CN112834264A - 一种食品检测用取样机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种食品检测用取样机器人，包括安装架、承托转动机构以及取样抓取机构。本发明可以解决食品检测用取样机器人在使用过程中所存在的以下难题：a.食品有固体的、液体的以及膨化食品等，针对不同食品其取样方式均不相同，目前现有的针对膨化食品取样时，市场中均是采用机器爪抓取，由于膨化食品的结构为多孔蓬松，在抓取时很容易抓碎，导致抓取失败；b.目前现有的取样机器人大多是人工抓住取样机器人，然后控制取样机器人抓取样品，使得在生产过程中需要有专门的人进行样品抓取，然后将样品移动放入到取样表中，需要耗费人力，而且人工取样存在不确定型，容易出现取样不均衡。

Description

一种食品检测用取样机器人

技术领域

本发明涉及食品检测技术领域，具体涉及一种食品检测用取样机器人。

背景技术

食品安全检测是按照国家指标来检测食品中的有害物质，主要是一些有害有毒的指标的检测，比如重金属、黄曲霉毒素等。食品科学与工程的一个重要方面是引入和运用化工单元操作，并发展形成食品工程单元操作，从而促进食品工业向大规模、连续化和自动化的方向发展。其中食品检测时需要进行食品取样，在食品上抓取其中的一部分取样检测。

目前，食品检测用取样机器人在使用过程中所存在的以下难题：a.食品有固体的、液体的以及膨化食品等，针对不同食品其取样方式均不相同，目前现有的针对膨化食品取样时，市场中均是采用机器爪抓取，由于膨化食品的结构为多孔蓬松，在抓取时很容易抓碎，导致抓取失败；b.目前现有的取样机器人大多是人工抓住取样机器人，然后控制取样机器人抓取样品，使得在生产过程中需要有专门的人进行样品抓取，然后将样品移动放入到取样表中，需要耗费人力，而且人工取样存在不确定型，容易出现取样不均衡。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种食品检测用取样机器人，可以解决食品检测用取样机器人在使用过程中所存在的以下难题：a.食品有固体的、液体的以及膨化食品等，针对不同食品其取样方式均不相同，目前现有的针对膨化食品取样时，市场中均是采用机器爪抓取，由于膨化食品的结构为多孔蓬松，在抓取时很容易抓碎，导致抓取失败；b.目前现有的取样机器人大多是人工抓住取样机器人，然后控制取样机器人抓取样品，使得在生产过程中需要有专门的人进行样品抓取，然后将样品移动放入到取样表中，需要耗费人力，而且人工取样存在不确定型，容易出现取样不均衡。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种食品检测用取样机器人，包括安装架、承托转动机构以及取样抓取机构，所述的承托转动机构固定安装在安装架上，所述承托转动机构固定安装有取样抓取机构；其中：

所述的承托转动机构包括固定架、转动柱、固定轴、转动电机、移动支链、承托杆、承托环、承托支链、连接块以及固定块，所述的固定架固定安装在安装架上，所述固定架为U型结构，所述固定架上设置有竖直的转动柱，所述转动柱上下端固定安装有固定轴，所述固定轴通过轴承固定安装在固定架上，所述固定轴一端通过联轴器与转动电机输出端相连接，所述转动电机通过电机座安装在固定架上，所述转动柱下端侧壁内设置有移动支链，所述移动支链上连接有承托杆，所述承托杆另一端固定焊接有承托环，所述承托环为水平放置，所述承托环上设置有承托支链，所述转动柱上端侧壁固定焊接有连接块，所述连接块另一端固定安装有固定块。

所述的取样抓取机构包括升降槽、螺旋槽、升降气缸、升降块、连接支链、升降杆、抓取气缸、抓取框、抓取支链、抓取杆、活塞块、密封圈以及通气孔，所述的固定块下端面开设有升降槽，所述升降槽顶部安装有升降气缸，所述升降槽内滑动设置有升降块，所述升降气缸输出端通过连接支链与升降块相固定连接，所述升降槽侧壁开设有螺旋槽，所述升降块外侧壁上固定有多个升降杆，所述升降杆滑动设置在螺旋槽内，所述升降块为下端开口的空心壳体结构，所述升降块内部顶端固定安装有抓取气缸，所述升降块下端固定安装有抓取框，所述抓取框整体为下端开口的空心结构，所述抓取气缸输出端固定连接有抓取杆，所述抓取杆下端滑动穿过抓取框顶部，且下端固定连接有活塞块，所述活塞块外侧壁上固定安装有密封圈，所述密封圈与抓取框内侧壁密封滑动贴合，所述抓取框顶部侧壁开设有通气孔，所述通气孔与抓取框内部相连通，所述抓取框下端侧壁设置有抓取支链。

优选的，所述的移动支链包括转动块、转动轴、不完全齿轮、移动槽、齿条、复位弹簧、一号电磁铁以及二号电磁铁，所述转动柱下端侧壁开设有弧形槽，所述弧形槽内转动设置有转动块，所述转动块固定套设在转动轴上，所述转动轴通过轴承固定在转动柱内部，所述转动块外壁固定焊接有承托杆，所述转动轴上固定套设有不完全齿轮，所述不完全齿轮与齿条外啮合连接，所述转动柱内开设有移动槽，所述齿条滑动设置在移动槽内，所述移动槽侧壁固定安装有一号电磁铁，所述齿条朝向一号电磁铁的端部设置有二号电磁铁，所述一号电磁铁与二号电磁铁磁性相反，所述齿条另一端固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧另一端固定在移动槽侧壁。

优选的，所述的承托支链包括承托板、承托轴、转动齿轮、齿圈、驱动齿轮、驱动轴以及驱动电机，所述承托环上端面通过轴承周向均匀设置有承托轴，所述承托轴上端固定安装有承托板，多个所述承托板将承托环中间空心处封闭住，所述承托轴上固定套设有转动齿轮，所述转动齿轮位于承托环内，所述承托环内开设有环形槽，所述环形槽内设置有齿圈，所述齿圈与转动齿轮内啮合连接，所述齿圈与驱动齿轮外啮合连接，所述驱动齿轮固定套设在驱动轴上，所述驱动轴通过轴承安装在承托环上，所述驱动轴下端通过联轴器与驱动电机输出端相连接，所述驱动电机安装在承托环下端面。

优选的，所述的抓取支链包括圆环槽、固定杆、缠绕盘、扭簧、钢丝绳以及电动滑块，所述抓取框下端内侧壁开设有圆环槽，所述圆环槽内设置有竖直的缠绕盘，所述缠绕盘上下端固定连接有固定杆，所述固定杆另一端通过轴承固定在抓取框内，所述缠绕盘上缠绕有钢丝绳，所述钢丝绳另一端固定连接在电动滑块上，所述电动滑块滑动设置在圆环槽内。

优选的，所述的连接支链包括连接轴和限位块，所述升降块上端面开设有连接槽，所述连接槽为T型结构，所述升降气缸输出端固定连接有连接轴，所述连接轴下端固定有限位块，所述限位块和连接轴转动设置在连接槽内。

优选的，所述的升降杆上固定套设有滚轮，所述滚轮与螺旋槽滚动配合。

(三)有益效果

1.本发明提供了一种食品检测用取样机器人，可以解决食品检测用取样机器人在使用过程中所存在的以下难题：a.食品有固体的、液体的以及膨化食品等，针对不同食品其取样方式均不相同，目前现有的针对膨化食品取样时，市场中均是采用机器爪抓取，由于膨化食品的结构为多孔蓬松，在抓取时很容易抓碎，导致抓取失败；b.目前现有的取样机器人大多是人工抓住取样机器人，然后控制取样机器人抓取样品，使得在生产过程中需要有专门的人进行样品抓取，然后将样品移动放入到取样表中，需要耗费人力，而且人工取样存在不确定型，容易出现取样不均衡。

2.本发明设计的承托转动机构，通过磁性异性相吸的原理，控制齿条在移动槽中移动，进而实现不完全齿轮转动，实现承托杆带动承托环移动，确保当需要承托板时能够及时移动到抓取框下方，当需要将抓取框中的样品放入到取样盒中时，通过驱动电机控制驱动齿轮转动，使得驱动齿轮与齿圈外啮合，而齿圈与转动齿轮内啮合，进而实现转动轴带动承托板转动，确保样品能够从承托环中间空心处落入到取样盒中。

3.本发明设计的取样抓取机构，在抓取框下移时，为避免抓取框直接下移造成对膨化食品的破碎，导致无法顺利抓取，因此设置螺旋槽，通过升降杆在螺旋槽中移动，实现升降块下移的同时进行转动，使得抓取框旋转切入到膨化食品中，由于膨化食品整体连接的，在抓取前需要将要取的样品切开，通过抓取支链实现将样品与膨胀食品分隔开，然后利用气体压强的原理，将样品吸入到抓取框中，然后在通过升降气缸带动抓取框上移，实现对膨化食品的抓取。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的三维结构图；

图2是本发明的主视剖视图；

图3是本发明说明书附图2的A处局部放大图；

图4是本发明说明书附图2的B处局部放大图；

图5是本发明说明书附图3的C处局部放大图；

图6是本发明说明书附图3的D处局部放大图；

图7是本发明说明书附图3的E处局部放大图；

图8是本发明说明书中移动支链的剖视图；

图9是本发明说明书中抓取支链的剖视图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施例进行说明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。

另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据使用者、运用者的意图或惯例而不同。因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。

如图1至图9所示，一种食品检测用取样机器人，包括安装架1、承托转动机构2以及取样抓取机构3，所述的承托转动机构2固定安装在安装架1上，所述承托转动机构2固定安装有取样抓取机构3；其中：

所述的取样抓取机构3包括升降槽31、螺旋槽32、升降气缸33、升降块34、连接支链35、升降杆36、抓取气缸37、抓取框38、抓取支链39、抓取杆310、活塞块311、密封圈312以及通气孔313，所述的固定块20下端面开设有升降槽31，所述升降槽31顶部安装有升降气缸33，所述升降槽31内滑动设置有升降块34，所述升降气缸33输出端通过连接支链35与升降块34相固定连接，所述升降槽31侧壁开设有螺旋槽32，所述升降块34外侧壁上固定有多个升降杆36，所述升降杆36滑动设置在螺旋槽32内，所述升降块34为下端开口的空心壳体结构，所述升降块34内部顶端固定安装有抓取气缸37，所述升降块34下端固定安装有抓取框38，所述抓取框38整体为下端开口的空心结构，所述抓取气缸37输出端固定连接有抓取杆310，所述抓取杆310下端滑动穿过抓取框38顶部，且下端固定连接有活塞块311，所述活塞块311外侧壁上固定安装有密封圈312，所述密封圈312与抓取框38内侧壁密封滑动贴合，所述抓取框38顶部侧壁开设有通气孔313，所述通气孔313与抓取框38内部相连通，所述抓取框38下端侧壁设置有抓取支链39。

所述的抓取支链39包括圆环槽391、固定杆392、缠绕盘393、扭簧394、钢丝绳395以及电动滑块396，所述抓取框38下端内侧壁开设有圆环槽391，所述圆环槽391内设置有竖直的缠绕盘393，所述缠绕盘393上下端固定连接有固定杆392，所述固定杆392另一端通过轴承固定在抓取框38内，所述缠绕盘393上缠绕有钢丝绳395，所述钢丝绳395另一端固定连接在电动滑块396上，所述电动滑块396滑动设置在圆环槽391内。

所述的连接支链35包括连接轴351和限位块352，所述升降块34上端面开设有连接槽，所述连接槽为T型结构，所述升降气缸33输出端固定连接有连接轴351，所述连接轴351下端固定有限位块352，所述限位块352和连接轴351转动设置在连接槽内。

所述的升降杆36上固定套设有滚轮，所述滚轮与螺旋槽32滚动配合。

具体工作时，第一步，启动升降气缸33，升降气缸33通过带动连接轴351来带动升降块34下移，由于升降块34外侧壁的升降杆36通过滚轮在升降槽31侧壁的螺旋槽32中滚动，使得升降块34在下移的同时进行旋转，以便升降块34带动抓取块同步移动并转动，使得抓取块下端旋转进入到膨化食品中，防止抓取框38直接下移进入到膨化食品中造成膨化食品碎裂，导致无法抓取食品样品；

第二步，初始时，电动滑块396位于缠绕盘393一侧旁边，当抓取框38旋转进入到膨化食品中，启动电动滑块396，使得电动滑块396在圆环槽391中从缠绕盘393移动到另一侧，在电动滑动移动的前半段过程中，钢丝绳395随着电动滑块396拉伸转动，当电动滑块396移动到后半段时，在扭簧394的作用下，钢丝绳395逐渐重新缠绕在缠绕盘393上，最终实现钢丝绳395将抓取框38中的膨化食品上下分隔开；

第三步，启动抓取气缸37，抓取气缸37带动抓取杆310上移，使得抓取杆310带动活塞块311上移，使得活塞块311和膨化食品之间的气体压强变小，实现对膨化食品的吸取，活塞块311上方的气体通过透气孔排出，然后启动升降气缸33，升降气缸33带动升降块34上移，进而使得抓取框38带着膨化食品上移，设置复位弹簧256，便于齿条255最后回到初始位置，进而使得承托板281移动离开抓取框38下方，以便抓取框38下次抓取样品。

所述的承托转动机构2包括固定架21、转动柱22、固定轴23、转动电机24、移动支链25、承托杆26、承托环27、承托支链28、连接块29以及固定块20，所述的固定架21固定安装在安装架1上，所述固定架21为U型结构，所述固定架21上设置有竖直的转动柱22，所述转动柱22上下端固定安装有固定轴23，所述固定轴23通过轴承固定安装在固定架21上，所述固定轴23一端通过联轴器与转动电机24输出端相连接，所述转动电机24通过电机座安装在固定架21上，所述转动柱22下端侧壁内设置有移动支链25，所述移动支链25上连接有承托杆26，所述承托杆26另一端固定焊接有承托环27，所述承托环27为水平放置，所述承托环27上设置有承托支链28，所述转动柱22上端侧壁固定焊接有连接块29，所述连接块29另一端固定安装有固定块20。

所述的移动支链25包括转动块251、转动轴252、不完全齿轮253、移动槽254、齿条255、复位弹簧256、一号电磁铁257以及二号电磁铁258，所述转动柱22下端侧壁开设有弧形槽，所述弧形槽内转动设置有转动块251，所述转动块251固定套设在转动轴252上，所述转动轴252通过轴承固定在转动柱22内部，所述转动块251外壁固定焊接有承托杆26，所述转动轴252上固定套设有不完全齿轮253，所述不完全齿轮253与齿条255外啮合连接，所述转动柱22内开设有移动槽254，所述齿条255滑动设置在移动槽254内，所述移动槽254侧壁固定安装有一号电磁铁257，所述齿条255朝向一号电磁铁257的端部设置有二号电磁铁258，所述一号电磁铁257与二号电磁铁258磁性相反，所述齿条255另一端固定连接有复位弹簧256，所述复位弹簧256另一端固定在移动槽254侧壁。

所述的承托支链28包括承托板281、承托轴282、转动齿轮283、齿圈284、驱动齿轮285、驱动轴286以及驱动电机287，所述承托环27上端面通过轴承周向均匀设置有承托轴282，所述承托轴282上端固定安装有承托板281，多个所述承托板281将承托环27中间空心处封闭住，所述承托轴282上固定套设有转动齿轮283，所述转动齿轮283位于承托环27内，所述承托环27内开设有环形槽，所述环形槽内设置有齿圈284，所述齿圈284与转动齿轮283内啮合连接，所述齿圈284与驱动齿轮285外啮合连接，所述驱动齿轮285固定套设在驱动轴286上，所述驱动轴286通过轴承安装在承托环27上，所述驱动轴286下端通过联轴器与驱动电机287输出端相连接，所述驱动电机287安装在承托环27下端面。

具体工作时，第一步，将带动抓取框38带着膨化食品上移后，一号电磁铁257和二号电磁铁258均通电，使得在磁性异性相吸的作用下，使得齿条255沿着一号电磁铁257方向移动，齿条255通过与不完全齿轮253啮合带动转动轴252同步转动，使得转动轴252带动转动块251转动，进而使得转动块251带动承托杆26转动，进而使得承托环27向着抓取框38下端移动，由于膨化食品为多孔蓬松的结构，存在掉落现象，通过承托板281承托住，然后启动转动电机24，转动带动带动固定轴23转动，使得固定轴23带动转动柱22转动，进而使得抓取框38和承托板281同步转动；

第二步，当转动到取样盒上方时，启动驱动电机287，驱动电机287通过带动驱动轴286带动驱动齿轮285转动，使得驱动齿轮285带动齿圈284转动，进而齿圈284带动转动齿轮283转动，使得转动齿轮283带动承托轴282转动，因而使得承托轴282带动承托板281转动，同时抓取气缸37通过推动抓取杆310推动活塞块311，进而使得抓取框38内的膨化食品样品落入到下方的取样盒中。

本发明在工作时的步骤：

第一步，将取样机架人安装在固定在输送有膨化食品的输送带一侧；

第二步，通过抓取取样机构抓取输送带上的膨化食品；

第三步，然后通过承托转动机构2移动运输到取样盒中。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种食品检测用取样机器人，包括安装架(1)、承托转动机构(2)以及取样抓取机构(3)，其特征在于：所述的承托转动机构(2)固定安装在安装架(1)上，所述承托转动机构(2)固定安装有取样抓取机构(3)；其中：

所述的承托转动机构(2)包括固定架(21)、转动柱(22)、固定轴(23)、转动电机(24)、移动支链(25)、承托杆(26)、承托环(27)、承托支链(28)、连接块(29)以及固定块(20)，所述的固定架(21)固定安装在安装架(1)上，所述固定架(21)为U型结构，所述固定架(21)上设置有竖直的转动柱(22)，所述转动柱(22)上下端固定安装有固定轴(23)，所述固定轴(23)通过轴承固定安装在固定架(21)上，所述固定轴(23)一端通过联轴器与转动电机(24)输出端相连接，所述转动电机(24)通过电机座安装在固定架(21)上，所述转动柱(22)下端侧壁内设置有移动支链(25)，所述移动支链(25)上连接有承托杆(26)，所述承托杆(26)另一端固定焊接有承托环(27)，所述承托环(27)为水平放置，所述承托环(27)上设置有承托支链(28)，所述转动柱(22)上端侧壁固定焊接有连接块(29)，所述连接块(29)另一端固定安装有固定块(20)；

所述的取样抓取机构(3)包括升降槽(31)、螺旋槽(32)、升降气缸(33)、升降块(34)、连接支链(35)、升降杆(36)、抓取气缸(37)、抓取框(38)、抓取支链(39)、抓取杆(310)、活塞块(311)、密封圈(312)以及通气孔(313)，所述的固定块(20)下端面开设有升降槽(31)，所述升降槽(31)顶部安装有升降气缸(33)，所述升降槽(31)内滑动设置有升降块(34)，所述升降气缸(33)输出端通过连接支链(35)与升降块(34)相固定连接，所述升降槽(31)侧壁开设有螺旋槽(32)，所述升降块(34)外侧壁上固定有多个升降杆(36)，所述升降杆(36)滑动设置在螺旋槽(32)内，所述升降块(34)为下端开口的空心壳体结构，所述升降块(34)内部顶端固定安装有抓取气缸(37)，所述升降块(34)下端固定安装有抓取框(38)，所述抓取框(38)整体为下端开口的空心结构，所述抓取气缸(37)输出端固定连接有抓取杆(310)，所述抓取杆(310)下端滑动穿过抓取框(38)顶部，且下端固定连接有活塞块(311)，所述活塞块(311)外侧壁上固定安装有密封圈(312)，所述密封圈(312)与抓取框(38)内侧壁密封滑动贴合，所述抓取框(38)顶部侧壁开设有通气孔(313)，所述通气孔(313)与抓取框(38)内部相连通，所述抓取框(38)下端侧壁设置有抓取支链(39)。

2.根据权利要求书1的一种食品检测用取样机器人，其特征在于：所述的移动支链(25)包括转动块(251)、转动轴(252)、不完全齿轮(253)、移动槽(254)、齿条(255)、复位弹簧(256)、一号电磁铁(257)以及二号电磁铁(258)，所述转动柱(22)下端侧壁开设有弧形槽，所述弧形槽内转动设置有转动块(251)，所述转动块(251)固定套设在转动轴(252)上，所述转动轴(252)通过轴承固定在转动柱(22)内部，所述转动块(251)外壁固定焊接有承托杆(26)，所述转动轴(252)上固定套设有不完全齿轮(253)，所述不完全齿轮(253)与齿条(255)外啮合连接，所述转动柱(22)内开设有移动槽(254)，所述齿条(255)滑动设置在移动槽(254)内，所述移动槽(254)侧壁固定安装有一号电磁铁(257)，所述齿条(255)朝向一号电磁铁(257)的端部设置有二号电磁铁(258)，所述一号电磁铁(257)与二号电磁铁(258)磁性相反，所述齿条(255)另一端固定连接有复位弹簧(256)，所述复位弹簧(256)另一端固定在移动槽(254)侧壁。

3.根据权利要求书1的一种食品检测用取样机器人，其特征在于：所述的承托支链(28)包括承托板(281)、承托轴(282)、转动齿轮(283)、齿圈(284)、驱动齿轮(285)、驱动轴(286)以及驱动电机(287)，所述承托环(27)上端面通过轴承周向均匀设置有承托轴(282)，所述承托轴(282)上端固定安装有承托板(281)，多个所述承托板(281)将承托环(27)中间空心处封闭住，所述承托轴(282)上固定套设有转动齿轮(283)，所述转动齿轮(283)位于承托环(27)内，所述承托环(27)内开设有环形槽，所述环形槽内设置有齿圈(284)，所述齿圈(284)与转动齿轮(283)内啮合连接，所述齿圈(284)与驱动齿轮(285)外啮合连接，所述驱动齿轮(285)固定套设在驱动轴(286)上，所述驱动轴(286)通过轴承安装在承托环(27)上，所述驱动轴(286)下端通过联轴器与驱动电机(287)输出端相连接，所述驱动电机(287)安装在承托环(27)下端面。

4.根据权利要求书1的一种食品检测用取样机器人，其特征在于：所述的抓取支链(39)包括圆环槽(391)、固定杆(392)、缠绕盘(393)、扭簧(394)、钢丝绳(395)以及电动滑块(396)，所述抓取框(38)下端内侧壁开设有圆环槽(391)，所述圆环槽(391)内设置有竖直的缠绕盘(393)，所述缠绕盘(393)上下端固定连接有固定杆(392)，所述固定杆(392)另一端通过轴承固定在抓取框(38)内，所述缠绕盘(393)上缠绕有钢丝绳(395)，所述钢丝绳(395)另一端固定连接在电动滑块(396)上，所述电动滑块(396)滑动设置在圆环槽(391)内。

5.根据权利要求书1的一种食品检测用取样机器人，其特征在于：所述的连接支链(35)包括连接轴(351)和限位块(352)，所述升降块(34)上端面开设有连接槽，所述连接槽为T型结构，所述升降气缸(33)输出端固定连接有连接轴(351)，所述连接轴(351)下端固定有限位块(352)，所述限位块(352)和连接轴(351)转动设置在连接槽内。

6.根据权利要求书1的一种食品检测用取样机器人，其特征在于：所述的升降杆(36)上固定套设有滚轮，所述滚轮与螺旋槽(32)滚动配合。

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