[发明专利]一种容让式水果抓取机械手及方法

说明书

本发明公开一种容让式水果抓取机械手及方法，机械手包括动力驱动机构、摆杆机构和至少两个夹爪，每个夹爪的一端设有一个爪座，且各夹爪通过爪座连接一组摆杆机构，各组摆杆机构共同连接至动力驱动机构；各爪座中还设有扭簧，扭簧的一端压紧于爪座内，扭簧的另一端压紧于夹爪侧壁。其方法是当需要抓取水果时，先由动力驱动机构提供动力，驱动摆杆机构带动夹爪张开，当水果进入各夹爪之间形成的内腔后，动力驱动机构驱动摆杆机构带动夹爪合拢，形成抓取状态；然后，在夹爪压合水果表面后，夹爪克服扭簧的压力而向外摆动，做出容让动作，使各夹爪之间形成的内腔自适应水果外径，并通过扭簧的压力夹紧水果。本发明可实现水果抓取时的自适应夹持。

技术领域

本发明涉及水果自动分拣包装技术领域，特别涉及一种容让式水果抓取机械手及方法。

背景技术

目前，在水果包装生产线中，一些按个数进行整齐装填的精品水果包装，基本上还是采取人工作业。由于水果按等级规格包装，因此包装前需要进行分级处理，以保证单果的大小或重量基本一致。但是，即使经过严格的分级，单个水果的外形尺寸之间也会存在一定的差异，不可能如工业产品般精确。若采用常规的夹持式机械手抓取水果，容易出现夹持不稳或夹持过紧而损伤水果的现象，为避免伤果现象，则需要在机械手的工作过程通过频繁调节其夹紧力来适应水果，容易造成系统运算复杂和工作效率低下，设备开发成本过高。况且，目前应用在生产线的工业机械手，基本上都是针对大批量生产的同规格的产品，因此基本上采取开合度和夹紧力固定的设计。这一类机械手难以适应水果的夹持。

另外，对于表皮嫩薄的椭圆状水果，因其具有方向性，机械手一般应按水果横截面(即短轴截面)方向夹持，才能稳定抓取。因此，机械手工作时的位姿应与水果运行时的位置状态相适应。

采用机械手对该类椭圆形水果进行抓取时，不但需要方向调整合适，使夹爪按水果横截面夹持，还需要在一定范围能适应其外形差异，无需调节夹持力即可实现柔性夹持。

因此，为了解决上述问题，针对椭圆状水果，急需开发一种可实现自动定向排列的抓取设备及其配套的抓取机械手等装置，以较好地适应市场需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种容让式水果抓取机械手，该机械手的夹爪具备柔性功能，可实现水果抓取时的自适应夹持。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述机械手实现的容让式水果抓取方法。

本发明的技术方案为：一种容让式水果抓取机械手，包括动力驱动机构、摆杆机构和至少两个夹爪，每个夹爪的一端设有一个爪座，且各夹爪通过爪座对应连接一组摆杆机构，各组摆杆机构共同连接至动力驱动机构；各爪座中还设有扭簧，扭簧的一端压紧于爪座内，扭簧的另一端压紧于夹爪侧壁，夹爪的一端通过铰接轴与爪座铰接，扭簧套设于铰接轴上。其中，动力驱动机构作为主要的动力源，通过摆杆机构的传动，带动各夹爪实现大幅度的张开或合拢动作；而爪座与夹爪之间所设的扭簧，当水果直径较大时，水果会推动夹爪克服扭簧压力向外摆动，当水果直径较小时，在扭簧的压力作用下各夹爪会向内摆动抱紧水果表面，因此，通过扭簧的设置，可以实现各夹爪形成的夹持内腔尺寸与水果的实际尺寸自适应，实现夹爪摆动幅度的微调节，从而避免频繁调整动力驱动机构中驱动电机的转角。

所述夹爪为刚性结构的弧形弯爪，夹爪的上端设有销孔，爪座的下部设有凹槽，夹爪的销孔处通过铰接轴安装于爪座的凹槽中。由此，夹爪可相对于爪座进行摆动，但铰接轴上所套装的扭簧会使夹爪和爪座相互间处于压紧状态，因此，当夹爪绕铰接轴向外摆动时，需要克服扭簧的压力。

所述各爪座中，至少一个爪座的凹槽内还设有传感器，扭簧位于爪座内的一端压紧于传感器上。将扭簧一端的压杆压紧于传感器的受力面，可通过传感器实时检测夹爪向外摆动过程中所克服的扭簧压力，便于确定夹爪的摆动幅度是否超出设定范围，进而是否需要调整动力驱动机构中驱动电机的转角，以适应水果的尺寸。