一種自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，特別涉及一種以并聯(lián)機(jī)器人為載體的末端執(zhí)行器，具 體地說(shuō)是一種基于并聯(lián)機(jī)器人的自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在此近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，國(guó)內(nèi)外果蔬品種 越來(lái)越多，人們對(duì)果蔬的品質(zhì)也有了更高的要求。為了提高果蔬的加工質(zhì)量和出品等級(jí)，需 要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的定級(jí)和分選。傳統(tǒng)的分選設(shè)備多以生產(chǎn)線為主，不僅制造成本高，分選效 率低，而且在分選過(guò)程中有可能對(duì)果蔬造成損傷。因此有必要設(shè)計(jì)研發(fā)一套成本較低，容易 操作，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確和無(wú)損化的果蔬分選設(shè)備。
[0003] 并聯(lián)機(jī)器人以其重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)速度快、定位精確、成本低、效率高等特點(diǎn)廣 泛應(yīng)用于食品、藥品等分選行業(yè)中。據(jù)此，發(fā)明人提出將并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用于農(nóng)業(yè)分選領(lǐng)域?qū)?現(xiàn)對(duì)果蔬的快速、高效分選。然而，目前并聯(lián)機(jī)器人普遍只能對(duì)外輪廓呈平面的物體進(jìn)行抓 取和分選，因此有必要設(shè)計(jì)一種以并聯(lián)機(jī)器人為載體，能夠滿足不同果蔬形態(tài)差異的高效、 可靠的末端執(zhí)行器。處鍵入【背景技術(shù)】描述段落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的就是針對(duì)現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)器人普遍只能抓取外輪廓呈平面的物體的不足， 設(shè)計(jì)一種以并聯(lián)機(jī)器人為載體的自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，有望提高果蔬分選效 率。
[0005] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是： 一種自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，包括基座（5 )及配置安裝在基座（5 )上的直 球鉸（13)、L型支撐架（14)、吸盤支撐座（9)、頂出機(jī)構(gòu)以及夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于直球鉸 (13)兩端通過(guò)螺栓分別與基座（5)和L型支撐架（14)固結(jié)，且對(duì)稱分布于基座（5)兩側(cè)， 在L型支撐架（14)上固定真空吸盤（8)，四爪夾持機(jī)構(gòu)由指形爪（6)、真空吸盤（8)、吸盤支 撐座（9)、連桿（7)通過(guò)銷釘配合串聯(lián)連接組成開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)連接環(huán)（10)與頂出盤（11) 通過(guò)螺紋連接緊固，頂出盤（11)固裝在套筒（2)上，頂出機(jī)構(gòu)中的壓簧（3)緊壓套筒（2)上 端面，套筒（2)下端面則靠調(diào)位螺母（2)支撐，真空吸盤（8)固結(jié)在吸盤支撐座（9)上，其尾 端膠塞部分則穿過(guò)指形爪（6)底端的限位孔，中間軸（1)凸臺(tái)下端面與壓簧（3)緊靠，并配 裝于基座（5)的上方。
[0006] 本發(fā)明的工作原理是： 自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器以并聯(lián)機(jī)器人為工作載體，通過(guò)中間軸（1)固裝于 并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)下端面。工作時(shí)首先由并聯(lián)機(jī)器人確定物體空間位置，利用與物體接觸 產(chǎn)生的垂直反作用力迫使頂出盤（11)同套筒（2)-起向上滑動(dòng)，從而帶動(dòng)四爪夾持機(jī)構(gòu)通 過(guò)連桿（7)收縮指形爪（6)抱合果實(shí)；真空吸盤（8)可在指形爪（6)的限位孔中進(jìn)行一定幅 度的上下擺動(dòng)，能夠針對(duì)不同類球形果蔬外輪廓面進(jìn)行自動(dòng)貼合，避免了真空吸盤（8)在抱 合過(guò)程中對(duì)果蔬外表面的損傷；通過(guò)位于基座（5)兩側(cè)的真空吸盤（8)執(zhí)行對(duì)長(zhǎng)條形果實(shí) 的抓取，直球鉸（13)可根據(jù)不同種類長(zhǎng)條形果實(shí)的彎曲程度自適應(yīng)調(diào)節(jié)角度，從而避免發(fā) 生空吸現(xiàn)象。整個(gè)抓取過(guò)程實(shí)現(xiàn)了無(wú)動(dòng)力源抓取。
[0007]本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明巧妙的運(yùn)用反作用力法，以并聯(lián)機(jī)器人為工作載體，工作時(shí)借頂出盤（11)與物 體接觸時(shí)產(chǎn)生的垂直反作用力從而帶動(dòng)四爪夾持機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抓取動(dòng)作，通過(guò)調(diào)換工作位置可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)條形果實(shí)的抓取，同時(shí)結(jié)合并聯(lián)機(jī)器人工作特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)果蔬的精準(zhǔn)定位抓 取及快速分選裝箱，極大的提高工作效率。
[0008]【附圖說(shuō)明】： 圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是具體實(shí)施例1抱合形態(tài)整體示意圖 圖3是具體實(shí)施例2形態(tài)正視圖 圖4是改變調(diào)位螺母位置后整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是夾持機(jī)構(gòu)開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖 圖6是指形爪軸側(cè)圖 圖1中，1.中間軸，2.套筒，3.壓簧，4.調(diào)位螺母，5.基座，6.指形爪，7.連桿，8.真 空吸盤，9.吸盤支撐座，10.連接環(huán)，11.頂出盤，12.鎖緊螺母，13.直球鉸，14.L型支撐架， 15.支撐條。
[0009]
【具體實(shí)施方式】： 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0010] 實(shí)施例一： 如圖1所示，一種自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，包括基座（5)及配置安裝在基 座（5 )上的直球鉸（13 )、L型支撐架（14 )、吸盤支撐座（9 )、頂出機(jī)構(gòu)以及夾持機(jī)構(gòu)，其特征 在于直球鉸（13)兩端通過(guò)螺栓分別與基座（5)和L型支撐架（14)固結(jié)，且對(duì)稱分布于基 座（5)兩側(cè)，在L型支撐架（14)上固定真空吸盤（8)，四爪夾持機(jī)構(gòu)由指形爪（6)、真空吸盤 (8)、吸盤支撐座（9 )、連桿（7 )通過(guò)銷釘配合串聯(lián)連接組成開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)連接環(huán)（10 )與 頂出盤（11)通過(guò)螺紋連接緊固，頂出盤（11)固裝在套筒（2)上，頂出機(jī)構(gòu)中的壓簧（3)緊 壓套筒（2)上端面，套筒（2)下端面則靠調(diào)位螺母（2)支撐，真空吸盤（8)固結(jié)在吸盤支撐 座（9)上，其尾端膠塞部分則穿過(guò)指形爪（6)底端的限位孔，中間軸（1)凸臺(tái)下端面與壓簧 (3)緊靠，并配裝于基座（5)的上方。
[0011] 在使用前，首先關(guān)閉真空管路中的電磁閥，使真空吸盤（8)處于真空狀態(tài)，其次 將6_螺栓擰入執(zhí)行器的中間軸（1)凸臺(tái)側(cè)緣的頂絲孔內(nèi)，完成與并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)的固 定。初步估算所抓取果蔬外緣直徑f/，最后用手旋動(dòng)調(diào)位螺母（4)，同時(shí)觀察四組指形 爪（6)所構(gòu)成的包絡(luò)范圍CP1?，直到f,, = 停止旋轉(zhuǎn)調(diào)位螺母（4); 工作時(shí)，首先由并聯(lián)機(jī)器人確定所抓取物體空間位置，接著驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)本器執(zhí)行 抓取動(dòng)作，當(dāng)頂出盤（11)接觸到物體上表面時(shí)，物體會(huì)給頂出盤（11) 一個(gè)垂直向上的反作 用力，迫使頂出盤（11)和套筒（2)向上滑動(dòng)，與此同時(shí)，連桿（7)-邊隨套筒（2)上滑，一邊 帶動(dòng)指形爪（6)向內(nèi)收縮抱合果實(shí)，待真空吸盤（8)接觸到物體側(cè)輪廓面時(shí)，真空吸盤（8) 借抱合夾緊力微調(diào)張角使雙層硅膠吸嘴完全吸附在果實(shí)表面，從而完成對(duì)類球形果實(shí)的抓 取動(dòng)作。
[0012] 待并聯(lián)機(jī)器人將果實(shí)移動(dòng)到指定位置時(shí)，打開(kāi)電磁閥，使真空消除，執(zhí)行器自動(dòng)釋 放果實(shí)，套筒（2)在壓簧（3)的壓力作用下下滑，回到初始位置，完成執(zhí)行器初始化，準(zhǔn)備進(jìn) 行下一次抓取動(dòng)作。
[0013] 實(shí)施例二： 本發(fā)明的末端執(zhí)行器還可以對(duì)長(zhǎng)條形果實(shí)進(jìn)行抓取。
[0014]具體如圖3所示，該圖與圖1的區(qū)別就是基座（5)兩側(cè)的真空吸盤（8)的硅膠吸 嘴相對(duì)于指形爪（6)底端的高度不同。工作時(shí)，首先將支持條（14)向后滑動(dòng)直到與真空吸 盤（8)分離，由于真空吸盤（8)的彈力作用致使其硅膠吸嘴向下滑動(dòng)，此時(shí)吸嘴位置低于指 形爪（6)低端，夾持機(jī)構(gòu)懸空處于非工作位置，基座（5)兩側(cè)的真空吸盤（8)則進(jìn)入工作位 置。此后的動(dòng)作與實(shí)施例一相同，依然由并聯(lián)機(jī)器人帶動(dòng)末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)完成抓取動(dòng)作，L 型支撐架（13)在抓取過(guò)程中會(huì)自動(dòng)根據(jù)條形果實(shí)彎曲程度差異改變角度，保證了兩組真空 吸盤（8)均能準(zhǔn)確吸附住果實(shí)表面，避免了產(chǎn)生空吸現(xiàn)象。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，包括基座（5 )及配置安裝在基座（5 )上的 直球鉸（13)、L型支撐架（14)、吸盤支撐座（9)、頂出機(jī)構(gòu)以及夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于直球鉸 (13)兩端通過(guò)螺栓分別與基座（5)和L型支撐架（14)固結(jié)，且對(duì)稱分布于基座（5)兩側(cè)， L型支撐架（14)上固定真空吸盤（8)，四爪夾持機(jī)構(gòu)由指形爪（6)、真空吸盤（8)、吸盤支撐 座（9)、連桿（7)通過(guò)銷釘配合串聯(lián)連接組成開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)連接環(huán)（10)與頂出盤（11)通 過(guò)螺紋連接緊固，頂出盤（11)固裝在套筒（2)上，頂出機(jī)構(gòu)中的壓簧（3)緊壓套筒（2)上端 面，套筒（2)下端面則靠調(diào)位螺母（2)支撐，真空吸盤（8)固結(jié)在吸盤支撐座（9)上，其尾端 膠塞部分則穿過(guò)指形爪（6)底端的限位孔，中間軸（1)凸臺(tái)下端面與壓簧（3)緊靠，并配裝 于基座（5)的上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，其特征是：以并聯(lián)機(jī)器 人為載體，安裝于并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)下端；對(duì)于類球形果實(shí)的抓取，通過(guò)并聯(lián)機(jī)器人確定物 體空間位置，利用垂直下壓接觸反作用力自動(dòng)使頂出盤（11)向上滑動(dòng)，從而帶動(dòng)四爪夾持 機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿（7)收縮指形爪（6)抱合果實(shí)；整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了無(wú)動(dòng)力源抓取。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，其特征是：對(duì)于長(zhǎng)條形 果實(shí)的抓取，通過(guò)滑動(dòng)L型支撐架（14)上的支撐條（15)，卸載真空吸盤（8)彈力，此時(shí)真空 吸盤（8)吸嘴低于指形爪（6)低端，四爪夾持機(jī)構(gòu)處于非工作位置，位于L型支撐架（14)上 的兩組真空吸盤（8)處于工作位置，準(zhǔn)備進(jìn)行抓取工作，直球鉸可根據(jù)不同種類長(zhǎng)條形果實(shí) 的彎曲程度自適應(yīng)調(diào)節(jié)角度，從而避免了空吸現(xiàn)象。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，其特征是：通過(guò)旋動(dòng)調(diào) 位螺母（4)間接控制套筒（2)上端面相對(duì)基座（5)垂直高度h，從而改變頂出盤（11)初始位 置，進(jìn)而調(diào)整了指型爪初始包絡(luò)范圍，以適應(yīng)對(duì)不同大小果實(shí)的抓取。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，其特征是：指形爪（6)尾 端有限位孔，限位孔的直徑為真空吸盤（8)上的雙層硅膠吸嘴外徑的1. 5倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，其特征是：所述的頂出 盤（11)下端面始終高于指形爪（6 )與連桿（7 )配合的銷釘孔。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)頂出式果蔬抓取末端執(zhí)行器，包括基座（5）、直球鉸（13）、L型支撐架（14）、吸盤支撐座（9）、頂出機(jī)構(gòu)以及夾持機(jī)構(gòu)。L型支撐架（14）與直球鉸（13）通過(guò)螺栓固結(jié)且對(duì)稱分布于基座（5）兩側(cè)，所述的頂出機(jī)構(gòu)包括中間軸（1）、套筒（2）、壓簧（3）及調(diào)位螺母（4），所述的夾持機(jī)構(gòu)包括指形爪（6）、連桿（7）和真空吸盤（8），其一端通過(guò)指形爪（6）與基座（5）用銷釘連接，另一端則通過(guò)連桿（7）與頂出盤（11）銷接。本器以并聯(lián)機(jī)器人為載體，只需將該器安裝在并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)上即可使用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)機(jī)器人對(duì)類球形和長(zhǎng)條形果實(shí)的抓取，同時(shí)提高了工作效率。可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)采摘及果蔬分選作業(yè)當(dāng)中。
【IPC分類】A01D46-30
【公開(kāi)號(hào)】CN104798538
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510186809
【發(fā)明人】權(quán)龍哲, 田新?lián)P, 張加武, 辛伯來(lái), 孫濤, 曹繼雄, 王洪飛, 王昊
【申請(qǐng)人】東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日