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柔性机械手分把机构的结构设计与工作原理

发布时间:2023年01月14日    点击:[1]人次

现在大叶农作物分把工作基本由人工完成,人工分把存在诸多问题:1、需要大量的人力,劳动强度高。2、随着近年用工成本不断增加,专业的收购人员成本在不断上升;3、分把标准不客观;4、分把质量难以监控;5、目前没有可以实现代替人工分把的机构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:为了解决现在大叶农作物分把工作基本由人工完成的问题,提供一种柔性机械手分把机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种柔性机械手分把机构,包括机械摆臂和柔性机械手,机械摆臂的执行端可拆卸安装有柔性机械手,柔性机械手为可充放气的柔性抓取单元,机械摆臂上具有充放气装置,充放气装置的充气口与柔性机械手上的充气口密封对接,柔性机械手上具有两个充气囊,两个充气囊之间存在距离,且充气囊上具有若干小充气囊,小充气囊分布在充气囊的外侧,相邻两小充气囊之间存在间隙,柔性机械手充气后小充气囊膨胀之间相互挤压,致使柔性机械手向中间位置弯曲,并压缩充气囊之间的距离从而抓取大叶农作物的梗部。

进一步的,所述机械摆臂在抓取大叶农作物的梗部后,在一定范围内上下或左右摆动,将大叶农作物散开。

进一步的,所述机械摆臂的侧面还设置有输送平台,输送平台包括适应机械摆臂工作高度的支架,支架上安装有电机、输送带、上料电机和上料输送带,电机驱动输送带向机械摆臂方向运动,上料电机驱动上料输送带运动,上料输送带位于输送带的运动前端,且两者之间存在间隔。

进一步的,所述上料电机为步进电机,在前、后工艺出现异常时,上料电机驱动上料输送带反向转动。

进一步的,所述两个充气囊前后分布,充气后两弯曲弧度相同,并处于同一中心线,两个充气囊充气后抓取的大叶农作物处于该中心线位置。

进一步的,所述两个充气囊的中间位置设置有压紧块,压紧块朝向大叶农作物的方向上具有圆弧形槽口,该槽口和充气后的充气囊组成一个闭合的圆形或椭圆形。

进一步的,所述充气囊上设置有控制充气或放气的电磁阀,电磁阀通过导管与机械摆臂上的充气装置连接。

进一步的,所述柔性机械手为具有韧性材质制成的柔性机械手,柔性机械手充气后形变弯曲,放气后回弹复原。

进一步的,所述压紧块为具有弹性的压紧块。

进一步的,所述机械摆臂为六轴机械臂。

本发明的有益效果是,本发明的一种柔性机械手分把机构,采用可充放气的柔性机械手,充气后柔性机械手膨胀弯曲,模仿人手抓取大叶农作物的梗部,然后由机械摆臂上下抖动,使得大叶农作物的叶面完全散开,方便后续工位的运行,本发明在使用后可以使得大叶农作物在分把时效率更高,在相同时间内的产量提高,节省人工成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明配合使用状态图。

图3是图2A处的放大图。

图4是充气后柔性机械手的结构示意图。

图5是图4抓取大叶农作物后的结构示意图。

图6是另一种柔性机械手的结构示意图。

柔性机械手分把机构的结构设计与工作原理

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1到图6所示的一种柔性机械手分把机构,包括机械摆臂1和柔性机械手2,机械摆臂1是六轴机器人或叫六轴机械臂,在机械摆臂1的执行端可拆卸安装有柔性机械手2,柔性机械手2为可充放气的柔性抓取单元,机械摆臂1上具有充放气装置,充放气装置为常见的加压气泵或是压缩空气管,充放气装置的充气口与柔性机械手2上的充气口3密封对接,柔性机械手2上具有两个充气囊4,充气囊4之间存在距离,且充气囊4上具有若干小充气囊5,小充气囊5分布在充气囊4的外侧,相邻两小充气囊5之间存在间隙,柔性机械手2充气后小充气囊5膨胀之间相互挤压,致使柔性机械手2向中间位置弯曲,并压缩充气囊4之间的距离从而抓取大叶农作物的梗部,图1到图5所示的柔性机械手2上具有压紧块12,充气囊4固定在压紧块12的两侧,且充气囊4一前一后分布,柔性机械手2充气后两充气囊4的弯曲弧度相同,并处于同一中心线,两个充气囊4充气后抓取的大叶农作物处于该中心线位置,压紧块12朝向大叶农作物的方向上具有圆弧形槽口,该槽口和充气后的充气囊4组成一个闭合的圆形或椭圆形。

柔性机械手2为具有韧性材质制成的,如硅胶一类的韧性材料,柔性机械手充气后线内侧形变弯曲,抓取大叶农作物的梗部,放气后回弹复原,并松开大叶农作物的梗部,为了防止在抓取时弄死大叶农作物的梗部,压紧块12也为具有弹性材质制成的压紧块,如橡胶、硅胶等材料。

柔性机械手2在抓取大叶农作物的梗部后,机械摆臂1在一定范围内上下或左右摆动,将大叶农作物散开,充放气装置可以是连接压缩空气的压缩空气管,在和柔性机械手2的充气口3上安装电磁阀,通过电磁阀的开合实现柔性机械手2的充气和放气。

机械摆臂1的侧面还设置有输送平台6,输送平台6有适应机械摆臂1工作高度的支架7,支架7上安装有电机8、输送带9、上料电机10和上料输送带11,电机8驱动输送带9向机械摆臂1方向运动,上料电机10驱动上料输送带11运动,上料输送带11位于输送带9的运动前端,且两者之间存在间隔,上料电机10为步进电机,在机械摆臂1工作工位的或前或后故障时或其他突发状况时,上料电机10驱动上料输送带11反向转动,具体的电机8驱动输送带9向前转动,上料电机10驱动上料输送带11向后转动,两条输送带上的大叶农作物会堆积在两条输送带中间的间隙处,不会对整个生产系统造成二次损坏。

图6所示的柔性机械手2,是图1到图5中柔性机械手2的另一种结构,充气囊4垂直安装在底座上,底座用于和机械摆臂1可拆卸连接,卡接、螺丝固定或其他形式的连接都可以,每个充气囊4的末端和底座相连接的地方有两个通孔,即一个为进气口一个为出气孔,两个孔分别和机械摆臂1上的导管连接,与进气口相连导管的另一头连接压缩空气或是连接加压气泵,与出气口相连导管的另一头连接外界或是引导去室外,该柔性机械手2与图1到图5所示的柔性机械手2工作方式和原理相同,区别在于图6中的柔性机械手2上的充气囊4平行间隔设置,相对于图1到图5所示的柔性机械手2在抓取大叶农作物后稳定性差,在机械摆臂1高强度的抖动时容易发生散落。

为了增大柔性机械手2和大叶农作物梗部的摩擦系数,在与大叶农作物贴合的充气囊4上加工出凸点、突块或其他增大摩擦的部分。

如图2和图3所示,由人工或机械将成捆的大叶农作物放置在输送带9上,电机8驱动输送带9将成捆的大叶农作物往机械摆臂1方向运动,即向右侧移动,当大叶农作物到达机械摆臂1工作范围后,机械摆臂1驱动柔性机械手2上的充气囊4插入或伸入到大叶农作物的梗部,机械摆臂1上的充放气装置向柔性机械手2上的充气囊4和小充气囊5充气,小充气囊5在充气后相互膨胀挤压,至少充气囊4部分向内侧弯曲,夹紧大叶农作物的梗部,当大叶农作物的梗部被夹紧后,机械摆臂1抬升起大叶农作物,并在抬升的途中,或上下抖动或左右抖动,将大叶农作物抖动散开,同时将大叶农作物之间的杂物抖落,最后将抖散的大叶农作物移至上料输送带11的上方,机械摆臂1控制电磁阀放气,柔性机械手2回弹复位,使大叶农作物正好放置在上料输送带11上,上料输送带11由上料电机10驱动向前,将大叶农作物送入下一道工序;机械摆臂1和柔性机械手2的工作可以由人工就地或远程操作,也可以基于编程程序实现全自动无人操作。

专利发明人:征图新视(江苏)科技股份有限公司方志斌、王岩松、刘运奔、史文彬

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