[發明專利]一種并聯臂智能蠶繭分揀機器人及蠶繭分揀方法

在審

• 申請號: 202111176389.1
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113714149A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 劉莫塵;王玉明;閆銀發;李法德;宋占華;田富洋;李玉道;趙慶吉;高甜甜;馬宗旭;彭倩;孫相云
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: B07C5/342
• 分類號: B07C5/342
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

本發明涉及一種并聯臂智能蠶繭分揀機器人及蠶繭分揀方法，其中并聯臂智能蠶繭分揀機器人包括主控制系統、圖像采集裝置、蠶繭輸送系統和并聯臂分揀機械手，圖像采集裝置的采集端朝向蠶繭輸送系統輸送的蠶繭，并聯臂分揀機械手的執行末端位于蠶繭輸送系統的上方，圖像采集裝置和并聯臂分揀機械手均與控制系統電性連接。本發明采用并聯臂分揀機械手，采用負壓式吸盤，實現精準抓取蠶繭，并且不對蠶繭造成二次損傷；通過上下兩攝像頭進行蠶繭圖像采集，提高了識別的準確性；通過構建的基于深度學習的蠶繭分類CNN模型，實現對蠶繭的精準高效識別和分類；控制系統轉換蠶繭的位置坐標并驅動并聯臂機械手動作，抓取蠶繭，實現了蠶繭的高效、自動分揀。

技術領域

本發明涉及蠶桑設施智能裝備、農業機器人技術領域，尤其涉及到一種并聯臂智能蠶繭分揀機器人及蠶繭分揀方法。

背景技術

利用原料繭進行繅絲加工是蠶桑產業鏈的重要環節，繅絲質量是決定蠶絲品質、成品質量的關鍵。由于桑蠶品種、個體發育及養蠶環境等因素的諸多差異，原料繭品質參差不齊，下繭繅絲會影響蠶絲品質、增加落緒次數、增大繅折甚至不能繅絲。

目前我國的蠶繭分類剔除工作采用手工選繭，選繭準確性易受人員技術水平、精神狀態等主觀因素影響，存在勞動強度大、誤選率高等缺點。而且隨著我國城市化進程的加快，農村勞動力短缺、用工成本高等問題日益突出，高成本的純手工勞動環節限制了現代蠶桑產業的健康發展。因此，需要開發出一種智能、高效的蠶繭分揀機器人來解決上述問題。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種并聯臂智能蠶繭分揀機器人及蠶繭分揀方法，提高了蠶繭分揀的智能化水平和分揀效率，節省了用人數量。

本發明是通過如下技術方案實現的，提供一種并聯臂智能蠶繭分揀機器人，包括主控制系統、機架，以及安裝在機架上的圖像采集裝置、蠶繭輸送系統和并聯臂分揀機械手，圖像采集裝置的采集端朝向蠶繭輸送系統輸送的蠶繭，并聯臂分揀機械手的執行末端位于蠶繭輸送系統的上方，圖像采集裝置和并聯臂分揀機械手均與控制系統電性連接。

本方案通過蠶繭輸送系統對蠶繭進行輸送，利用圖像采集裝置對蠶繭的圖像信息進行采集，通過控制系統對圖像信息進行分析、識別后，控制并聯臂分揀機械手將下繭移出，從而實現了快速高效的分揀作業。

作為優化，蠶繭輸送系統包括支撐蠶繭的若干透明鏈板和驅動透明鏈板移動的驅動電機；圖像采集裝置包括分別位于透明鏈板上、下兩側的兩攝像頭，兩攝像頭沿豎直方向相對設置。本優化方案的蠶繭輸送系統利用透明的鏈板對蠶繭進行支撐和輸送，使得上、下兩攝像頭同時對蠶繭的上、下兩側進行圖像采集，從而提高了識別的準確性，避免出現漏揀。

作為優化，所述并聯臂分揀機械手包括執行末端和驅動執行末端移動的動力機構，所述執行末端包括移動座和安裝于移動座底面的負壓式吸盤；

所述動力機構包括通過橫向鉸軸與移動座鉸接且沿水平周向均勻分布的三根并聯臂，各并聯臂遠離移動座的一端分別通過橫向鉸軸鉸接有主動桿，各主動桿遠離并聯臂的一端分別連接有步進電機，同一主動桿上的步進電機輸出軸和橫向鉸軸相互平行。本優化方案通過步進電機給并聯臂的移動提供動力，利用步進電機的轉動帶動主動桿轉動，各步進電機的動作相互配合，通過并聯臂的傳力帶動執行末端移動，從而實現負壓式吸盤上、下、左、右移動；三根并聯臂沿周向均勻分布，使相鄰并聯臂間隔120度，保證了執行末端移動的靈活性。

作為優化，各并聯臂均傾斜設置，且各并聯臂下端所在圓直徑小于各并聯臂的上端所在圓直徑，各步進電機均位于各并聯臂上端所在圓的內側。本優化方案的設置，增大了并聯臂的轉動幅度，從而增大了拾取蠶繭的范圍。

作為優化，并聯臂包括兩相互平行的支桿，同一并聯臂的兩支桿和兩端的橫向鉸軸形成平行四邊形。本優化方案采用平行四邊形結構的并聯臂，避免了由于執行末端動作范圍過大而出現卡阻，進一步提高了并聯臂動作的靈活性。