[發(fā)明專利]一種容讓式水果抓取機(jī)械手及方法

有效

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• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114056687B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張聰;秦曉陽;何俊輝;佘燦勛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院（廣東省水利電力技工學(xué)校）
• 主分類號: B65B59/00
• 分類號: B65B59/00;B65B57/14;B65B35/16;B65B35/36
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發(fā)明公開一種容讓式水果抓取機(jī)械手及方法，機(jī)械手包括動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)、擺桿機(jī)構(gòu)和至少兩個(gè)夾爪，每個(gè)夾爪的一端設(shè)有一個(gè)爪座，且各夾爪通過爪座連接一組擺桿機(jī)構(gòu)，各組擺桿機(jī)構(gòu)共同連接至動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)；各爪座中還設(shè)有扭簧，扭簧的一端壓緊于爪座內(nèi)，扭簧的另一端壓緊于夾爪側(cè)壁。其方法是當(dāng)需要抓取水果時(shí)，先由動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)提供動力，驅(qū)動擺桿機(jī)構(gòu)帶動夾爪張開，當(dāng)水果進(jìn)入各夾爪之間形成的內(nèi)腔后，動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動擺桿機(jī)構(gòu)帶動夾爪合攏，形成抓取狀態(tài)；然后，在夾爪壓合水果表面后，夾爪克服扭簧的壓力而向外擺動，做出容讓動作，使各夾爪之間形成的內(nèi)腔自適應(yīng)水果外徑，并通過扭簧的壓力夾緊水果。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)水果抓取時(shí)的自適應(yīng)夾持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水果自動分揀包裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種容讓式水果抓取機(jī)械手及方法。

背景技術(shù)

目前，在水果包裝生產(chǎn)線中，一些按個(gè)數(shù)進(jìn)行整齊裝填的精品水果包裝，基本上還是采取人工作業(yè)。由于水果按等級規(guī)格包裝，因此包裝前需要進(jìn)行分級處理，以保證單果的大小或重量基本一致。但是，即使經(jīng)過嚴(yán)格的分級，單個(gè)水果的外形尺寸之間也會存在一定的差異，不可能如工業(yè)產(chǎn)品般精確。若采用常規(guī)的夾持式機(jī)械手抓取水果，容易出現(xiàn)夾持不穩(wěn)或夾持過緊而損傷水果的現(xiàn)象，為避免傷果現(xiàn)象，則需要在機(jī)械手的工作過程通過頻繁調(diào)節(jié)其夾緊力來適應(yīng)水果，容易造成系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜和工作效率低下，設(shè)備開發(fā)成本過高。況且，目前應(yīng)用在生產(chǎn)線的工業(yè)機(jī)械手，基本上都是針對大批量生產(chǎn)的同規(guī)格的產(chǎn)品，因此基本上采取開合度和夾緊力固定的設(shè)計(jì)。這一類機(jī)械手難以適應(yīng)水果的夾持。

另外，對于表皮嫩薄的橢圓狀水果，因其具有方向性，機(jī)械手一般應(yīng)按水果橫截面(即短軸截面)方向夾持，才能穩(wěn)定抓取。因此，機(jī)械手工作時(shí)的位姿應(yīng)與水果運(yùn)行時(shí)的位置狀態(tài)相適應(yīng)。

采用機(jī)械手對該類橢圓形水果進(jìn)行抓取時(shí)，不但需要方向調(diào)整合適，使夾爪按水果橫截面夾持，還需要在一定范圍能適應(yīng)其外形差異，無需調(diào)節(jié)夾持力即可實(shí)現(xiàn)柔性夾持。

因此，為了解決上述問題，針對橢圓狀水果，急需開發(fā)一種可實(shí)現(xiàn)自動定向排列的抓取設(shè)備及其配套的抓取機(jī)械手等裝置，以較好地適應(yīng)市場需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種容讓式水果抓取機(jī)械手，該機(jī)械手的夾爪具備柔性功能，可實(shí)現(xiàn)水果抓取時(shí)的自適應(yīng)夾持。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的容讓式水果抓取方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種容讓式水果抓取機(jī)械手，包括動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)、擺桿機(jī)構(gòu)和至少兩個(gè)夾爪，每個(gè)夾爪的一端設(shè)有一個(gè)爪座，且各夾爪通過爪座對應(yīng)連接一組擺桿機(jī)構(gòu)，各組擺桿機(jī)構(gòu)共同連接至動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)；各爪座中還設(shè)有扭簧，扭簧的一端壓緊于爪座內(nèi)，扭簧的另一端壓緊于夾爪側(cè)壁，夾爪的一端通過鉸接軸與爪座鉸接，扭簧套設(shè)于鉸接軸上。其中，動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)作為主要的動力源，通過擺桿機(jī)構(gòu)的傳動，帶動各夾爪實(shí)現(xiàn)大幅度的張開或合攏動作；而爪座與夾爪之間所設(shè)的扭簧，當(dāng)水果直徑較大時(shí)，水果會推動夾爪克服扭簧壓力向外擺動，當(dāng)水果直徑較小時(shí)，在扭簧的壓力作用下各夾爪會向內(nèi)擺動抱緊水果表面，因此，通過扭簧的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)各夾爪形成的夾持內(nèi)腔尺寸與水果的實(shí)際尺寸自適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)夾爪擺動幅度的微調(diào)節(jié)，從而避免頻繁調(diào)整動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)中驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)角。

所述夾爪為剛性結(jié)構(gòu)的弧形彎爪，夾爪的上端設(shè)有銷孔，爪座的下部設(shè)有凹槽，夾爪的銷孔處通過鉸接軸安裝于爪座的凹槽中。由此，夾爪可相對于爪座進(jìn)行擺動，但鉸接軸上所套裝的扭簧會使夾爪和爪座相互間處于壓緊狀態(tài)，因此，當(dāng)夾爪繞鉸接軸向外擺動時(shí)，需要克服扭簧的壓力。

所述各爪座中，至少一個(gè)爪座的凹槽內(nèi)還設(shè)有傳感器，扭簧位于爪座內(nèi)的一端壓緊于傳感器上。將扭簧一端的壓桿壓緊于傳感器的受力面，可通過傳感器實(shí)時(shí)檢測夾爪向外擺動過程中所克服的扭簧壓力，便于確定夾爪的擺動幅度是否超出設(shè)定范圍，進(jìn)而是否需要調(diào)整動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)中驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)角，以適應(yīng)水果的尺寸。