本實(shí)用新型涉及一種適于禽蛋抓取的機(jī)械手，特別適用于禽蛋等非平整表面物料的柔性抓取。

背景技術(shù)：

禽蛋具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在食品行業(yè)和人們的日常生活中都具有很大的需求量。散養(yǎng)蛋由于營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，更是具有極大的市場(chǎng)需求。在散養(yǎng)蛋的養(yǎng)殖方式中，家禽在林間產(chǎn)蛋的位置不固定，且養(yǎng)殖面積大，禽蛋的拾取主要靠人工實(shí)現(xiàn)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，勞動(dòng)環(huán)境惡劣。在工廠生產(chǎn)中，捕獲禽蛋的方式是負(fù)壓吸取。但生產(chǎn)中禽蛋通常是在生產(chǎn)線上的特定位置捕獲，因此負(fù)壓吸盤(pán)只需沿某一特定路徑捕獲禽蛋，因此對(duì)禽蛋的定位精度無(wú)特別的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種適于禽蛋抓取的機(jī)械手，將禽蛋用夾爪抓取后同時(shí)用負(fù)壓吸附，實(shí)現(xiàn)禽蛋的柔性抓取并提高抓取可靠性、降低定位精度；以便配合漫游拾蛋機(jī)器人完成拾蛋工作，實(shí)現(xiàn)蛋品的自動(dòng)化收集。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種適于禽蛋抓取的機(jī)械手，包括導(dǎo)桿，導(dǎo)桿上同軸安裝有氣囊，氣囊上側(cè)與氣囊座相連接，氣囊下側(cè)與滑塊接觸，壓簧與導(dǎo)桿同軸安裝，壓簧位于滑塊下方；導(dǎo)桿上安裝有拉桿架、抓爪架，壓簧位于拉桿架、抓爪架之間；拉桿架與抓爪架之間活動(dòng)安裝有拉桿，抓爪架上活動(dòng)安裝有夾爪，夾爪末端設(shè)有蛋托。

所述氣囊座與氣囊以密封的氣體通路相連，氣囊座內(nèi)部開(kāi)有孔，以使得氣體得以通過(guò)。

所述氣囊座的內(nèi)徑向尺寸略大于氣囊充滿氣時(shí)的直徑，以保證氣囊在徑向有合適的運(yùn)動(dòng)空間。

所述氣囊座與導(dǎo)桿螺紋旋轉(zhuǎn)配合，通過(guò)螺紋調(diào)節(jié)氣囊座在導(dǎo)桿上的位置，可以控制夾爪的最大張開(kāi)角度。

所述壓簧的上、下端分別設(shè)有上彈簧座、下彈簧座并與之接觸。

所述導(dǎo)桿下端同軸安裝有吸盤(pán)座，多層吸盤(pán)安裝于吸盤(pán)座上。多層吸盤(pán)位于多個(gè)蛋托幾何中心的正上方。

所述拉桿架、拉桿、抓爪架、夾爪組成連桿機(jī)構(gòu)，夾爪的爪根與抓爪架鉸接，夾爪的爪頸與拉桿的末端鉸接，拉桿的首端鉸接于可隨滑塊一起滑動(dòng)的拉桿架上，拉桿架與滑塊通過(guò)螺釘固定連接。

所述拉桿為三個(gè)，所述夾爪為三個(gè)，三個(gè)拉桿、三個(gè)夾爪均以導(dǎo)桿為軸心，均勻分布安裝在拉桿架、抓爪架上。

所述蛋托為橡膠材料制成的柔性蛋托，其末端磨鈍處理，防止夾爪末端損傷蛋體。

所述氣囊連接血壓計(jì)充氣氣囊、或者微型氣泵。

本實(shí)用新型一種適于禽蛋抓取的機(jī)械手，技術(shù)效果如下：

1：為使得氣囊未充氣時(shí)，夾爪處于張開(kāi)狀態(tài)，采用彈簧使得滑塊在無(wú)氣囊的附加外壓力時(shí)處于上極限位置，處于該位置的滑塊通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)確保夾爪打開(kāi)。

2：氣囊座與導(dǎo)桿以螺紋旋轉(zhuǎn)連接，使得氣囊在軸向有且僅有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)被約束。螺紋的設(shè)計(jì)使得夾爪最大張開(kāi)角度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

3：多層吸盤(pán)的層數(shù)應(yīng)滿足夾爪閉合、蛋托捕獲禽蛋后，大多數(shù)禽蛋可以與吸盤(pán)相接觸。對(duì)于體積不滿足這一條件的禽蛋，可單獨(dú)使用夾爪對(duì)這類禽蛋實(shí)施抓取。同時(shí)，多層吸盤(pán)的層數(shù)也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更換，以滿足不同的工作需求。

4：負(fù)壓多層吸盤(pán):配合夾爪的使用。這種配合使得在禽蛋的抓取時(shí)，夾爪可以把位于其附近的禽蛋撥到夾爪的中心，進(jìn)而對(duì)禽蛋實(shí)施捕獲，這一特點(diǎn)使得禽蛋定位的精度可一定程度地降低。

5：多層吸盤(pán)末端與蛋托閉合時(shí)幾何中心的位置關(guān)系被合理設(shè)計(jì)，使得蛋體被多層吸盤(pán)吸附時(shí)，蛋體仍可部分與蛋托接觸，或蛋體踢開(kāi)蛋托的距離不足以使蛋體跌落時(shí)發(fā)生損傷

6：夾爪對(duì)蛋體的抓取作用可在無(wú)多層吸盤(pán)的狀態(tài)下獨(dú)立使用。獨(dú)立使用時(shí)，由于氣囊的氣體需求量很小，故可通過(guò)改進(jìn)血壓計(jì)充氣氣囊或微型氣泵對(duì)該氣囊充氣，避免使用笨重復(fù)雜的氣動(dòng)系統(tǒng)使得操作不靈活。

7：夾爪的設(shè)計(jì)使得機(jī)械手可以在無(wú)負(fù)壓吸盤(pán)的作用下，獨(dú)立地對(duì)禽蛋實(shí)施抓取。同時(shí)也使得體積較小的、不滿足負(fù)壓吸盤(pán)高度設(shè)計(jì)要求的這類無(wú)法被吸盤(pán)捕獲的禽蛋，可單獨(dú)地通過(guò)夾爪進(jìn)行抓取。這一特點(diǎn)擴(kuò)大了本實(shí)用新型的適用范圍。

8：本實(shí)用新型提供一種適于禽蛋抓取的機(jī)械手，作為漫游拾蛋機(jī)器人的末端執(zhí)行器，體積較小，可安全地對(duì)禽蛋實(shí)現(xiàn)柔性抓取，且?jiàn)A爪的設(shè)計(jì)可降低對(duì)散養(yǎng)蛋的定位精度，提高了抓取的可靠性。本實(shí)用新型可配合漫游拾蛋機(jī)器人使用，實(shí)現(xiàn)散養(yǎng)蛋的自動(dòng)抓取。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的夾爪張開(kāi)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型的夾爪閉合的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本實(shí)用新型的氣囊與氣囊座的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型的夾爪末端蛋托的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本實(shí)用新型的氣動(dòng)系統(tǒng)主要部分的示意圖。

圖6是本實(shí)用新型的三位三通電磁閥控制氣囊充氣的示意圖。

圖7是本實(shí)用新型的三位三通電磁閥控制氣囊放氣的示意圖。

圖8是本實(shí)用新型的三位三通電磁閥控制氣囊保持的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1～圖4所示，

導(dǎo)桿1上安裝有拉桿架8、抓爪架9，壓簧10位于拉桿架8、抓爪架9之間。

拉桿架8與抓爪架9之間活動(dòng)安裝有拉桿5，抓爪架9上活動(dòng)安裝有夾爪6，夾爪6末端設(shè)有蛋托7。

所述氣囊座3與氣囊4以密封的氣體通路相連，氣囊座3內(nèi)部開(kāi)有孔，以使得氣體得以通過(guò)。

所述氣囊座3的徑向尺寸略大于氣囊4充滿氣時(shí)的直徑，以保證氣囊4在徑向有合適的運(yùn)動(dòng)空間。

所述氣囊座3與導(dǎo)桿1螺紋旋轉(zhuǎn)配合，通過(guò)螺紋調(diào)節(jié)氣囊座3在導(dǎo)桿1上的位置，可以控制夾爪6的最大張開(kāi)角度。

所述壓簧10的上、下端分別設(shè)有上彈簧座11、下彈簧座11’并與之接觸。

所述導(dǎo)桿1下端同軸安裝有吸盤(pán)座12，多層吸盤(pán)13安裝于吸盤(pán)座12上。多層吸盤(pán)13位于多個(gè)蛋托7幾何中心的正上方。

所述拉桿架8、拉桿5、抓爪架9、夾爪6組成連桿機(jī)構(gòu)，夾爪6的爪根與抓爪架9鉸接，夾爪6的爪頸與拉桿5的末端鉸接，拉桿5的首端鉸接于可隨滑塊2一起滑動(dòng)的拉桿架8上，拉桿架8與滑塊2通過(guò)螺釘固定連接。

所述拉桿5為三個(gè)，所述夾爪6為三個(gè)，三個(gè)拉桿、三個(gè)夾爪均以導(dǎo)桿1為軸心，均勻分布安裝在拉桿架8、抓爪架9上。

所述蛋托7為橡膠材料制成的柔性蛋托，其末端磨鈍處理，防止夾爪末端損傷蛋體。

所述氣囊4連接血壓計(jì)重氣充氣氣囊、或者微型氣泵。

[pl1] 氣囊4未充氣時(shí)，壓簧10處于初始位置，滑塊2處于上極限位置，夾爪6處于打開(kāi)狀態(tài)；氣囊4充氣后，其一端的運(yùn)動(dòng)被氣囊座3限制，另一端的運(yùn)動(dòng)未被限制，從而帶動(dòng)滑塊2向下運(yùn)動(dòng)并壓縮壓簧10；當(dāng)氣囊4充氣到最大形變后，滑塊2處于下極限位置?；瑝K2的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)拉桿5的擺動(dòng)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾爪6的開(kāi)合。之后，氣囊4放氣，壓簧10所受的附加壓力消失，壓簧10自動(dòng)回復(fù)初始位置，夾爪6隨之打開(kāi)。

即：壓簧10使得氣囊4不充氣時(shí)，自動(dòng)限制滑塊2處于上極限位置；在氣囊4不充氣時(shí)，自動(dòng)限制夾爪6處于打開(kāi)狀態(tài)。

實(shí)施步驟：

本實(shí)用新型作為漫游拾蛋機(jī)器人的末端執(zhí)行器，可配合其完成蛋品的自動(dòng)化收集。當(dāng)機(jī)器人發(fā)現(xiàn)蛋品后，機(jī)械臂將末端執(zhí)行器，即本實(shí)用新型的機(jī)械手，送至蛋品所在的位置附近。在這一過(guò)程中，電磁閥不開(kāi)啟，氣囊4未充氣，夾爪6處于打開(kāi)狀態(tài)，如圖1所示。

當(dāng)機(jī)械手到達(dá)指定位置后，電磁閥動(dòng)作，使得氣囊4的一端受到氣囊座3的約束而無(wú)法運(yùn)動(dòng)，因此另一端帶動(dòng)滑塊2和其上固連的拉桿架8運(yùn)動(dòng)并壓[pl2] 簧10。拉桿5通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾爪6緩緩閉合，如圖2所示。在夾爪6開(kāi)始閉合時(shí)，夾爪6將位于其附近的禽蛋撥向3個(gè)均布夾爪的幾何中心；然后夾爪6繼續(xù)閉合，將禽蛋拾起。與此同時(shí)，禽蛋在拾起的過(guò)程中被呈負(fù)壓的多層吸盤(pán)13捕獲，從而使得蛋體在蛋托7和吸盤(pán)的雙重保護(hù)下拾起。之后，本實(shí)用新型所述機(jī)械手配合漫游拾蛋機(jī)器人上的機(jī)械臂，安全地完成禽蛋的一系列運(yùn)輸動(dòng)作。

當(dāng)?shù)捌返竭_(dá)指定位置后，首先，電磁閥動(dòng)作，使得氣囊4中的氣體保持。之后，氣動(dòng)系統(tǒng)停止工作（氣流停止通入），禽蛋失去多層吸盤(pán)13的吸附，落入蛋托7中。但由于電磁閥的作用，氣囊4中的氣體仍然存在，同時(shí)滑塊2的位置也繼續(xù)保持，即機(jī)械手繼續(xù)保持閉合狀態(tài)不變。又由于多層吸盤(pán)13末端與蛋托7閉合時(shí)的位置關(guān)系被合理設(shè)計(jì)，且蛋托7采用彈性材料，因此可以保證蛋體在失去負(fù)壓吸附后不發(fā)生跌落。

最后，電磁閥動(dòng)作使得氣囊4中的氣體排出，壓簧10上的附加壓力釋放，壓簧10回復(fù)初始狀態(tài)，壓簧10帶動(dòng)滑塊2向上極限位置運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾爪6的打開(kāi)。與此同時(shí)，蛋體被無(wú)損地放置于指定的收集裝置中，從而順利地完成整個(gè)抓取的過(guò)程。

作為本實(shí)用新型中夾爪6的開(kāi)合以及吸盤(pán)13吸附的動(dòng)力來(lái)源，本實(shí)用新型的氣動(dòng)系統(tǒng)主要部分的結(jié)構(gòu)如圖5所示。壓縮氣體從進(jìn)氣口14進(jìn)入真空發(fā)生裝置，并在真空發(fā)生口15處產(chǎn)生真空，真空發(fā)生口15與吸盤(pán)座12相連，使得在內(nèi)外壓力差的作用下在吸盤(pán)13末端產(chǎn)生吸附力。排氣口16與電磁閥的B口相連，從排氣口16排出的氣體用于氣囊4的充氣。電磁閥的A口與氣囊4的進(jìn)氣口相連，電磁閥C口接外界空氣，使得氣囊實(shí)現(xiàn)放氣。氣囊充氣和氣囊放氣時(shí)電磁閥的工作狀態(tài)分別如圖6、圖7所示。

進(jìn)一步來(lái)描述，氣囊4所在的氣體通路在整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)中為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，且三位三通電磁閥控制氣囊4處于充氣，放氣，保持三種狀態(tài)。如圖6所示，電磁閥的A口接圖3中氣囊座3上的進(jìn)氣口3-1，B口與圖5中的排氣口16相接，C口與外界空氣相連。當(dāng)該電磁閥左線圈通電時(shí)，AB口通而AC口閉，氣囊4充氣；當(dāng)該電磁閥右線圈通電時(shí)，AC口通而AB口閉，氣囊4放氣。當(dāng)左、右電磁鐵均斷電時(shí)，AB口和AC口均閉合，氣囊4中的氣體保持。由于該型電磁鐵可實(shí)現(xiàn)氣體的保持，且氣囊4所在氣體通路并聯(lián)在氣動(dòng)系統(tǒng)中，故當(dāng)圖5中的進(jìn)氣口14停止供氣后，氣囊4中的氣體得以繼續(xù)保持，夾爪6繼續(xù)保持閉合狀態(tài)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)吸盤(pán)先卸料，夾爪6后卸料的時(shí)序動(dòng)作。即當(dāng)圖5中的進(jìn)氣口14停止供氣、吸盤(pán)卸料后，氣囊4中的氣體得以繼續(xù)保持，卡爪6繼續(xù)保持閉合狀態(tài)。