CN114603591A - 一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分拣包装机械领域。目的是提供一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，该系统能自动识别水果的形状和大小，并改变软体机械手的抓取姿态和抓取尺寸对不同形状和大小的水果进行无损抓取，保证水果的品质并降低生产成本。技术方案是：一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统包括软体机械手和安装在软体机械手上的视觉识别系统；所述软体机械手包括转换机构和安装在转换机构下方的若干根气动软体手指。

Description

一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统

技术领域

本发明涉及分拣包装机械领域，尤其是通用型气动软体抓取系统，该系统能够识别水果的形状和大小，并自动改变抓取姿态和抓取尺寸对不同形状和大小的水果进行无损抓取。

背景技术

近年来，随着生活水平的进步，人们对水果摄入量逐渐增大，对水果品质的要求也逐渐提高，在对水果分拣和装箱过程中需对其大小和表皮损伤程度进行控制。传统的水果分拣装箱流水线上使用刚性孔筛和刚性机械手对不同大小水果进行分级并装箱，尽管能够从尺寸上对水果进行优选，但刚性部件容易对水果表皮组织造成损伤，降低水果的存放周期和经济效益。同时，在多水果分拣装箱流水线上，需更换多种机械手抓取不同形状和大小的水果，增加设备成本。与刚性机械手相比，软体机械手因其柔软的手指无需力传感器即可对水果进行无损抓取，其在水果分拣装箱过程中具有较好的应用前景。因此，从实际情况出发，研制一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统对不同形状和大小的水果进行自动识别和无损抓取，能够保证水果的品质并降低设备成本，顺应果品包装产业的发展需求。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，该系统能自动识别水果的形状和大小，并改变软体机械手的抓取姿态和抓取尺寸对不同形状和大小的水果进行无损抓取，保证水果的品质并降低生产成本。

本发明采用的技术方案是：

一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统包括软体机械手和安装在软体机械手上的视觉识别系统；

所述软体机械手包括转换机构和安装在转换机构下方的若干根气动软体手指；

所述转换机构中，上基板和下基板通过若干支撑柱相互固定，伸长型气动软体驱动器的上端通过驱动器固定块固定在上基板下方，沿伸长型气动软体驱动器下端的圆周方向均布有若干个凸耳的滑块，若干根连杆的一端分别与滑块上的若干个凸耳一一铰接，若干根连杆的另一端分别与若干根摇杆的前端一一铰接，若干根摇杆的中部分别与沿圆周均布固定在下基板侧面的若干个铰接块一一铰接，两个电机分别固定在其中两根摇杆后端上方，两个转向块分别一一固定在两个电机的输出轴上，定向块固定在另一根摇杆后端下方。

所述伸长型气动软体驱动器包括同心硅胶圆筒以及缠绕在同心硅胶圆筒外壁的第一尼龙纤维。

所述气动软体手指包括偏心硅胶圆筒以及缠绕在偏心硅胶圆筒外壁的第二尼龙纤维。

所述若干根气动软体手指为三根气动软体手指；其中两根气动软体手指均竖直往下布置并且一端分别固定在两个转向块下端，另一根气动软体手指也竖直往下布置并且一端固定在固定块下端。

所述上基板和下基板保持相互平行。

所述视觉识别系统包括通过相机固定板固定在上基板上的相机，固定在上基板和下基板之间的识别控制器，相机和识别控制器通过数据线连接。

所述同心硅胶圆筒和偏心硅胶圆筒均由柔软度如人体组织的软材料制成。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，稳定可靠，在水果分拣装箱过程中，可用视觉识别的方法识别流水线上水果的形状和大小，并控制软体机械手自动调整其抓取姿态和抓取尺寸，实现不同形状和尺寸水果的通用化抓取，对发展高集成化、智能化水果分拣装箱流水线及降低生产成本具有重要意义。另外，柔软度如人体组织的气动软体手指可轻松实现水果的无损抓取，较好地保证水果的品质。

附图说明

图1是本发明实施例的立体结构示意图。

图2是本发明中软体机械手的立体结构示意图。

图3是本发明中转换机构的立体结构示意图。

图4是本发明中识别系统的立体结构示意图。

图5是本发明中伸长型气动软体驱动器的局部剖视图。

图6是本发明中伸长型气动软体驱动器的初始状态示意图。

图7是本发明中伸长型气动软体驱动器的伸长状态示意图。

图8是本发明中气动软体手指的局部剖视图；

图9是本发明中气动软体手指的弯曲状态示意图；

图10是本发明两种抓取姿态的示意图；

图11是本发明在对心抓取姿态下变尺寸抓取时的结构示意图。

图12是本发明在平行抓取姿态下变尺寸抓取时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图所示实施例，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

附图所示的果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，包括软体机械手1和安装在软体机械手上的视觉识别系统2。

所述软体机械手包括转换机构1-1和安装在转换机构下方的三根气动软体手指1-2。

所述转换机构，上基板1-1-1和下基板1-1-3通过若干支撑柱1-1-2相互固定并且保持相互平行；伸长型气动软体驱动器1-1-5的上端通过驱动器固定块1-1-4固定在上基板下方，沿圆周均布有三个凸耳的滑块1-1-6固定在伸长型气动软体驱动器的下端，三根连杆1-1-7的一端分别与滑块上的三个凸耳铰接，三根连杆的另一端分别与三根摇杆1-1-8的前端(即摇杆的靠近伸长型气动软体驱动器的一端)铰接，三根摇杆的中部分别与沿圆周均布固定在下基板侧面的三个铰接块1-1-9铰接，两个电机1-1-10分别固定在两根摇杆后端(即摇杆的背向伸长型气动软体驱动器的一端)上方并且电机的输出轴竖直往下布置；两个转向块1-1-11分别固定在两个电机的输出轴(两个电机的输出轴均竖直往下布置)上，定向块1-1-12固定在另一根摇杆后端下方。

所述伸长型气动软体驱动器包括同心硅胶圆筒1-1-5-1以及缠绕在同心硅胶圆筒外壁的第一尼龙纤维1-1-5-2。

所述气动软体手指包括偏心硅胶圆筒1-2-1以及缠绕在偏心硅胶圆筒外壁的第二尼龙纤维1-2-2；三根气动软体手指中，两根气动软体手指均往下布置并且该两根气动软体手指的一端分别固定在两个转向块下端，另一根气动软体手指也往下布置并且该气动软体手指的另一端固定在固定块下端。

所述视觉识别系统包括通过相机固定板2-2固定在上基板上的相机2-1以及固定在上基板和下基板之间的识别控制器2-4，相机通过数据线2-3连接识别控制器。

所述同心硅胶圆筒和偏心硅胶圆筒均由柔软度如人体组织的软材料(现有技术)制成。

在向所述伸长型气动软体驱动器的同心孔内充气时，尼龙纤维限制了同心硅胶圆筒的径向膨胀，同心硅胶圆筒沿轴向伸长。

在向所述气动软体手指的偏心孔内充气时，尼龙纤维限制了偏心硅胶圆筒的径向膨胀，硅胶圆筒的上侧壁较薄，下侧壁较厚，上侧壁和下侧壁沿轴向伸长不同的长度，不对称伸长致使硅胶圆筒向下侧弯曲。

上述结构中，还配设有通过气管连通伸长型气动柔性驱动器和气动软体手指的气动装置(如气泵)，以输送压缩空气；为图面清晰，气管与气动装置均予省略。

本发明的工作原理是：首先，本发明在初始状态下，软体机械手的伸长型气动软体驱动器和气动软体手指未被驱动，视觉识别系统的相机对果品分拣装箱流水线上的水果进行拍照，并将照片通过数据线传输给识别控制器(现有技术)，识别控制器对照片中水果的形状进行识别并测量其尺寸。由于常见的水果形状可等效成类球形(如苹果、梨等)和长条形(如香蕉、水果黄瓜等)两种，因此在识别控制器中识别出水果的形状为类球形或长条形，并测量其直径。

然后，若水果形状为类球形，三根气动软体手指在压缩空气的驱动下向中心弯曲，软体机械手处于对心抓取姿态，如图10A所示，在该姿态下，软体机械手适合抓取类球形水果；若水果形状为长条形，两个电机转动，带动图10A中气动软体手指2和气动软体手指3分别沿逆时针方向和顺时针方向转动45°，此时，三根气动软体手指在压缩空气的驱动下平行弯曲，软体机械手处于平行抓取姿态，如图10B所示，在该姿态下，软体机械手适合抓取长条形水果。

其次，在软体机械手抓取类球形水果时，若水果的直径超过机械手的最大抓取直径(即三根气动软体手指连线构成等边三角形的外接圆直径)，伸长型气动软体驱动器在压缩空气驱动下伸长并推动滑块向下运动，在三根连杆和摇杆的传动下，三根气动软体手指之间的距离增大，软体机械手的最大夹持尺寸变大，三根气动软体手指在压缩空气的同步驱动下向中心弯曲，即可在对心抓取姿态下对大直径类球形水果进行抓取，如图11A和图11B所示；在软体机械手抓取长条形水果时，若水果的直径超过机械手的最大夹持直径(即三根气动软体手指连线构成等边三角形的顶点到底边的距离)，与软体机械手在对心抓取姿态下增大抓取尺寸的操作相同，压缩空气驱动伸长型气动软体驱动器伸长即可增大三根气动软体手指之间的距离以增大抓取尺寸，三根气动软体手指在压缩空气的同步驱动下平行弯曲，即可在平行抓取姿态下对大直径长条形水果进行抓取，如图12A和图12B所示。

本发明具有结构简单、稳定可靠的优点，可通过上基板将该系统安装在果品分拣装箱机械臂末端作为执行机构，针对不同形状和大小的水果，无需更换机械手，在对其形状和尺寸进行识别和测量的基础上，自动调整本发明中软体机械手到对应的抓取姿态和抓取尺寸即可对目标水果进行抓取，对降低果品包装成本、提高经济效益具有重要意义。另外，本发明中机械手的手指为气动软体手指，无需昂贵的传感器和复杂的传感策略即可对易损坏、易变形的水果实现无损抓取，较好地保证水果的品质。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统包括软体机械手(1)和安装在软体机械手上的视觉识别系统(2)；

所述软体机械手包括转换机构(1-1)和安装在转换机构下方的若干根气动软体手指(1-2)；

所述转换机构中，上基板(1-1-1)和下基板(1-1-3)通过若干支撑柱(1-1-2)相互固定，伸长型气动软体驱动器(1-1-5)的上端通过驱动器固定块(1-1-4)固定在上基板下方，沿伸长型气动软体驱动器下端的圆周方向均布有若干个凸耳的滑块(1-1-6)，若干根连杆(1-1-7)的一端分别与滑块上的若干个凸耳一一铰接，若干根连杆的另一端分别与若干根摇杆(1-1-8)的前端一一铰接，若干根摇杆的中部分别与沿圆周均布固定在下基板侧面的若干个铰接块(1-1-9)一一铰接，两个电机(1-1-10)分别固定在其中两根摇杆后端上方，两个转向块(1-1-11)分别一一固定在两个电机的输出轴上，定向块(1-1-12)固定在另一根摇杆后端下方。

2.根据权利要求1所述的果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述伸长型气动软体驱动器包括同心硅胶圆筒(1-1-5-1)以及缠绕在同心硅胶圆筒外壁的第一尼龙纤维(1-1-5-2)。

3.根据权利要求2所述的果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述气动软体手指包括偏心硅胶圆筒(1-2-1)以及缠绕在偏心硅胶圆筒外壁的第二尼龙纤维(1-2-2)。

4.根据权利要求3所述的果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述若干根气动软体手指为三根气动软体手指；其中两根气动软体手指均竖直往下布置并且一端分别固定在两个转向块下端，另一根气动软体手指也竖直往下布置并且一端固定在固定块下端。

5.根据权利要求4所述的果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述上基板和下基板保持相互平行。

6.根据权利要求5所述的果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述视觉识别系统包括通过相机固定板(2-2)固定在上基板上的相机(2-1)，固定在上基板和下基板之间的识别控制器(2-4)，相机和识别控制器通过数据线连接。

7.根据权利要求6所述的果品分拣装箱机通用型气动软体抓取系统，其特征在于：所述同心硅胶圆筒和偏心硅胶圆筒均由柔软度如人体组织的软材料制成。

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