水产的机械手组件（2），其特征是，所述机械手组件上设有夹爪组件（3），所述夹爪组件包括主动爪组件（31）、从动爪组件（32）和为夹爪组件开合提供动力的夹爪舵机（33），所述主动爪组件上设有带有锯齿的夹板（311），所述从动爪组件上设有夹爪（321），夹取过程中所述夹板将水产压在所述夹爪上，所述夹爪上安装有真空吸盘（322）。

2.根据权利要求1所述的一种分拣用水产抓取装置，其特征是，所述夹爪上设有V形的凹槽，所述真空吸盘安装在所述凹槽的侧面上。

3.根据权利要求1或2所述的一种分拣用水产抓取装置，其特征是，所述夹爪组件包括安装板（34），所述主动爪组件和从动爪组件安装在安装板上，所述主动爪组件包括用于驱动主动爪组件的主动臂（312），所述夹爪舵机与主动臂连接并为主动臂提供动力，所述从动爪组件包括用于驱动从动爪组件的从动臂（323），所述主动臂和从动臂之间安装有传动杆（35），所述传动杆一端和主动臂铰接，另一端和从动臂铰接，当主动臂转动时，可通过传动杆带动从动臂逆向转动。

4.根据权利要求3所述的一种分拣用水产抓取装置，其特征是，所述主动爪组件上设有由主动臂带动的主动夹块（313），所述夹板安装在主动夹块上，主动夹块和所述夹板之间安装有薄膜压力传感器（36）；所述从动爪组件上设有从动夹块（324），所述夹爪安装在从动夹块上，从动夹块和所述夹爪之间安装有薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器用于测量水产的质量信息。

5.根据权利要求1所述的一种分拣用水产抓取装置，其特征是，所述机械手组件包括第一舵机（21）、第一旋转台（22）、第二舵机（23）、第一摆臂（24）、第三舵机（25）、第二摆臂（26）、第四舵机（27）、机械手腕（28）、第五舵机（29）、第二旋转台（210）；所述第一旋转台安装在底座上，并由第一舵机控制旋转，所述第一旋转台上固定安装有所述第二舵机，所述第二舵机与所述第一摆臂连接并控制第一摆臂旋转，所述第一摆臂上固定安装有所述第三舵机，所述第三舵机与所述第二摆臂连接并控制第二摆臂旋转，所述第二摆臂上固定安装有所述第四舵机，所述第四舵机与所述机械手腕相连并控制机械手腕旋转，所述机械手腕上固定安装有所述第五舵机，所述第五舵机控制第二旋转台旋转，所述夹爪组件安装在第二旋转台上。

6.根据权利要求1所述的一种分拣用水产抓取装置，其特征是，所述底座上设有运动组件，所述运动组件包括前轮（4）、后轮（5）、控制前轮转向的转向舵机（6）、控制后轮转动的行走电机（7）、作为电源的锂电池（8）。

7.根据权利要求1或6所述的一种分拣用水产抓取装置，其特征是，所述底座上安装有用于保证装置平衡的砝码框（9）。