CN117563952A - 一种快递分拣机械手 - Google Patents

Abstract

本发明属于快递分拣技术领域，具体是指一种快递分拣机械手，包括主架、传递机构、感应机构、机械手和调节机构，所述传递机构设于主架侧壁，所述感应机构设于传递机构侧壁，所述调节机构设于主架底端侧壁，所述机械手设于调节机构底端，所述调节机构包括水平转动机构和垂直伸缩机构，所述机械手包括称重机构、吸附机构和抓取机构。本发明通过设有感应机构，通过传感器对快件长度和高度的测量，同时经机械爪移动，可使得机械爪移动至快递正中央，实现了精准抓取快递的技术效果，解决了现有技术中识别快递困难的技术问题，通过设有称重机构，根据快递质量大小放入相应收纳区，以此减少无序堆放对轻件快递的挤压损伤。

Description

一种快递分拣机械手

技术领域

本发明属于快递分拣技术领域，具体是指一种快递分拣机械手。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

快递又被称为速递，是兼有邮递功能的门对门物流活动，即指快递公司通过铁路、公路、空运和航运等交通工具，对客户货物进行快速投递。

现有技术中，需要人工根据快递重量进行分类运输，在此过程中人力耗费十分大，现需要一种能自动识别快递重量并进行分类的快递分拣机械手。

发明内容

为解决上述现有难题，本发明提供了一种快递分拣机械手，本发明通过利用传递机构，可使得快递在传送过程中居中传送方便抓取，同时利用感应机构检测快递外观尺寸大小，对于大件快递将直接沿着传送带传输大件收纳盒，通过感应机构和调节机构配合，实现了机械手位于快递上表面正中心的技术效果，解决了现有技术中无法正中抓取快递的技术难题，同时本发明通过设有吸盘和机械手，两者相配合固定抓取快递，同时通过设有称重机构，对快递进行称重，质量大的快递将由机械手抓取至重件收纳区，质量轻的快递将抓取至轻件收纳区，以此减少无序堆放对轻件快递的挤压损伤，本发明通过根据快递尺寸大小、质量大小进行分类，减少了快递在摆放时造成快递损伤。

本发明采取的技术方案如下：本方案提供了一种快递分拣机械手，包括主架、传递机构、感应机构、机械手和调节机构，传递机构设于主架侧壁，感应机构设于传递机构侧壁，调节机构设于主架底端侧壁，机械手设于调节机构底端，调节机构包括水平转动机构和垂直伸缩机构，水平转动机构设于主架顶端，垂直伸缩机构设于水平转动机构侧壁，机械手包括称重机构、吸附机构和抓取机构，称重机构设于垂直伸缩机构底端，吸附机构设于称重机构底端，抓取机构设于吸附机构侧壁。

进一步地，水平转动机构包括第二伺服电机、第一蜗杆、第一蜗轮、转动架、定位槽、L型定位杆、第三伺服电机和第二螺纹杆，第二伺服电机固定设于主架侧壁，第一蜗杆同轴固定设于第二伺服电机输出端，转动架转动设于主架侧壁，第一蜗轮固定设于转动架顶端，第一蜗轮转动轴与转动架转动轴重合，定位槽开设于转动架侧壁，L型定位杆滑动设于定位槽内壁，第三伺服电机固定设于定位槽一端侧壁，第二螺纹杆同轴固定设于第三伺服电机输出端，L型定位杆侧壁套设于第二螺纹杆外壁。

进一步地，垂直伸缩机构包括伸缩槽、第四伺服电机、第三螺纹杆和承重架，伸缩槽开设于L型定位杆底端，第四伺服电机固定设于伸缩槽顶端，第三螺纹杆同轴固定设于第四伺服电机输出端，承重架滑动设于伸缩槽内壁，承重架顶端套设于第三螺纹杆外壁。

进一步地，称重机构包括拉力测试仪、限位杆、限位块、限位槽、缓冲弹簧和机械臂，限位槽阵列开设于承重架底端，限位杆滑动设于限位槽内壁，限位块固定设于限位杆顶端，缓冲弹簧一端固定设于限位槽内部底端，机械臂固定设于限位杆底端，拉力测试仪固定设于承重架底端，拉力测试仪另一端与机械臂顶端固定连接。

进一步地，吸附机构包括气泵、L型导气管、吸盘和光传感器，气泵固定设于机械臂侧壁，吸盘固定设于机械臂底端，L型导气管一端固定设于气泵输出端，L型导气管另一端与吸盘相通，光传感器固定设于机械臂底端。

进一步地，抓取机构包括液压器、机械爪、抓取光电对射器、接触块和压力传感器，机械爪成对转动设于机械臂侧壁，液压器成对转动设于机械臂侧壁，液压器另一端转动设于机械爪侧壁，抓取光电对射器成对固定设于两个机械爪相面对的侧壁，接触块成对称转动设于机械爪底部侧壁，压力传感器固定设于接触块侧壁。

进一步地，传递机构包括支撑架、传送带和居中辊，支撑架固定设于主架侧壁，传送带固定设于支撑架顶端，居中辊阵列转动设于支撑架顶端。

进一步地，感应机构包括长度光电传感器、高度传感架、高度测量槽、第一伺服电机、第一螺纹杆、伸缩杆和高度光电传感器，长度光电传感器固定设于支撑架一端侧壁，高度传感架固定设于支撑架一端侧壁，高度测量槽开设于高度传感架顶端，第一伺服电机固定设于高度测量槽内部底端，第一螺纹杆同轴固定设于第一伺服电机输出端，伸缩杆滑动设于高度测量槽内壁，高度光电传感器固定设于伸缩杆面向传送带的侧壁，伸缩杆底端套设于第一螺纹杆外壁。

进一步地，主架侧壁固定设有电性控制面板，电性控制面板通过导线与第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、拉力测试仪、气泵、长度光电传感器、高度光电传感器、光传感器、液压器、抓取光电对射器和压力传感器电性连接。

进一步地，第一蜗杆与第一蜗轮相啮合，第一螺纹杆与伸缩杆底端通过螺纹连接，第二螺纹杆与L型定位杆通过螺纹连接，第三螺纹杆与承重架通过螺纹连接。

进一步地，电性控制面板的型号为SYC89C52RC-401。

进一步地，长度光电传感器和高度光电传感器型号为NA1-PK5。

进一步地，抓取光电对射器型号为ESFQ20。

进一步地，光传感器型号为E3Z-D61。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过设有感应机构，通过传感器对快件长度和高度的测量，同时经机械爪移动，可使得机械爪移动至快递正中央，实现了精准抓取快递的技术效果，解决了现有技术中识别快递困难的技术问题；

（2）本发明通过设有调节机构，在于感应机构相配合调节，可使得机械爪实时跟踪快递的中心位置，实现了对快递中心对准的技术效果，有效解决了现有技术中难以中心抓取的技术问题；

（3）本发明同时通过设有称重机构，对快递进行称重，质量大的快递将由机械手抓取至重件收纳区，质量轻的快递将抓取至轻件收纳区，以此减少无序堆放对轻件快递的挤压损伤；

（4）本发明操作简单，全程采用机械调整，无需人工参与，减轻了操作人员工作量，高效完成对快递的分拣，提高了工作效率，减少了工作人员工作量；

（5）本发明通过设有吸附机构和抓取机构，利用两者相配合，在抓取薄件时，抓取机构可识别是否为薄件，决定是否停止抓取，实现了不快递不同抓起动作的技术效果，有效解决了现有技术中对小件和薄件快递损害的技术问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种快递分拣机械手正视图；

图2为本发明提出的一种快递分拣机械手左视图；

图3为本发明提出的一种快递分拣机械手俯视图；

图4为本发明提出的一种快递分拣机械手第一立体结构示意图；

图5为本发明提出的一种快递分拣机械手剖视图；

图6为图5中A部放大图；

图7为图5中B部放大图；

图8为本发明提出的一种快递分拣机械手第二立体结构示意图；

图9为图8中C部放大图。

其中，1、主架，2、传递机构，3、感应机构，4、机械手，5、调节机构，410、称重机构，420、吸附机构，430、抓取机构，510、水平转动机构，520、垂直伸缩机构，201、支撑架，202、传送带，203、居中辊，301、长度光电传感器，302、高度传感架，303、高度测量槽，304、第一伺服电机，305、第一螺纹杆，306、伸缩杆，307、高度光电传感器，411、拉力测试仪，412、限位杆，413、限位块，414、限位槽，415、缓冲弹簧，416、机械臂，421、气泵，422、L型导气管，423、吸盘，424、光传感器，431、液压器，432、机械爪，433、抓取光电对射器，434、接触块，435、压力传感器，511、第二伺服电机，512、第一蜗杆，513、第一蜗轮，514、转动架，515、定位槽，516、L型定位杆，517、第三伺服电机，518、第二螺纹杆，521、伸缩槽，522、第四伺服电机，523、第三螺纹杆，524、承重架，101、电性控制面板。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，本方案提供了一种快递分拣机械手，包括主架1、传递机构2、感应机构3、机械手4和调节机构5，传递机构2设于主架1侧壁，感应机构3设于传递机构2侧壁，调节机构5设于主架1底端侧壁，机械手4设于调节机构5底端，调节机构5包括水平转动机构510和垂直伸缩机构520，水平转动机构510设于主架1顶端，垂直伸缩机构520设于水平转动机构510侧壁，机械手4包括称重机构410、吸附机构420和抓取机构430，称重机构410设于垂直伸缩机构520底端，吸附机构420设于称重机构410底端，抓取机构430设于吸附机构420侧壁。

其中，水平转动机构510包括第二伺服电机511、第一蜗杆512、第一蜗轮513、转动架514、定位槽515、L型定位杆516、第三伺服电机517和第二螺纹杆518，第二伺服电机511固定设于主架1侧壁，第一蜗杆512同轴固定设于第二伺服电机511输出端，转动架514转动设于主架1侧壁，第一蜗轮513固定设于转动架514顶端，第一蜗轮513转动轴与转动架514转动轴重合，定位槽515开设于转动架514侧壁，L型定位杆516滑动设于定位槽515内壁，第三伺服电机517固定设于定位槽515一端侧壁，第二螺纹杆518同轴固定设于第三伺服电机517输出端，L型定位杆516侧壁套设于第二螺纹杆518外壁。

其中，垂直伸缩机构520包括伸缩槽521、第四伺服电机522、第三螺纹杆523和承重架524，伸缩槽521开设于L型定位杆516底端，第四伺服电机522固定设于伸缩槽521顶端，第三螺纹杆523同轴固定设于第四伺服电机522输出端，承重架524滑动设于伸缩槽521内壁，承重架524顶端套设于第三螺纹杆523外壁。

其中，称重机构410包括拉力测试仪411、限位杆412、限位块413、限位槽414、缓冲弹簧415和机械臂416，限位槽414阵列开设于承重架524底端，限位杆412滑动设于限位槽414内壁，限位块413固定设于限位杆412顶端，缓冲弹簧415一端固定设于限位槽414内部底端，机械臂416固定设于限位杆412底端，拉力测试仪411固定设于承重架524底端，拉力测试仪411另一端与机械臂416顶端固定连接。

其中，吸附机构420包括气泵421、L型导气管422、吸盘423和光传感器424，气泵421固定设于机械臂416侧壁，吸盘423固定设于机械臂416底端，L型导气管422一端固定设于气泵421输出端，L型导气管422另一端与吸盘423相通，光传感器424固定设于机械臂416底端。

其中，抓取机构430包括液压器431、机械爪432、抓取光电对射器433、接触块434和压力传感器435，机械爪432成对转动设于机械臂416侧壁，液压器431成对转动设于机械臂416侧壁，液压器431另一端转动设于机械爪432侧壁，抓取光电对射器433成对固定设于两个机械爪432相面对的侧壁，接触块434成对称转动设于机械爪432底部侧壁，压力传感器435固定设于接触块434侧壁。

其中，传递机构2包括支撑架201、传送带202和居中辊203，支撑架201固定设于主架1侧壁，传送带202固定设于支撑架201顶端，居中辊203阵列转动设于支撑架201顶端。

其中，感应机构3包括长度光电传感器301、高度传感架302、高度测量槽303、第一伺服电机304、第一螺纹杆305、伸缩杆306和高度光电传感器307，长度光电传感器301固定设于支撑架201一端侧壁，高度传感架302固定设于支撑架201一端侧壁，高度测量槽303开设于高度传感架302顶端，第一伺服电机304固定设于高度测量槽303内部底端，第一螺纹杆305同轴固定设于第一伺服电机304输出端，伸缩杆306滑动设于高度测量槽303内壁，高度光电传感器307固定设于伸缩杆306面向传送带202的侧壁，伸缩杆306底端套设于第一螺纹杆305外壁。

其中，主架1侧壁固定设有电性控制面板101，电性控制面板101通过导线与第一伺服电机304、第二伺服电机511、第三伺服电机517、第四伺服电机522、拉力测试仪411、气泵421、长度光电传感器301、高度光电传感器307、光传感器424、液压器431、抓取光电对射器433和压力传感器435电性连接。

其中，第一蜗杆512与第一蜗轮513相啮合，第一螺纹杆305与伸缩杆306底端通过螺纹连接，第二螺纹杆518与L型定位杆516通过螺纹连接，第三螺纹杆523与承重架524通过螺纹连接。

具体使用时，机械手4初始位置位于长度光电传感器301上方，伸缩杆306到达最大高度，机械手4上吸盘423高度比伸缩杆306上高度光电传感器307高5厘米，电性控制面板101与外部主机相连，此时用户可通过电性控制面板101控制传送带202开始工作，对将要分类的快递放置传送带202上，快递移动式将带动居中辊203转动，由于两侧居中辊203转动时，给予快递一个旋转方向上的力，快递会在居中辊203的作用下向传送带202中线靠拢，实现快递在传送过程中保持居中，当快递经过长度光电传感器301时，长度光电传感器301收到感应，可使得第四伺服电机522、第一伺服电机304和第三伺服电机517工作，第三伺服电机517转动，通过第二螺纹杆518传动，可使得L型定位杆516在定位槽515内向主架1方向移动，此时L型定位杆516的速度是传送带202表面速度的一半，第一伺服电机304转动，经第一螺纹杆305传动，可使得伸缩杆306在高度测量槽303内向下移动，同时带动高度光电传感器307向下移动，高度光电传感器307将从上到下感应快递，直至感应到快递顶端后第一伺服电机304停止工作并开始反转使得伸缩杆306回归最高点，在此同时，第四伺服电机522转动，通过第三螺纹杆523传动，可使得承重架524连同机械手4在伸缩槽521内向下移动，直至高度光电传感器307感应到快递，承重架524和伸缩杆306向下移动速度相同，此时吸盘423所处水平面高于快递顶端水平面5厘米；

当快件最末端经过长度光电传感器301后，可使得第三伺服电机517停止转动，同时第四伺服电机522开始工作，可带动承重架524及机械手4向下移动，直至传感器感应到快递，从而可使得气泵421开始和液压器431开始工作，气泵421开始工作，空气将经吸盘423进入L型导气管422，可使得吸盘423表面产生负压将吸住快件，由于L型定位杆516的速度是传送带202表面速度的一半，所以吸盘423吸住快递位置为快递正中间，液压器431伸出，可使得机械爪432在机械臂416表面转动，可使得两个接触块434将夹住快递，直至压力传感器435达到设定的最大夹持力，若快递为薄件，在机械爪432转动过程中两个抓取光电对射器433将无快递阻挡进而相互感应，可使得液压器431停止工作，以保护快递，压力传感器435达到设定的最大夹持力或抓取光电对射器433将相互感应，可使得第四伺服电机522转动，进而可使得机械爪432向上移动，将快递向上抓取，此时拉力测试仪411将检测快件质量，而限位杆412带动限位块413在限位槽414内滑动，若快递重量超限，限位块413将接触缓冲弹簧415，限制限位杆412继续往下运动，进而起到一个保护拉力测试仪411的作用，同时将使得第二伺服电机511转动，通过第一蜗杆512和第一蜗轮513传动，可使得转动架514在主架1表面转动，若快递超过预设重量，可使得第二伺服电机511正转，转动架514向左侧转动，快递落入主架1左侧，若未超过预设重量，将使得第二伺服电机511反转，转动架514向右侧转动，快件落入主架1右侧，主机通过电性控制面板101控制各电机使得机械手4回归初始位置，进行下一次分拣；

在长度光电传感器301刚感应到快递时，若高度光电传感器307同时感应到快递，则识别为超大件，将直接由传送带202传动至主架1后方。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，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，总而言之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 (10)

1.一种快递分拣机械手，其特征在于：包括主架（1）、传递机构（2）、感应机构（3）、机械手（4）和调节机构（5），所述传递机构（2）设于主架（1）侧壁，所述感应机构（3）设于传递机构（2）侧壁，所述调节机构（5）设于主架（1）底端侧壁，所述机械手（4）设于调节机构（5）底端，所述调节机构（5）包括水平转动机构（510）和垂直伸缩机构（520），所述水平转动机构（510）设于主架（1）顶端，所述垂直伸缩机构（520）设于水平转动机构（510）侧壁，所述机械手（4）包括称重机构（410）、吸附机构（420）和抓取机构（430），所述称重机构（410）设于垂直伸缩机构（520）底端，所述吸附机构（420）设于称重机构（410）底端，所述抓取机构（430）设于吸附机构（420）侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述水平转动机构（510）包括第二伺服电机（511）、第一蜗杆（512）、第一蜗轮（513）、转动架（514）、定位槽（515）、L型定位杆（516）、第三伺服电机（517）和第二螺纹杆（518），所述第二伺服电机（511）固定设于主架（1）侧壁，所述第一蜗杆（512）同轴固定设于第二伺服电机（511）输出端，所述转动架（514）转动设于主架（1）侧壁，所述第一蜗轮（513）固定设于转动架（514）顶端，所述第一蜗轮（513）转动轴与转动架（514）转动轴重合，所述定位槽（515）开设于转动架（514）侧壁，所述L型定位杆（516）滑动设于定位槽（515）内壁，所述第三伺服电机（517）固定设于定位槽（515）一端侧壁，所述第二螺纹杆（518）同轴固定设于第三伺服电机（517）输出端，所述L型定位杆（516）侧壁套设于第二螺纹杆（518）外壁。

3.根据权利要求2所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述垂直伸缩机构（520）包括伸缩槽（521）、第四伺服电机（522）、第三螺纹杆（523）和承重架（524），所述伸缩槽（521）开设于L型定位杆（516）底端，所述第四伺服电机（522）固定设于伸缩槽（521）顶端，所述第三螺纹杆（523）同轴固定设于第四伺服电机（522）输出端，所述承重架（524）滑动设于伸缩槽（521）内壁，所述承重架（524）顶端套设于第三螺纹杆（523）外壁。

4.根据权利要求3所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述称重机构（410）包括拉力测试仪（411）、限位杆（412）、限位块（413）、限位槽（414）、缓冲弹簧（415）和机械臂（416），所述限位槽（414）阵列开设于承重架（524）底端，所述限位杆（412）滑动设于限位槽（414）内壁，所述限位块（413）固定设于限位杆（412）顶端，所述缓冲弹簧（415）一端固定设于限位槽（414）内部底端，所述机械臂（416）固定设于限位杆（412）底端，所述拉力测试仪（411）固定设于承重架（524）底端，所述拉力测试仪（411）另一端与机械臂（416）顶端固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述吸附机构（420）包括气泵（421）、L型导气管（422）、吸盘（423）和光传感器（424），所述气泵（421）固定设于机械臂（416）侧壁，所述吸盘（423）固定设于机械臂（416）底端，所述L型导气管（422）一端固定设于气泵（421）输出端，所述L型导气管（422）另一端与吸盘（423）相通，所述光传感器（424）固定设于机械臂（416）底端。

6.根据权利要求5所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述抓取机构（430）包括液压器（431）、机械爪（432）、抓取光电对射器（433）、接触块（434）和压力传感器（435），所述机械爪（432）成对转动设于机械臂（416）侧壁，所述液压器（431）成对转动设于机械臂（416）侧壁，所述液压器（431）另一端转动设于机械爪（432）侧壁，所述抓取光电对射器（433）成对固定设于两个机械爪（432）相面对的侧壁，所述接触块（434）成对称转动设于机械爪（432）底部侧壁，所述压力传感器（435）固定设于接触块（434）侧壁。

7.根据权利要求6所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述传递机构（2）包括支撑架（201）、传送带（202）和居中辊（203），所述支撑架（201）固定设于主架（1）侧壁，所述传送带（202）固定设于支撑架（201）顶端，所述居中辊（203）阵列转动设于支撑架（201）顶端。

8.根据权利要求7所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述感应机构（3）包括长度光电传感器（301）、高度传感架（302）、高度测量槽（303）、第一伺服电机（304）、第一螺纹杆（305）、伸缩杆（306）和高度光电传感器（307），所述长度光电传感器（301）固定设于支撑架（201）一端侧壁，所述高度传感架（302）固定设于支撑架（201）一端侧壁，所述高度测量槽（303）开设于高度传感架（302）顶端，所述第一伺服电机（304）固定设于高度测量槽（303）内部底端，所述第一螺纹杆（305）同轴固定设于第一伺服电机（304）输出端，所述伸缩杆（306）滑动设于高度测量槽（303）内壁，所述高度光电传感器（307）固定设于伸缩杆（306）面向传送带（202）的侧壁，所述伸缩杆（306）底端套设于第一螺纹杆（305）外壁。

9.根据权利要求8所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述主架（1）侧壁固定设有电性控制面板（101），所述电性控制面板（101）通过导线与第一伺服电机（304）、第二伺服电机（511）、第三伺服电机（517）、第四伺服电机（522）、拉力测试仪（411）、气泵（421）、长度光电传感器（301）、高度光电传感器（307）、光传感器（424）、液压器（431）、抓取光电对射器（433）和压力传感器（435）电性连接。

10.根据权利要求9所述的一种快递分拣机械手，其特征在于：所述第一蜗杆（512）与第一蜗轮（513）相啮合，所述第一螺纹杆（305）与伸缩杆（306）底端通过螺纹连接，所述第二螺纹杆（518）与L型定位杆（516）通过螺纹连接，所述第三螺纹杆（523）与承重架（524）通过螺纹连接。