CN114987837A - 一种抓取机构、机械手及节省出料节拍点的移载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓取机构、机械手及节省出料节拍点的移载装置，属于机械智能化技术领域。本发明的抓取机构，包括Y向驱动电机、第二固定板、吸盘和限位组件；所述的吸盘通过第二固定板固定，且该吸盘通过第二固定板连接Y向驱动电机；所述Y向驱动电机驱动吸盘摆动，所述限位组件限制吸盘的摆动角度范围。本发明能根据果蔬的歪斜角度，调整抓取位置点，实现了按既定姿态包装果蔬，使得果蔬品质更直观得到呈现；且摆动扔果相较于市场上机械手必需移载到两侧出料输送机上出料，其动作少了移载出料节拍点，从而增加了包装产量，提高了包装生产效率。

Description

一种抓取机构、机械手及节省出料节拍点的移载装置

技术领域

本发明涉及机械智能化技术领域，尤其涉及一种抓取机构、机械手及节省出料节拍点的移载装置。

背景技术

为了防止果蔬在运输过程中相互碰撞而造成表皮损坏，一般会在果蔬表面套上保护袋。且在对果蔬进行套袋处理时，会要求果蔬按既定姿态完成套袋。以苹果套袋为例，国内市场人工网袋包装苹果时，要求果侧面正对网袋口，相对果蒂来说更为美观，且果的品质也更为直观。

要实现这样的包装方式，国外采用带视觉的蜘蛛机械手抓取并调整姿态。国内市场采用人工识别姿态并放置，来料输送机需要做间断性的停顿，以适应人工的摆放速度。不需要做识别运动控制功能的机械手，只需做简单的取放动作。

然而，视觉蜘蛛手的抓取相较移载而言其成本过高，程序复杂，调试繁琐。人工识别姿态的方式致使设备自动化程度不高，避免不了人因工作疲劳造成的质量问题，且速度慢，工作效率低，对后续自动化包装延伸有一定的制约。

为了达到机械智能化的目的，需要一技术方案从根本上解决由图像到运动控制转化的技术难题。

经检索，中国专利公开号CN 111319969 A，申请公布日2020年6月23日，公开了一种设有微动控制的吸盘取碗装置；该申请案包括控制盒组件、摆臂组件和电机组件；所述摆臂组件包括摆臂本体，所述控制盒组件包括：控制盒外壳、摆动转轴、真空泵、吸盘、微动开关和微动检测板；所述控制盒组件可相对于所述摆臂组件摆动；所述真空泵通过气管与所述吸盘连通；所述控制盒组件能在一定范围内摆动迎合歪斜的碗，所述微动开关和微动检测板能根据吸盘微小移动精准控制驱动电机组件的驱动情况，使得所述吸盘取碗装置具有很好的吸取自由度和精准操控性。但该申请案控制电机驱动和控制摆臂摆动范围分别用到了微动开关、微动检测板，以及限位行程检测开关、弧形限位板，结构相对复杂，外形也较笨重，存在和视觉蜘蛛手一样的使用成本较高的问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抓取机构、机械手及节省出料节拍点的移载装置；本发明通过程序控制机械抓手的4关节轴同时运行，用以在果蔬运行过程中准确抓取果蔬特定位置点，并按既定姿态(如苹果侧面正对于发泡网袋口）包装果蔬。且通过驱动吸盘摆动的方式将包装完毕的果蔬扔进出料口，此摆动扔果动作减少了移载出料节拍点，从而大大地增加了包装产量。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种抓取机构，包括Y向驱动电机、第二固定板、吸盘和限位组件；所述的吸盘通过第二固定板固定，且该吸盘通过第二固定板连接Y向驱动电机；所述Y向驱动电机驱动吸盘摆动，所述限位组件限制吸盘的摆动角度范围。

作为本发明更进一步的改进，所述的限位组件包括触发开关、触发片、第一触动片和第二触动片，触发开关连接触发片，第一触动片和第二触动片呈一定角度固定于第二固定板上，且第一触动片、第二触动片能在第二固定板转动到一定角度时按压触发片。

作为本发明更进一步的改进，所述的抓取机构还包括Z向旋转电机，Y向驱动电机固定于第一固定板上，Z向旋转电机通过联轴器连接第一固定板；Z向旋转电机带动第一固定板旋转。

作为本发明更进一步的改进，所述的Y向驱动电机采用高扭矩减速伺服电机。

作为本发明更进一步的改进，所述联轴器的输出轴设置螺纹结构，对应地，第一固定板上开设有螺纹孔，联轴器的输出轴穿过第一固定板上螺纹孔，通过防松螺母固定。

本发明的一种机械手，包括所述的抓取机构。

作为本发明更进一步的改进，本发明的一种机械手，还包括X向驱动电机、X向拖板、Z向驱动电机和Z向拖板，Z向旋转电机固定于第三固定板上，第三固定板连接Z向拖板，Z向驱动电机驱动Z向拖板沿Z向轨道移动，Z向轨道设置于X向拖板上，X向驱动电机驱动X向拖板沿X向轨道移动。

本发明的一种节省出料节拍点的移载装置，包括所述的机械手。

作为本发明更进一步的改进，本发明的一种节省出料节拍点的移载装置，还包括输送带、包装工位和出料口，所述的机械手设置于支撑架上，该机械手抓取输送带上果蔬，输送至包装工位；所述出料口设置于包装工位侧边，Y向驱动电机将包装完毕后果蔬摆动扔进出料口。

作为本发明更进一步的改进，所述的出料口边缘设置有护板。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种抓取机构，其设置Z向旋转电机控制吸盘旋转，设置Y向驱动电机驱动吸盘摆动，并设置限位组件限制吸盘的摆动角度范围，当机械手要从输送带上抓取果蔬时，根据果蔬的歪斜角度，控制Y向驱动电机驱动第二固定板来调整吸盘的抓取位置点，实现了按既定姿态(如苹果侧面正对于发泡网袋口）包装果蔬，在达到果蔬品质更直观呈现目的的同时，节省了包装所需的人力物力；

（2）本发明的一种抓取机构，为了配合吸盘根据果蔬的歪斜角度调整抓取位置点，在第二固定板上固定两个触动片，触动片上方固定一个触发开关，当Y向驱动电机旋转超出设计的角度时，左（或右）边的触动片压向触发开关上的触发片，反馈出信号，电机断电停止运行并报警，保证了吸盘在一个小范围弧线轨迹内能够准确、灵敏的完成抓取动作；

（3）本发明的一种抓取机构，联轴器的输出轴通过防松螺母固定，保证了整个抓取机构的工作稳定性；Y向驱动电机采用航模上广泛应用的高扭矩减速伺服电机，其外形小巧轻便，且偏载小应用稳定，减轻了机械手的负载，有助于机械手提高移载速度；

（4）本发明的一种机械手，通过运动控制程序控制4关节轴同时运行，用以在果蔬运行过程中准确抓取果蔬特定位置点，并按要求完成包装；传统人工拣选定位放果难以实现自动化效率需求，带视觉的“蜘蛛手”拣选成本过高；本发明相对传统技术，结合运动控制实现了智能包装；

（5）本发明的一种节省出料节拍点的移载装置，机械手将果蔬移载到网带包装工位套好网袋后，Y向驱动电机驱动吸盘摆动将果蔬扔进出料口；摆动扔果相较于市场上机械手必需移载到两侧出料输送机上出料，其动作少了移载出料节拍点，从而大大地增加了包装产量；此结构采用“借用”的方式同时解决了两个功能性的动作，以最大可能提高了包装生产效率。

附图说明

图1为本发明的抓取机构的立体结构示意图；

图2为本发明的抓取机构的正视图；

图3为本发明的抓取机构的侧视图；

图4为图3的局部放大图；

图5为本发明中机械手的结构示意图；

图6为机械手抓取单元的结构示意图；

图7为本发明中移栽装置的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、机械手；11、Y向驱动电机；12、第一固定板；121、防松螺母；13、第二固定板；141、触发开关；142、触发片；143、第一触动片；144、第二触动片；151、吸盘；152、气管；161、Z向旋转电机；162、联轴器；17、第三固定板；18、Z向拖板；19、X向拖板；

2、支撑架；3、输送带；41、包装工位；42、出料口；43、护板。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

结合图5，在以下说明中，将沿支撑架2移动的方向定义为X方向，将垂直支撑架2的方向（竖直方向）定义为Z方向，将吸盘摆动方向定义为Y方向。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种抓取机构，包括Y向驱动电机11、第一固定板12、第二固定板13、吸盘151和限位组件；所述的第一固定板12为L型结构，Y向驱动电机11安装于第一固定板12的其中一侧板上，该Y向驱动电机11的输出轴伸出第一固定板12，并连接第二固定板13。应产量的要求，负载该抓取机构的机械手需要有一个较快的移载速度，因此机械手需要负载轻便的工件。为了减轻负载，本实施例Y向驱动电机11采用航模上广泛应用的高扭矩减速伺服电机，其外形小巧轻便，且偏载小应用稳定。该Y向驱动电机11用于带动第二固定板13旋转。所述的第二固定板13也为L型结构，吸盘151固定于第二固定板13上，吸盘151连接气管152，由气管152提供气源。Y向驱动电机11能够通过第二固定板13驱动吸盘151摆动。

所述的限位组件包括触发开关141、触发片142、第一触动片143和第二触动片144，触发开关141采用微动开关，安装于第一固定板12另一侧板上，该触发开关141连接一水平方向设置的触发片142，形成一“跷跷板”结构；第一触动片143和第二触动片144呈一定角度固定于第二固定板13上，且第一触动片143、第二触动片144能在第二固定板13转动到一定角度时分别按压触发片142的两端。本实施例通过该限位组件实现对吸盘151摆动范围的限制。

结合图5和图6，所述的抓取机构还包括Z向旋转电机161，Y向驱动电机11固定于第一固定板12上，Z向旋转电机161通过联轴器162连接第一固定板12；Z向旋转电机161带动第一固定板12旋转。

本实施例设置Z向旋转电机161来控制吸盘151旋转，设置Y向驱动电机11来驱动吸盘摆动，同时为了配合吸盘根据果蔬的歪斜角度调整抓取位置点，在第二固定板上固定两个触动片，触动片上方固定一个触发开关，当Y向驱动电机旋转超出设计的角度时，左（或右）边的触动片压向触发开关上的触发片，反馈出信号，电机断电停止运行并报警，保证了吸盘在一个小范围弧线轨迹内能够准确、灵敏的完成抓取动作。

当机械手要从输送带上抓取果蔬时，可根据果蔬的歪斜角度，控制Y向驱动电机驱动第二固定板来调整吸盘的抓取位置点，实现了按既定姿态(如苹果侧面正对于发泡网袋口）包装果蔬，在达到果蔬品质更直观呈现目的的同时，节省了包装所需的人力物力。

结合图3和图4，本实施例在第一固定板12上开设了螺纹孔，并在联轴器162的输出轴设置螺纹结构，联轴器162的输出轴穿过第一固定板12上螺纹孔，通过防松螺母121固定。由于机械手工作时，Y向驱动电机11驱动第二固定板13旋转，是高频且快速的，本实施例将联轴器的输出轴通过防松螺母固定，保证了整个抓取机构的工作稳定性，有助于机械手提高移载速度。

实施例2

结合图5和图6，本实施例的一种机械手，包括实施例1所述的抓取机构，还包括X向驱动电机、X向拖板19、Z向驱动电机和Z向拖板18，Z向旋转电机161固定于第三固定板17上，第三固定板17连接Z向拖板18，Z向驱动电机驱动Z向拖板18沿Z向轨道移动，Z向轨道设置于X向拖板19上，X向驱动电机驱动X向拖板19沿X向轨道移动。

本实施例通过运动控制程序控制4关节轴同时运行，用以在果蔬运行过程中准确抓取果蔬特定位置点，并按要求完成包装；传统人工拣选定位放果难以实现自动化效率需求，带视觉的“蜘蛛手”拣选成本过高；本实施例相对传统技术，结合运动控制实现了智能包装。

实施例3

结合图7，本实施例的一种节省出料节拍点的移载装置，包括实施例2所述的机械手，还包括输送带3、包装工位41和出料口42，所述的机械手设置于支撑架2上，该机械手抓取输送带3上果蔬，输送至包装工位41；所述出料口42设置于包装工位41侧边，出料口42边缘设置有护板43。机械手将果蔬移载到网带包装工位套好网袋后，Y向驱动电机11将包装完毕后果蔬摆动扔进出料口42，护板43则对果蔬起到一定的保护作用。摆动扔果相较于市场上机械手必需移载到两侧出料输送机上出料，其动作少了移载出料节拍点，从而大大地增加了包装产量；此结构采用“借用”的方式同时解决了两个功能性的动作，以最大可能提高了包装生产效率。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种抓取机构，其特征在于：包括Y向驱动电机（11）、第二固定板（13）、吸盘（151）和限位组件；所述的吸盘（151）通过第二固定板（13）固定，且该吸盘（151）通过第二固定板（13）连接Y向驱动电机（11）；所述Y向驱动电机（11）驱动吸盘（151）摆动，所述限位组件限制吸盘（151）的摆动角度范围；

所述的限位组件包括触发开关（141）、触发片（142）、第一触动片（143）和第二触动片（144），触发开关（141）连接触发片（142），第一触动片（143）和第二触动片（144）呈一定角度固定于第二固定板（13）上，且第一触动片（143）、第二触动片（144）能在第二固定板（13）转动到一定角度时按压触发片（142）。

2.根据权利要求1所述的一种抓取机构，其特征在于：所述的抓取机构还包括Z向旋转电机（161），Y向驱动电机（11）固定于第一固定板（12）上，Z向旋转电机（161）通过联轴器（162）连接第一固定板（12）；Z向旋转电机（161）带动第一固定板（12）旋转。

3.根据权利要求2所述的一种抓取机构，其特征在于：所述的Y向驱动电机（11）采用高扭矩减速伺服电机。

4.根据权利要求3所述的一种抓取机构，其特征在于：所述联轴器（162）的输出轴设置螺纹结构，对应地，第一固定板（12）上开设有螺纹孔，联轴器（162）的输出轴穿过第一固定板（12）上螺纹孔，通过防松螺母（121）固定。

5.一种机械手，其特征在于：包括如权利要求1-4任一项所述的抓取机构。

6.根据权利要求5所述的一种机械手，其特征在于：还包括X向驱动电机、X向拖板（19）、Z向驱动电机和Z向拖板（18），Z向旋转电机（161）固定于第三固定板（17）上，第三固定板（17）连接Z向拖板（18），Z向驱动电机驱动Z向拖板（18）沿Z向轨道移动，Z向轨道设置于X向拖板（19）上，X向驱动电机驱动X向拖板（19）沿X向轨道移动。

7.一种节省出料节拍点的移载装置，其特征在于：包括如权利要求5或6所述的机械手。

8.根据权利要求7所述的一种节省出料节拍点的移载装置，其特征在于：还包括输送带（3）、包装工位（41）和出料口（42），所述的机械手设置于支撑架（2）上，该机械手抓取输送带（3）上果蔬，输送至包装工位（41）；所述出料口（42）设置于包装工位（41）侧边，Y向驱动电机（11）将包装完毕后果蔬摆动扔进出料口（42）。

9.根据权利要求8所述的一种节省出料节拍点的移载装置，其特征在于：所述的出料口（42）边缘设置有护板（43）。

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