CN216072096U - 一种抓取结构及基于智能识别的垃圾分类装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及抓取结构技术领域，具体涉及一种抓取结构及基于智能识别的垃圾分类装置；包括固定平台与活动平台；固定平台通过Delta机构组件与活动平台连接，在活动平台上设有用于抓取物体的机械抓手；机械抓手的抓取部包括与联动机械结构相配合的硬性部，以及抓取时与抓取物相接触的柔性部；硬性部为一个倒“L”形的结构；柔性部为三角形截面与硬性部固定，在柔性部上设有若干缺口通道；在柔性部的内部设有若干存液空腔，在存液空腔里填充有磁流变液；在固定部与柔性部相反的一侧设有电磁铁；以提高Delta机器人的抓取装置对抓取物品的适应性。

Description

一种抓取结构及基于智能识别的垃圾分类装置

技术领域

本实用新型涉及抓取结构技术领域，具体涉及一种抓取结构及基于智能识别的垃圾分类装置。

背景技术

目前在垃圾分选领域，无论后期生活垃圾处理技术采用的焚烧，生化处理，填埋技术如何先进，实施如何严密合规，如果没有前端的有效分类，后续就都无法有序进行；在垃圾分选过程中也需要将垃圾分类后，分别处理；目前垃圾回收站主要采用人工分拣的办法，但工人的分拣工作繁杂重复；同样在矿物分选领域，需要矿石中的有用矿物和脉石矿物分离在矿物分选领域，需要矿石中的有用矿物和脉石矿物分离，特别是在煤炭分选中，需要将煤炭中的矸石分离，而在原煤皮带中大块矸石的分拣几乎靠人工完成，效率低下，同时恶劣的工作环境对人体健康也有危害。

现有的机械分选装置的执行机构是一个串联的桁架机械手，这种装置刚度小，速度慢，位置的重复精度低，负重能力小，对于大块脉石矿物不能抓取，只能依靠预先整列后，用机械拨手来完成，增加了系统的复杂性且效率低下；Delta机构是并联机构中的一种典型机构，原始结构如图1所示；Delta机构由R.Clavel博士在1985年发明，是现在并联机器人中使用最多的一种，具备了并联机构所特有的优点，负载能力强、效率高、末端执行器精度高、运动惯性小，可以高速稳定运动等；因此在机器人领域获得了越来越广泛的应用；以实现高速、精准、高效的运动。

近年来，Delta机器人还被应用于现代自动化仓储中的拣选工作，但Delta机器人的端部抓取装置多为固定结构，无法自我调整状态；例如各种异型的矿石，以及垃圾中的各个形状发大小的瓶子；这从一定程度上限制了被拣选物品的种类，使得Delta机器人拣选适应性较低；基于此技术背景之下，发明人设计一种抓取结构及应用该抓取结构的智能识别的垃圾分类装置，以提高Delta机器人的抓取装置对抓取物品的适应性。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种抓取结构及基于智能识别的垃圾分类装置，以提高Delta机器人的抓取装置对抓取物品的适应性。

本实用新型采用的技术方案如下：一种抓取结构，包括固定平台与活动平台；固定平台通过Delta机构组件与活动平台连接，在活动平台上设有用于抓取物体的机械抓手；机械抓手的抓取部包括与联动机械结构相配合的硬性部，以及抓取时与抓取物相接触的柔性部；硬性部为一个倒“L”形的结构；柔性部为三角形截面与硬性部固定，在柔性部上设有若干缺口通道；在柔性部的内部设有若干存液空腔，在存液空腔里填充有磁流变液；在固定部与柔性部相反的一侧设有电磁铁；电磁铁、Delta机构组件和机械抓手的动力源分别与控制系统电连接；机械抓手夹紧后控制系统控制电磁铁产生磁场，使磁流变液转变为接近固体。

具体的，Delta机构组件包括主动臂与从动臂，固定平台上延伸出三个倒“U”型截面的安装架，主动臂与安装架转动连接，从动臂的一侧与主动臂的另一侧通过球铰连接 ，从动臂的一侧的另一侧与活动平台相对应的球铰连接；安装架上设有驱动装置，驱动装置用于驱动与三个主动臂分别转动。

进一步，主动臂与安装架配合一端具有从动轮；在安装架远离主动臂一端的外侧设有驱动装置，所述驱动装置与控制系统电连接；驱动装置的驱动轴延伸于安装架内侧与主动轮键连接，主动轮与从动轮共平面，且通过同步带传动连接。

具体的，控制系统包括控制板，控制板用于控制驱动装置转动通过Delta机构组件使机械抓手在指定坐标系内移动，以及机械抓手的抓紧张开。

进一步，柔性部与夹持物接触一侧设置RP-S型薄膜压力传感器，薄膜压力传感器与控制板电连接，薄膜压力传感器用于检测的压力，将电信号传递给控制板，当大于预设阈值，控制械抓手停止。

本申请还公开一种基于智能识别的垃圾分类装置，包括上述任一种实施方式的抓取结构的抓取结构，抓取结构固定在吊架上，输送线位于吊架之间；吊架上设于检测物体分类的视觉系统，视觉系统与控制系统连接，视觉系统用于对物体进行分拣判断。

本实用新型所达到的有益效果为：电磁铁在机械抓手夹持物体并停止工作后开启，此时柔性部紧贴夹持物，磁流变液在外加磁场作用下，自由流动的液体转变为接近固体，以为表面不规则的加持物提供辅助支撑力；以提高Delta机器人的抓取装置对抓取物品的适应性；同时主动轮与从动轮同步带传动连接；主动轮的直径小于从动轮的直径，提高了Delta机构组件的执行精准性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的机械抓手结构示意图。

图3是本实用新型的机械抓手爆炸结构示意图。

图4是本实用新型的硬性部、柔性部结构示意图。

图5是本实用新型的Delta机构组件结构示意图。

图6是本实用新型的驱动装置结构示意图。

图7是本实用新型的吊架结构示意图。

图8是本实用新型的视觉系统逻辑示意图。

图9是本实用新型的电路连接示意图。

图中，1、固定平台；2、活动平台；3、Delta机构组件；4、机械抓手；5、硬性部；6、柔性部；7、缺口通道；8、存液空腔；9、电磁铁；10、安装通道；11、安装架；12、主动臂；13、从动臂；14、从动轮；15、驱动装置；16、主动轮；17、同步带；18、控制板；19、薄膜压力传感器；20、吊架；21、输送线；22、视觉系统。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种抓取结构，包括固定平台1与活动平台2，固定平台1用于与分拣支架法连连接，起到连接固定的作用；固定平台1通过Delta机构组件3与活动平台2连接，在活动平台2上设有用于抓取物体的机械抓手4（即通过一个气缸或电推杆为动力源，推动前侧的联动机械结构，来控制抓取部的抓住和放松；一般分为两爪式、三爪式，现有技术不做过多的赘述）；机械抓手4的抓取部包括与联动机械结构相配合的硬性部5，以及抓取时与抓取物相接触的柔性部6；硬性部5为一个倒“L”形的结构，其上侧具有与联动机械结构转动配合的安装通道10，硬性部5需要有一定的刚性以对柔性部6支撑，不易变形，可以采用未调质的45号钢，分拣轻质物体时，也可以采用聚氯乙烯；柔性部6为三角形截面与硬性部5粘接固定，在柔性部6上设有若干缺口通道7以便于受到挤压后产生形变，柔性部6为TPU柔性材料，可以适应多种抓取物体的外形，变形后紧贴夹持物，同时固定部予以夹持物支撑；在柔性部6的内部设有若干存液空腔8，在存液空腔8里填充有磁流变液；磁流变液是由微米级可磁化颗粒均匀分散在特定载体母液和添加剂中所形成的特殊悬浮体系；在外加磁场作用下,表现出非牛顿流体的特性,在毫秒级时间内从自由流动的液体转变为半固体甚至固体,呈现出强烈的可控流变特性；在固定部与柔性部6相反的一侧设有电磁铁9，电磁铁9在机械抓手4夹持物体并停止工作后开启，此时柔性部6紧贴夹持物，磁流变液在外加磁场作用下，自由流动的液体转变为接近固体，以为表面不规则的加持物提供辅助支撑力；电磁铁9、Delta机构组件3和机械抓手4的动力源分别与控制系统电连接。

如图5所示，Delta机构组件3包括主动臂12与从动臂13，固定平台1上延伸出三个倒“U”型截面的安装架11，主动臂12与安装架11转动连接，从动臂13的一侧与主动臂12的另一侧通过球铰连接 ，从动臂13的一侧的另一侧与活动平台2相对应的球铰连接；主动臂12与安装架11配合一端具有从动轮14，从动轮14可以是与主动臂12一体成型，也可以与主动臂12相固定的方式例如螺钉粘接等；也就是说，主动臂12与从动轮14相对于安装架11可以进行同步转动；在安装架11远离主动臂12一端的外侧设有驱动装置15，驱动装置15与控制系统电连接，驱动装置15可以为步进电机；驱动装置15的驱动轴延伸于安装架11内侧与主动轮16键连接，主动轮16与从动轮14共平面，且通过同步带17传动连接；为了提高Delta机构组件3的执行精准性，应保证主动轮16的直径小于从动轮14的直径；三个独立的驱动单元通过主动轮16与从动轮14的配合，驱动三个主动臂12转动不同的角度，驱动从动臂13位置移动，从而带动动平台动作(X、Y、Z三个方向移动)；通过三个驱动单元的紧密配合，即通过指定的坐标位置，使动平台准确移动到指定位置。

如图8-9所示，控制系统包括Arduino控制板18，控制板18用于控制Delta机构组件3，带动机械抓手4在指定坐标系内移动，以及机械抓手4的抓紧张开；具体来说，首先控制机械抓手4在分拣区域对矿物或垃圾执行跟随、抓取、提升；进而移动到分离区域，机械抓手4释放，然后返回到初始位置，执行下一个分离目标的分离操作；因此可以保证通过指定的坐标位置准确抓取物体的任务。

如图4所示，考虑到存在夹持物的大小不一的情况，于是在柔性部6与夹持物接触一侧设置RP-S型薄膜压力传感器19，同时薄膜压力传感器19与控制板18电连接，在夹持时，当薄膜压力传感器19检测的压力大于预设阈值，此时控制械抓手的动力源停止。

本申请还公开一种基于智能识别的垃圾分类装置，包括上述任一种实施方式的抓取结构，抓取结构固定在吊架20上，输送线21位于吊架20之间；在吊架20上设于检测物体分类的视觉系统22，视觉系统22与控制系统连接；通过对 openMVH7plus 拍摄大量的垃圾的图片，并结合 TENSORFLOW 生成训练模型，通过远程电脑生成有关垃圾种类的权重文件，之后通过 openMV 运行代码和权重文件使其可以分类四种垃圾，并将识别结果返回给控制系统，从而达到垃圾分类的目的。

上述中如未单独介绍其固定方式，皆使用业内技术人员通用技术手段，焊接，嵌套，或螺纹固定等方式。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抓取结构，包括固定平台（1）与活动平台（2）；固定平台（1）通过Delta机构组件（3）与活动平台（2）连接，在活动平台（2）上设有用于抓取物体的机械抓手（4）；其特征在于：机械抓手（4）的抓取部包括与联动机械结构相配合的硬性部（5），以及抓取时与抓取物相接触的柔性部（6）；硬性部（5）为一个倒“L”形的结构；柔性部（6）为三角形截面与硬性部（5）固定，在柔性部（6）上设有若干缺口通道（7）；在柔性部（6）的内部设有若干存液空腔（8），在存液空腔（8）里填充有磁流变液；在固定部与柔性部（6）相反的一侧设有电磁铁（9）；电磁铁（9）、Delta机构组件（3）和机械抓手（4）的动力源分别与控制系统电连接；机械抓手（4）夹紧后控制系统控制电磁铁（9）产生磁场，使磁流变液转变为接近固体。

2.根据权利要求1所述的一种抓取结构，其特征在于：所述Delta机构组件（3）包括主动臂（12）与从动臂（13），固定平台（1）上延伸出三个倒“U”型截面的安装架（11），主动臂（12）与安装架（11）转动连接，从动臂（13）的一侧与主动臂（12）的另一侧通过球铰连接，从动臂（13）的一侧的另一侧与活动平台（2）相对应的球铰连接；安装架（11）上设有驱动装置（15），驱动装置（15）用于驱动与三个主动臂（12）分别转动。

3.根据权利要求2所述的一种抓取结构，其特征在于：所述主动臂（12）与安装架（11）配合一端具有从动轮（14）；在安装架（11）远离主动臂（12）一端的外侧设有驱动装置（15），所述驱动装置（15）与控制系统电连接；驱动装置（15）的驱动轴延伸于安装架（11）内侧与主动轮（16）键连接，主动轮（16）与从动轮（14）共平面，且通过同步带（17）传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种抓取结构，其特征在于：所述控制系统包括控制板（18），控制板（18）用于控制驱动装置（15）转动通过Delta机构组件（3）使机械抓手（4）在指定坐标系内移动，以及机械抓手（4）的抓紧张开。

5.根据权利要求4所述的一种抓取结构，其特征在于：所述柔性部（6）与夹持物接触一侧设置RP-S型薄膜压力传感器（19），薄膜压力传感器（19）与控制板（18）电连接，薄膜压力传感器（19）用于检测的压力，将电信号传递给控制板（18），当大于预设阈值，控制械抓手停止。

6.一种基于智能识别的垃圾分类装置，其特征在于：包括如权利要求1所述的抓取结构，抓取结构固定在吊架（20）上，输送线（21）位于吊架（20）之间。

7.根据权利要求6所述的基于智能识别的垃圾分类装置，其特征在于：所述吊架（20）上设于检测物体分类的视觉系统（22），视觉系统（22）与控制系统连接，视觉系统（22）用于对物体进行分拣判断。

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