基于并联机械手的球形水果自动装箱机械及操作方法与流程

本发明涉及一种装箱机械，尤其是一种可以同时进行多种球形水果定量装箱的机械及操作方法。

背景技术：

随着电子商务的惊人发展，网购买水果因其方便、快捷、实惠、新潮等诸多优势，成为一种趋势，但由于客户购买需求都不一样，导致了一个包装箱中需要哪种水果，该种水果需要多少数量，都无法统一，如果采用传统手工装箱的方式，网店人员的工作量将剧增。不仅购买水果的网店会遇到上述问题，其它行业中，也会遇到不同物品混合装箱的工作，如何省时省力地完成类似工作，是需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种基于并联机械手的球形水果自动装箱机械，旨在实现对多种水果混合定量装箱，满足客户个性化购买需求。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：基于并联机械手的球形水果自动装箱机械，它包括箱子输送平台，所述箱子输送平台的两侧面设置有多个水果供给装置，所述箱子输送平台上放置有箱子，所述箱子输送平台的顶部通过门型支架安装有并联机械手，所述并联机械手与水果供给装置相配合实现多种球形水果的混合装箱，所述箱子输送平台、水果供给装置和并联机械手同时与电控系统硬件部分相连。

所述箱子输送平台包括框架，所述框架上安装有两个滚筒，所述滚筒上安装有输送带，所述输送带两侧的框架上安装有护边栏，在框架上还安装有门型支架，所述门型支架的竖直杆上固定有用于安装CCD条形码扫描仪的支架。

所述水果供给装置包括供给装置支架，所述供给装置支架上固定有侧板，所述供给装置支架之间安装有传动轴，所述传动轴通过直流电机驱动，所述传动轴上安装有链轮，所述链轮与双排链条构成链轮链条传动配合，所述双排链条之间安装有X型锥筒，所述双排链条的末端设置有抓取平台。

所述并联机械手由并联机械臂和机械爪组成；

所述并联机械臂包括静平台、臂部舵机、主动臂、关节轴承、从动臂和动平台，所述静平台安装在箱子输送平台上的框架上，所述静平台的末端安装有臂部舵机，所述臂部舵机上铰接有主动臂，所述主动臂的末端通过关节轴承铰接有从动臂，所述从动臂的末端安装有动平台。

所述机械爪包括腕部舵机，所述腕部舵机安装于动平台的底部，所述动平台通过螺栓与下底板固定相连，所述下底板上铰接有爪子，所述爪子的侧壁通过连杆与滑块体铰接，所述滑块体内部嵌套有直线轴承，所述直线轴承与滑杆相配合，所述腕部舵机通过舵机摆杆和摇杆带动直线轴承和滑块体在与下底板固连的滑杆上滑动，并由此带动爪子夹紧或张开。

所述电控系统硬件部分包括单片微控制板、CCD条形码扫描仪、压力传感器、无线数传、电机驱动板和开关电源；所述单片微控制板为电控系统的智能核心，所述CCD条形码扫描仪用于获取贴于箱子外侧的快递单单号，所述压力传感器用于反馈爪子抓取水果的夹力，所述无线数传用于与上位机进行信息交换，所述电机驱动板用于控制和驱动直流电机，所述开关电源用于把220V交流电稳压成24V和5V的直流电，为电控系统各硬件提供电源。

所述软件部分包括订单管理软件，其界面分为三部分，包快显示区、控制区和录入区；所述录入区，用于把订单信息录入并保存于数据库中，所述控制区用于启动或停止水果自动装箱机械的运行，所述显示区用于显示水果自动装箱机械工作状态和参数；上位机订单管理软件接受到下位机单片微控制板发送的快递单号信息后，在数据库中查找并匹配，之后将快递单号对应控制参数发送给下位机，下位机会根据参数自动控制装箱机械完成水果混合装箱的工作。

采用任意一项球形水果自动装箱机械的操作方法，它包括以下步骤：

S1：首先将填好信息的快递单贴于箱子外侧表面，并将箱子放置于箱子放置平台的输送带一端，手推箱子向前移动；

S2：当箱子上的快递单经过条形码扫描仪时，扫描仪会自动获取订单号，并将订单号采集到单片微控制板，控制板将单号上传上位机，订单管理软件通过查询处理，把订单单号对应控制参数返回给下位机单片微控制板。

S3：单片微控制板收到控制参数后，将控制相应的水果供给装置运作，将水果运送到抓取平台上，接着并联机械手到指定水果供果装置的抓取平台上抓取水果，装入箱子内部由程序规划好的位置处。

S4：水果按订单要求装箱后，手推箱子继续向前移动，在输送带的另一端，把箱子取出。

本发明有如下有益效果：

1、上述的基于并联机械手的球形水果自动装箱机械，它由箱子输送平台，水果供给装置，并联机械手三大部分组成；水果供给装置布置在并联机械手两侧，可以按需求布置装置1到4个，供给不同种类的水果；箱子输送平台承载箱子并辅助箱子前后推送，箱子输送平台的上方安装有并联机械手；水果供给装置可以把杂乱的水果分离开来，逐个输送至其抓取平台，并联机械手从各水果供给装置的抓取平台上抓取水果，装入箱子内部由程序规划好的位置处。

2、上述箱子放置平台包括安装于铝型材框架的输送带，用于支撑和传动输送带的两个滚筒，安装于输送带两侧的护边栏，以及用于安装CCD条形码扫描仪的支架。

3、上述水果供给装置包括侧板和铝型材框架，它们构成机体结构，上述水果供给装置还包括多个X型锥筒、双排链条和抓取平台，X型锥筒按一定间距安装在双排链条上，双排链条由电机经过传动轴，链轮驱动运行，水果依托X型锥筒由装置底部往上输送达到抓取平台。

4、上述并联机械手由并联机械臂和机械爪组成。并联机械臂由静平台、臂部舵机、主动臂、关节轴承、从动臂和动平台组成，静平台安装于铝型材框架上，三个臂部舵机各自转动相应的角度，就会通过由主动臂，关节轴承，从动臂形成的连杆机构，带动动平台，使其处于一定空间范围内不同工作位置。机械爪包括腕部舵机、舵机摆杆、摇杆、滑块体、直线轴承、滑杆、连杆、下底板和爪子，所述腕部舵机有三个，它们安装于动平台，动平台通过螺栓与下底板固连，爪子一端与下底板铰接，另一端又通过连杆与滑块体铰接,直线轴承嵌入在滑块体中并与滑杆相配合，腕部舵机通过舵机摆杆和摇杆带动直线轴承和滑块体在与下底板固连的滑杆上滑动，并由此带动爪子夹紧或张开。

5、该水果自动装箱机械的电控系统硬件部分包括单片微控制板、CCD条形码扫描仪、压力传感器、无线数传、电机驱动板、开关电源。单片微控制板为电控系统的智能核心，CCD条形码扫描仪用于获取贴于箱子外侧的快递单单号，压力传感器用于反馈爪子抓取水果的夹力，无线数传用于与上位机进行信息交换，电机驱动板用于控制和驱动水果供给装置上的直流电机运转，开关电源用于把220V交流电稳压成24V和5V的直流电，为电控系统各硬件提供电源。电控系统软件部分为订单管理软件，其界面分为三部分，包快显示区，控制区，录入区。客户下单后，经录入区把订单信息录入并保存于数据库中，订单管理软件接受到下位机单片微控制板发送的快递单号信息后，在数据库中查找匹配，之后将快递单号对应控制参数发送给下位机，下位机会根据参数自动控制装箱机械完成水果混合装箱工作。

6、本发明可以实现对于不同种类球形水果和不同配置量水果的自动装箱工作，这不仅满足顾客个性化的购买需求，而且也方便物流运输。本发明能够节省人力和财力，应用到其它自动化生产线上，也具有较强的推广应用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的箱子输送平台结构图。

图3为本发明的水果供给装置结构图。

图4为本发明的并联机械手的并联机械臂结构图。

图5为本发明的并联机械手的机械爪结构图。

图6为订单管理软件的人机界面。

图中：箱子输送平台10、水果供给装置20、箱子30、并联机械手40；

输送带101、滚筒102、框架103、护边栏104、支架105；

直流电机201、供给装置支架202、侧板203、X型锥筒204、双排链条205、链轮206、传动轴207、水果208、抓取平台209；

静平台401、臂部舵机402、主动臂403、关节轴承404、从动臂405、动平台406、腕部舵机407、下底板408、爪子409、连杆410、摇杆411、舵机摆杆412、滑块体413、滑杆414、直线轴承415。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

如图1-6，基于并联机械手的球形水果自动装箱机械，它包括箱子输送平台10，所述箱子输送平台10的两侧面设置有多个水果供给装置20，所述箱子输送平台10上放置有箱子30，所述箱子输送平台10的顶部通过门型支架安装有并联机械手40，所述并联机械手40与水果供给装置20相配合实现多种球形水果的混合装箱，所述箱子输送平台10、水果供给装置20和并联机械手40同时与电控系统硬件部分相连。

进一步的，所述箱子输送平台10包括框架103，所述框架103上安装有两个滚筒102，所述滚筒102上安装有输送带101，所述输送带101两侧的框架103上安装有护边栏104，在框架103上还安装有门型支架，所述门型支架的竖直杆上固定有用于安装CCD条形码扫描仪的支架105。

进一步的，所述水果供给装置20包括供给装置支架202，所述供给装置支架202上固定有侧板203，所述供给装置支架202之间安装有传动轴207，所述传动轴207通过直流电机201驱动，所述传动轴207上安装有链轮206，所述链轮206与双排链条205构成链轮链条传动配合，所述双排链条205之间安装有X型锥筒204，所述双排链条205的末端设置有抓取平台209。

进一步的，所述并联机械手40由并联机械臂和机械爪组成；

进一步的，所述并联机械臂包括静平台401、臂部舵机402、主动臂403、关节轴承404、从动臂405和动平台406，所述静平台401安装在箱子输送平台10上的框架103上，所述静平台401的末端安装有臂部舵机402，所述臂部舵机402上铰接有主动臂403，所述主动臂403的末端通过关节轴承404铰接有从动臂405，所述从动臂405的末端安装有动平台406。

进一步的，所述机械爪包括腕部舵机407，所述腕部舵机407安装于动平台406的底部，所述动平台406通过螺栓与下底板408固定相连，所述下底板408上铰接有爪子409，所述爪子409的侧壁通过连杆410与滑块体413铰接，所述滑块体413内部嵌套有直线轴承415，所述直线轴承415与滑杆414相配合，所述腕部舵机407通过舵机摆杆412和摇杆411带动直线轴承415和滑块体413在与下底板408固连的滑杆414上滑动，并由此带动爪子409夹紧或张开。

进一步的，所述电控系统硬件部分包括单片微控制板、CCD条形码扫描仪、压力传感器、无线数传、电机驱动板和开关电源；所述单片微控制板为电控系统的智能核心，所述CCD条形码扫描仪用于获取贴于箱子30外侧的快递单单号，所述压力传感器用于反馈爪子409抓取水果的夹力，所述无线数传用于与上位机进行信息交换，所述电机驱动板用于控制和驱动直流电机201，所述开关电源用于把220V交流电稳压成24V和5V的直流电，为电控系统各硬件提供电源。

进一步的，所述软件部分包括订单管理软件，其界面分为三部分，包快显示区、控制区和录入区；所述录入区，用于把订单信息录入并保存于数据库中，所述控制区用于启动或停止水果自动装箱机械的运行，所述显示区用于显示水果自动装箱机械工作状态和参数；上位机订单管理软件接受到下位机单片微控制板发送的快递单号信息后，在数据库中查找并匹配，之后将快递单号对应控制参数发送给下位机，下位机会根据参数自动控制装箱机械完成水果混合装箱的工作。

本发明具体工作过程为：

1、首先将填好信息的快递单贴于箱子外侧表面，并将箱子放置于箱子放置平台10的输送带101一端，手推箱子向前移动；

2、当箱子上的快递单经过条形码扫描仪时，扫描仪会自动获取订单号，并将订单号采集到单片微控制板，控制板将单号上传上位机，订单管理软件通过查询处理，把订单单号对应控制参数返回给下位机单片微控制板。

3、单片微控制板收到控制参数后，将控制相应的水果供给装置20运作，将水果运送到抓取平台209上，接着并联机械手40到指定水果供果装置20的抓取平台209上抓取水果，装入箱子内部由程序规划好的位置处。

4、水果按订单要求装箱后，手推箱子继续向前移动，在输送带101的另一端，把箱子取出。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。