CN205106195U - 一种鸭内脏摘除机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种鸭内脏摘除机械手，固定底座上安装有一号电机，一号电机的输出轴上安装有转盘，在转盘上固定安装有底板，底板上竖直固定安装有一号丝杆支架，一号丝杆安装在一号丝杆支架之间并通过安装在其顶端的二号电机驱动，一号滑块与一号丝杆构成滚珠丝杆滑动配合，二号丝杆支架水平固定安装在一号滑块上，二号丝杆安装在二号丝杆支架之间并通过安装在其右端的三号电机驱动，二号滑块与二号丝杆构成滚丝丝杆滑动配合，连接柱固定安装在二号滑块上，机械手夹持结构安装在连接柱的底端，四号电机驱动机械手夹持结构实现夹持动作。此机械手能够在空间范围内活动，实现鸭内脏的摘除作业，同时提高其工作效率，保证了摘除的质量。

Description

一种鸭内脏摘除机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手装置领域，特别涉及一种鸭内脏摘除机械手，适用于家禽内脏的去除。

背景技术

近年来，机器人系统中的机械手广泛应用于各行各业，家禽屠宰加工过程复杂且工作环境恶劣，劳动强度大，对工人健康造成严重威胁，需要设计家禽内脏摘除机械手来适应目前需要。

目前，使用较为广泛的内脏摘除机械手有夹取式和扒取式两大类，它们克服了手工摘取难度大，而且存在安全隐患的弊端，提高了工作效率。但是，目前的机械轴在摘取内脏过程中机械手开合动作简单粗暴，极易损伤肉身，进而导致禽类的肝脏破损。授权公告号为EP0432317B1的专利公开了一种自动取内脏及禽体定位装置，该机构是由直动从动件圆柱凸轮机构与摆动从动件圆柱凸轮机构并联组合而成的组合机构。该机构工作时，取内脏机械手沿着禽体腹腔脊背侧深入禽体腹腔，挖取内脏，沿着禽体腹腔胸侧取出内脏。该扒取式机械手能实现摘除内脏的功能，但摆动端结构为鼓形结构而非圆柱型，造成了相对应的圆柱凸轮轨迹槽的精度不易保证。

授权公告号为U.S.Pat.No.6811478B28的专利公开了一种夹取式掏膛机，该机械手主要由驱动臂和不动臂组成，两者可以相对转动在前端构成钳口状，在掏膛过程中夹紧食管使其与家禽颈部分离并取出内脏。该装置与内脏的相互作用力，可以减少内脏的破损率，但是缺少柔性和灵活性。

综上所述，目前的鸭内脏摘除机械手普遍依靠机械结构进行工作，智能化，精确度及柔性普遍不高，在工作时很容易损伤禽肉本身或者出现摘除不完整的情况，影响销售的质量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种鸭内脏摘除机械手，此机械手能够在空间范围内活动，实现鸭内脏的摘除作业，同时提高其工作效率，保证了摘除的质量，保证了肉质。

为了实现上述的技术特征，本实用新型所采用的技术特征是：一种鸭内脏摘除机械手，它包括固定底座，固定底座上安装有一号电机，一号电机的输出轴上安装有转盘，在转盘上固定安装有底板，底板上竖直固定安装有一号丝杆支架，一号丝杆安装在一号丝杆支架之间并通过安装在其顶端的二号电机驱动，一号滑块与一号丝杆构成滚珠丝杆滑动配合，二号丝杆支架水平固定安装在一号滑块上，二号丝杆安装在二号丝杆支架之间并通过安装在其右端的三号电机驱动，二号滑块与二号丝杆构成滚丝丝杆滑动配合，连接柱固定安装在二号滑块上，机械手夹持结构安装在连接柱的底端，四号电机驱动机械手夹持结构实现夹持动作。

所述机械手夹持结构包括支撑板，支撑板固定安装在连接柱的底端，支撑板上对称安装有相互配合的连接机构，所述连杆结构包括齿轮连杆，齿轮连杆通过销轴铰接在支撑板上，齿轮连杆同时与四号电机的输出轴相连，一号连杆的一端与齿轮连杆铰接，另一端固定安装有摘除机械手末端，二号连杆的一端与支撑板铰接，另一端与一号连杆的中部铰接。

所述摘除机械手末端为勺型结构，用于摘除鸭的内脏。

所述摘除机械手末端为片型结构，用于切除鸭头部和腿部。

它还包括电气控制部分，所述电气控制部分包括外接电源模块、核心控制器SMT32模块、上位机控制模块、压力信号采集模块、A/D转换模块、运动信号采集模块、运动信号处理模块、控制器电源转换模块、USB接口模块、信息反馈模块和计算机视觉定位模块；所述外接电源模块采用220V转12V开关电源。

所述一号电机、二号电机、三号电机和四号电机同时与外接电源模块相连提供电能。

所述上位机控制模块、压力信号采集模块、A/D转换模块、运动信号采集模块、运动信号处理模块、信息反馈模块、计算机视觉定位模块与核心控制器STM32模块连接，控制器电源转换模块与USB接口模块连接；所述电气控制部分采用USB供电，核心控制器STM32模块与控制器电源转换模块连接。

本实用新型有如下有益效果：

1、通过一号电机实现机械手的转动，通过一号电机的旋转带动转盘的转动，进而带动固定在一号丝杆支架上的二号丝杆支架转动，从而带动机械手夹持结构整体的转动。

2、通过二号电机实现机械手的垂直升降运动，通过二号电机带动一号丝杆转动，进而带动与之配合的一号滑块沿着一号丝杆垂直升降运动，从而带动机械手夹持结构整体的垂直升降运动。

3、通过三号电机实现机械手的水平运行，通过三号电机带动二号丝杆转动，进而带动与之配合的二号滑块沿着二号丝杆水平运动，从而带动机械手夹持结构整体的水平运动。

4、实现机械手的夹持动作，通过四号电机驱动齿轮连杆，齿轮连杆带动与之啮合的另一个齿轮连杆，进而通过连杆机构带动摘除机械手末端的夹取和分开动作实现鸭内脏的摘除动作或者鸭头部和腿部的剪切动作。

5、电气控制系统采用ARM微处理器，从而提高了整个机械手的相应速度，提高了工作效率。

6、采用两个闭环控制系统，可以实现机械手的精确定位和摘除机械手末端位置的自动调节。

7、采用勺型结构能够使得在进行内脏摘除时保证了动作的柔性，防止了对鸭的肉质的损害。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型主视图。

图2为本实用新型右视图。

图3为本实用新型俯视图。

图4为本实用新型勺型结构的摘除机械手末端。

图5为本实用新型片型结构的摘除机械手末端。

图中：固定底座1、一号电机2、转盘3、底板4、一号丝杆支架5、一号丝杆6、一号滑块7、二号电机8、二号丝杆支架9、二号丝杆10、二号滑块11、三号电机12、连接柱13、机械手夹持结构14、四号电机15、支撑板1401、齿轮连杆1402、一号连杆1403、二号连杆1404、摘除机械手末端1405。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-5，一种鸭内脏摘除机械手，它包括固定底座1，固定底座1上安装有一号电机2，一号电机2的输出轴上安装有转盘3，在转盘3上固定安装有底板4，底板4上竖直固定安装有一号丝杆支架5，一号丝杆6安装在一号丝杆支架5之间并通过安装在其顶端的二号电机8驱动，一号滑块7与一号丝杆6构成滚珠丝杆滑动配合，二号丝杆支架9水平固定安装在一号滑块7上，二号丝杆10安装在二号丝杆支架9之间并通过安装在其右端的三号电机12驱动，二号滑块11与二号丝杆10构成滚丝丝杆滑动配合，连接柱13固定安装在二号滑块11上，机械手夹持结构14安装在连接柱13的底端，四号电机15驱动机械手夹持结构14实现夹持动作。

进一步的，所述机械手夹持结构14包括支撑板1401，支撑板1401固定安装在连接柱13的底端，支撑板1401上对称安装有相互配合的连接机构，所述连杆结构包括齿轮连杆1402，齿轮连杆1402通过销轴铰接在支撑板1401上，齿轮连杆1402同时与四号电机15的输出轴相连，一号连杆1403的一端与齿轮连杆1402铰接，另一端固定安装有摘除机械手末端1405，二号连杆1404的一端与支撑板1401铰接，另一端与一号连杆1403的中部铰接。

进一步的，所述摘除机械手末端1405为勺型结构，用于摘除鸭的内脏。

进一步的，所述摘除机械手末端1405为片型结构，用于切除鸭头部和腿部。

实施例2：

进一步的，它还包括电气控制部分，所述电气控制部分包括外接电源模块、核心控制器SMT32模块、上位机控制模块、压力信号采集模块、A/D转换模块、运动信号采集模块、运动信号处理模块、控制器电源转换模块、USB接口模块、信息反馈模块和计算机视觉定位模块；所述外接电源模块采用220V转12V开关电源。

进一步的，所述一号电机2、二号电机8、三号电机12和四号电机15同时与外接电源模块相连提供电能。

进一步的，所述上位机控制模块、压力信号采集模块、A/D转换模块、运动信号采集模块、运动信号处理模块、信息反馈模块、计算机视觉定位模块与核心控制器STM32模块连接，控制器电源转换模块与USB接口模块连接；所述电气控制部分采用USB供电，核心控制器STM32模块与控制器电源转换模块连接。

进一步的，所述述柔性和精确度的提高主要由压力闭环控制算法和PID闭环控制算法来实现。

进一步的，本实用新型应用勺型结构的摘除机械手末端1405，根据压力闭环控制算法提升了鸭内脏摘除机械手的柔性，并结合PID闭环控制算法精准定位特点，使鸭内脏摘除机械臂能适应不同的鸭内腔减少内脏的破损率，提高了家禽屠宰的效率和安全度。

本实用新型的具体操作过程以及实验原理为：

在进行鸭内脏摘除时，通过启动一号电机2，一号电机2的旋转带动转盘3的转动，进而带动固定在一号丝杆支架5上的二号丝杆支架9转动，从而带动机械手夹持结构14整体的转动。在一定范围内找到位工作台上的鸭。通过二号电机8带动一号丝杆6转动，进而带动与之配合的一号滑块7沿着一号丝杆6垂直升降运动，从而带动机械手夹持结构14整体的垂直升降运动，使机械手能够到达指定的高度。通过三号电机12带动二号丝杆10转动，进而带动与之配合的二号滑块11沿着二号丝杆10水平运动，从而带动机械手夹持结构14整体的水平运动，使其方便的寻找到水平范围内的鸭。

最后，通过四号电机15驱动齿轮连杆1402，齿轮连杆1402带动与之啮合的另一个齿轮连杆，进而通过连杆机构带动摘除机械手末端1405的夹取和分开动作实现鸭内脏的摘除动作或者鸭头部和腿部的剪切动作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种鸭内脏摘除机械手，它包括固定底座（1），固定底座（1）上安装有一号电机（2），一号电机（2）的输出轴上安装有转盘（3），其特征在于：在转盘（3）上固定安装有底板（4），底板（4）上竖直固定安装有一号丝杆支架（5），一号丝杆（6）安装在一号丝杆支架（5）之间并通过安装在其顶端的二号电机（8）驱动，一号滑块（7）与一号丝杆（6）构成滚珠丝杆滑动配合，二号丝杆支架（9）水平固定安装在一号滑块（7）上，二号丝杆（10）安装在二号丝杆支架（9）之间并通过安装在其右端的三号电机（12）驱动，二号滑块（11）与二号丝杆（10）构成滚丝丝杆滑动配合，连接柱（13）固定安装在二号滑块（11）上，机械手夹持结构（14）安装在连接柱（13）的底端，四号电机（15）驱动机械手夹持结构（14）实现夹持动作。

2.根据权利要求1所述一种鸭内脏摘除机械手，其特征在于：所述机械手夹持结构（14）包括支撑板（1401），支撑板（1401）固定安装在连接柱（13）的底端，支撑板（1401）上对称安装有相互配合的连杆机构，所述连杆结构包括齿轮连杆（1402），齿轮连杆（1402）通过销轴铰接在支撑板（1401）上，齿轮连杆（1402）同时与四号电机（15）的输出轴相连，一号连杆（1403）的一端与齿轮连杆（1402）铰接，另一端固定安装有摘除机械手末端（1405），二号连杆（1404）的一端与支撑板（1401）铰接，另一端与一号连杆（1403）的中部铰接。

3.根据权利要求2所述一种鸭内脏摘除机械手，其特征在于：所述摘除机械手末端（1405）为勺型结构，用于摘除鸭的内脏。

4.根据权利要求2所述一种鸭内脏摘除机械手，其特征在于：所述摘除机械手末端（1405）为片型结构，用于切除鸭头部和腿部。

5.根据权利要求1所述一种鸭内脏摘除机械手，其特征在于：它还包括电气控制部分，所述电气控制部分包括外接电源模块、核心控制器SMT32模块、上位机控制模块、压力信号采集模块、A/D转换模块、运动信号采集模块、运动信号处理模块、控制器电源转换模块、USB接口模块、信息反馈模块和计算机视觉定位模块；所述外接电源模块采用220V转12V开关电源；

所述一号电机（2）、二号电机（8）、三号电机（12）和四号电机（15）同时与外接电源模块相连提供电能；

所述上位机控制模块、压力信号采集模块、A/D转换模块、运动信号采集模块、运动信号处理模块、信息反馈模块、计算机视觉定位模块与核心控制器STM32模块连接，控制器电源转换模块与USB接口模块连接；所述电气控制部分采用USB供电，核心控制器STM32模块与控制器电源转换模块连接。