一种禽蛋运输和包装机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种禽蛋运输和包装机器人；禽蛋运输自动定位和包装机器人包括禽蛋运输装置、震动矫正装置、禽蛋包装并联机器人、禽蛋自动包装机器人控制系统。所述的禽蛋运输装置用于收集、存放和传送禽蛋；所述的震动矫正装置用于使传送带上的禽蛋由无序布置状态变成有序布置状态；所述的禽蛋包装并联机器人用于禽蛋的捡拾及装盘；所述的禽蛋自动包装机器人控制系统用于禽蛋坐标的定位控制及并联机器人动作的控制。本实用新型采用具有定位功能的禽蛋传送带和具有禽蛋捡拾、旋转和定点放置功能的并联机器人及其末端执行器，保证定位精度的同时降低了成本，实现了禽类养殖场自动集蛋装盘包装的操作。
【专利说明】一种禽蛋运输和包装机器人【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种禽蛋运输和包装机器人，尤其是涉及一种禽蛋运输自动定位和包装机器人及其控制方法，属于禽蛋收集包装领域。
【背景技术】
[0002]随着农业高新科技的应用和推广，农业机器人已逐步进入到农业生产领域中。禽蛋是人们日常生活中的必需品，国内中小型养鸡场大多是人工捡蛋，人工包装以便运输，这样既浪费时间又浪费劳动力；大型养鸡场配备有流水线式的自动集蛋设备，但是自动集蛋设备也只是实现了半自动化。并联机器人以精度高、运动加速度大，动作周期短著称，并联机器人应用于禽蛋自动包装流水线能够提高劳动生产率，降低人工成本，从而提高经济效益。但是，由于并联机器人需要确定捡拾目标的位置信息，一般需要使用机器视觉技术用于包装产品的定位，所以成本较高，控制较为复杂，既增加了机器视觉的成本，也加重了控制器的负荷，提高了控制系统的成本，致使整机成本高昂，影响了其推广应用。因此需要发明一种低成本的禽蛋自动包装机器人，既能实现自动集蛋装盘，又能具有较低成本。
【发明内容】
[0003]针对上述不足，本实用新型提供了一种禽蛋运输和包装机器人。
[0004]一种禽蛋运输自动定位和包装机器人，包括禽蛋运输装置、震动矫正装置、禽蛋包装并联机器人和禽蛋自动包装机器人控制系统。所述的禽蛋运输装置用于收集、存放和传送禽蛋；所述的震动矫正装置用于使传送带上的禽蛋由无序布置状态变成有序布置状态；所述的禽蛋包装并联机器人用于禽蛋的捡拾及装盘；所述的禽蛋自动包装机器人控制系统用于禽蛋坐标的定位控制及并联机器人动作的控制。
[0005]所述的禽蛋运输装置由集蛋槽传送带、带有光电编码器的驱动滚筒、从动滚筒、伺服电机和传送带压紧装置组成。所述的集蛋槽传送带表面由硅胶材料制成，在集蛋槽传送带表面的宽度和长度方向分成多个矩形硅胶槽，每个矩形硅胶槽形成底部为圆弧型的空腔集蛋槽，并在宽度方向由弧状结构槽脊分割，在长度方向由直线状结构槽脊分成多行，每格集蛋槽槽深为禽蛋宽度的一半，槽宽略大于禽蛋的宽度，槽长略大于禽蛋的长度，相邻集蛋槽的宽度方向设有一开缝，目的是防止传送带绕过驱动滚筒时表面的硅胶槽被拉断；集蛋槽传送带套在带有光电编码器的驱动滚筒和从动滚筒上，带有光电编码器的驱动滚筒由伺服电机驱动，配合光电编码器，保证集蛋槽传送带以高精度稳定匀速运动。所述的传送带压紧装置安装在集蛋槽传送带中段，由压紧从动滚筒和多个压紧从动轮组成；所述的压紧从动滚筒位于集蛋槽传送带下表面，其宽度稍大于集蛋槽传送带的宽度；多个压紧从动轮并排安装在与压紧从动滚筒对应的集蛋槽传送带上表面的直线状结构槽脊上；压紧从动滚筒与压紧从动轮上下对齐压紧集蛋槽传送带，防止捡蛋区的传送带受到震动矫正装置的影响而震动。所述的传送带压紧装置将禽蛋运输装置分为两个区域，即矫正区和捡蛋区。所述的矫正区用于将传送带上的禽蛋填入矩形穴格中；所述的捡蛋区用于捡拾禽蛋并放置到蛋托盘中。
[0006]所述的震动矫正装置由弹簧、敲打部件和脉冲电磁铁组成。多个震动矫正装置等距安装在所述的矫正区集蛋槽传送带下面。所述的敲打部件下面安装有弹簧和脉冲电磁铁；所述的敲打部件为钢制材料上垂直均匀设有齿状物组成；齿状物为橡胶材料；齿状物用于敲打集蛋槽传送带底部；脉冲电磁铁按一定频率吸引、释放敲打部件，敲打部件靠弹簧向上的弹力敲打集蛋槽传送带底部。收集到集蛋槽传送带上的禽蛋呈随机分布，经过矫正区的震动后，大部分禽蛋会落入集蛋槽中。禽蛋一旦落入集蛋槽中就成为最稳定的状态，并保持同一方向排列，由集蛋槽传送带运输至捡蛋区。
[0007]所述的禽蛋包装并联机器人包括伺服电机、主动臂、从动臂、末端执行器、二位三通阀和气泵。禽蛋包装并联机器人位于捡蛋区集蛋槽传送带内侧；所述的伺服电机用于驱动禽蛋包装并联机器人主动臂；所述的末端执行器由舵机和真空吸盘组成，舵机用于控制真空吸盘，使其可以向上旋转90度，以达到将禽蛋竖直放入禽蛋托盘的目的，而真空吸盘用于吸起禽蛋；所述的二位三通阀通过气管分别与真空吸盘和气泵相接，用于控制真空吸盘抽气的通断；所述的气泵为真空吸盘吸起禽蛋提供动力。
[0008]所述的禽蛋自动包装机器人控制系统由PC控制器、基于PC的运动控制卡、伺服电机驱动器、继电器和多个接近传感器组成。所述的PC控制器用于接收接近传感器传来的信号、禽蛋坐标的计算和执行程序；所述的基于PC的运动控制卡嵌入在PC控制器中，用于控制禽蛋包装并联机器人伺服电机运动的角度及速度；所述的伺服电机驱动器用于驱动禽蛋包装并联机器人伺服电机运动；所述的继电器用于控制禽蛋包装并联机器人二位三通阀的变位；所述的接近传感器竖直安装在沿集蛋槽传送带前进方向每列集蛋槽的正上方，接近传感器个数与集蛋槽的列数相同，接近传感器具体为电容式接近传感器，用于感应非金属材料，本实用新型中用于感应禽蛋的有无。
[0009]本实用新型的一种禽蛋运输自动定位和包装机器人的工作流程为:
[0010]I)在养殖场每排笼子的集蛋铁网上面铺设普通传送带，传送带将禽蛋收集并拉出，经过冲洗，然后将所有的禽蛋整合到集蛋槽传送带上；
[0011]2)禽蛋运输装置分为矫正区和捡蛋区，矫正区的传送带下面安装若干震动矫正装置，目的是让禽蛋落入集蛋槽传送带上面的硅胶槽中，使禽蛋由无序变为有序；
[0012]3)捡蛋区之前有传送带压紧装置，目的是防止矫正震动时对捡蛋区传送带的影响；
[0013]4)进入捡蛋区后，接近传感器会感应到传送带上的禽蛋阵列，PC控制器接收信号并计算出每个禽蛋实时坐标；基于PC的运动控制卡控制伺服电机驱动器，驱动器驱动并联机器人的伺服电机运动，并联机器人末端真空吸盘便会追踪禽蛋并最终吸起；同时舵机控制真空吸盘向上旋转90度，使禽蛋竖直；并联机器人将禽蛋转移到禽蛋托盘上空时，继电器动作，二位三通阀变位，气泵与大气导通，禽蛋落入禽蛋托盘，从而实现禽蛋生产到装盘包装的自动化过程。
[0014]本实用新型的一种禽蛋自动包装机器人的有益效果是:
[0015]I)采用具有禽蛋定位功能的传送带，免去了机器视觉定位的复杂系统，降低了成本，定位精度没有降低；
[0016]2)采用具有定位功能的禽蛋传送带和具有禽蛋捡拾、旋转和定点放置功能的并联机器人及其末端执行器，实现了禽类养殖场自动集蛋装盘包装的操作；
[0017]3)本实用新型简单实用，易操作，降低了工人成本以及生产费用，提高了劳动生产率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是禽蛋自动包装机器人总体示意图。
[0019]图2是集蛋槽传送带示意图。
[0020]图3是传送带压紧装置示意图。
[0021]图4是震动矫正装置示意图。
[0022]图5是禽蛋坐标定位装置及定位方法示意图。
[0023]图6是检测禽蛋生成矩阵示意图。
[0024]图7是禽蛋包装并联机器人末端执行器示意图。
[0025]图8是禽蛋自动包装机器人及控制系统示意图。
[0026]图中:1带有光电编码器的驱动滚筒、2集蛋槽传送带、3从动滚筒、4震动矫正装置、5压紧从动滚筒、6压紧从动轮、7接近传感器、8禽蛋包装并联机器人、9禽蛋托盘、10弹簧、11敲打部件、12脉冲电磁铁、13禽蛋、14传送带剖面图、15接近传感器俯视示意图、16传送带俯视示意图、17硅胶真空吸盘、18吸盘抽气孔、19舵机
【具体实施方式】
[0027]结合附图对本实用新型作详细说明。
[0028]所述的禽蛋运输装置如图1所示，由集蛋槽传送带2、带有光电编码器的驱动滚筒
1、从动滚筒3、伺服电机和传送带压紧装置组成。所述的集蛋槽传送带如图2所示，表面由硅胶材料制成，在传送带表面的宽度和长度方向分成多个矩形硅胶槽，每个矩形硅胶槽形成底部为圆弧型的空腔集蛋槽，并在宽度方向由弧状结构槽脊分割，在长度方向由直线状结构槽脊分成多行，每格集蛋槽槽深为禽蛋宽度的一半，槽宽略大于禽蛋的宽度，槽长略大于禽蛋的长度，相邻集蛋槽的宽度方向设有一开缝，目的是防止传送带绕过驱动滚筒时表面的硅胶槽被拉断；集蛋槽传送带套在带有光电编码器的驱动滚筒和从动滚筒上，带有光电编码器的驱动滚筒由伺服电机驱动，配合光电编码器，保证集蛋槽传送带以高精度稳定匀速运动。所述的传送带压紧装置如图3所示，安装在集蛋槽传送带中段，由压紧从动滚筒5和多个压紧从动轮6组成；所述的压紧从动滚筒位于集蛋槽传送带下表面，其宽度稍大于集蛋槽传送带的宽度；多个压紧从动轮并排安装在与压紧从动滚筒对应的集蛋槽传送带上表面的直线状结构槽脊上；压紧从动滚筒与压紧从动轮上下对齐压紧集蛋槽传送带，防止捡蛋区的传送带受到震动矫正装置的影响而震动。所述的传送带压紧装置将禽蛋运输装置分为两个区域，即矫正区和捡蛋区。所述的矫正区用于将传送带上的禽蛋填入矩形穴格中；所述的捡蛋区用于捡拾禽蛋并放置到蛋托盘中。
[0029]所述的震动矫正装置如图4所示，由弹簧10、敲打部件11和脉冲电磁铁12组成。多个震动矫正装置等距安装在所述的矫正区集蛋槽传送带下面。所述的敲打部件下面安装有弹簧和脉冲电磁铁；所述的敲打部件为钢制材料上垂直均匀设有齿状物组成；齿状物为橡胶材料；齿状物用于敲打集蛋槽传送带底部；脉冲电磁铁按一定频率吸引、释放敲打部件，敲打部件靠弹簧向上的弹力敲打集蛋槽传送带底部。收集到集蛋槽传送带上的禽蛋呈随机分布，经过矫正区的震动后，大部分禽蛋会落入集蛋槽中。禽蛋一旦落入集蛋槽中就成为最稳定的状态，并保持同一方向排列，由集蛋槽传送带运输至捡蛋区。
[0030]所述的禽蛋包装并联机器人如图8所示，包括伺服电机、主动臂、从动臂、末端执行器、二位三通阀和气泵。禽蛋包装并联机器人位于捡蛋区集蛋槽传送带一侧；所述的伺服电机用于驱动禽蛋包装并联机器人主动臂；所述的末端执行器由舵机19和真空吸盘17组成，舵机用于控制真空吸盘，使其可以向上旋转90度，以达到将禽蛋竖直放入禽蛋托盘的目的，而真空吸盘用于吸起禽蛋；所述的二位三通阀通过气管分别与真空吸盘和气泵相接，用于控制真空吸盘抽气的通断；所述的气泵为真空吸盘吸起禽蛋提供动力。
[0031]所述的禽蛋自动包装机器人控制系统如图8所示，由PC控制器、基于PC的运动控制卡、伺服电机驱动器、继电器和多个接近传感器7组成。所述的PC控制器用于接收接近传感器传来的信号、禽蛋坐标的计算和执行程序；所述的基于PC的运动控制卡嵌入在PC控制器中，用于控制禽蛋包装并联机器人伺服电机运动的角度及速度；所述的伺服电机驱动器用于驱动禽蛋包装并联机器人伺服电机运动；所述的继电器用于控制禽蛋包装并联机器人二位三通阀的变位；所述的接近传感器竖直安装在沿集蛋槽传送带前进方向每列集蛋槽的正上方，个数与集蛋槽的列数相同，接近传感器具体为电容式接近传感器，用于感应非金属材料，本实用新型中用于感应禽蛋的有无。控制系统的连接和控制关系如图8所示。
[0032]本实用新型的一种禽蛋运输自动定位和包装机器人的工作流程为:
[0033]I)在养殖场每排笼子的集蛋铁网上面铺设普通传送带，传送带将禽蛋收集并拉出，经过冲洗，然后将所有的禽蛋整合到集蛋槽传送带上；
[0034]2)禽蛋运输装置分为矫正区和捡蛋区，矫正区的传送带下面安装若干震动矫正装置，目的是让禽蛋落入集蛋槽传送带上面的硅胶槽中，使禽蛋由无序变为有序；
[0035]3)捡蛋区之前有传送带压紧装置，目的是防止矫正震动时对捡蛋区传送带的影响；
[0036]4)进入捡蛋区后，接近传感器会感应到传送带上的禽蛋阵列，PC控制器接收信号并计算出每个禽蛋实时坐标；基于PC的运动控制卡控制伺服电机驱动器，驱动器驱动并联机器人的伺服电机运动，并联机器人末端真空吸盘便会追踪禽蛋并最终吸起；同时舵机控制真空吸盘向上旋转90度，使禽蛋竖直；并联机器人将禽蛋转移到禽蛋托盘上空时，继电器动作，二位三通阀变位，气泵与大气导通，禽蛋落入禽蛋托盘，从而实现禽蛋生产到装盘包装的自动化过程。
【权利要求】
1.一种禽蛋运输和包装机器人，包括禽蛋运输装置、震动矫正装置、禽蛋包装并联机器人和禽蛋自动包装机器人控制系统； 所述的禽蛋运输装置包括集蛋槽传送带、带有光电编码器的驱动滚筒、从动滚筒、伺服电机和传送带压紧装置；所述的集蛋槽传送带表面由硅胶材料制成，在集蛋槽传送带表面的宽度和长度方向分成多个矩形硅胶槽，每个矩形硅胶槽形成底部为圆弧型的空腔集蛋槽，并在宽度方向由弧状结构槽脊分割，在长度方向由直线状结构槽脊分成多行，每格集蛋槽槽深为禽蛋宽度的一半，槽宽略大于禽蛋的宽度，槽长略大于禽蛋的长度；集蛋槽传送带套在带有光电编码器的驱动滚筒和从动滚筒上，带有光电编码器的驱动滚筒由伺服电机驱动；所述的传送带压紧装置安装在集蛋槽传送带中段，由压紧从动滚筒和多个压紧从动轮组成；所述的压紧从动滚筒位于集蛋槽传送带下表面，其宽度稍大于集蛋槽传送带的宽度；多个压紧从动轮并排安装在与压紧从动滚筒对应的集蛋槽传送带上表面的直线状结构槽脊上；压紧从动滚筒与压紧从动轮上下对齐压紧集蛋槽传送带，防止捡蛋区的传送带受到震动矫正装置的影响而震动；所述的传送带压紧装置将禽蛋运输装置分为两个区域，即矫正区和捡蛋区；所述的矫正区用于将传送带上的禽蛋填入矩形穴格中；所述的捡蛋区用于捡拾禽蛋并放置到蛋托盘中； 所述的震动矫正装置由弹簧、敲打部件和脉冲电磁铁组成；多个震动矫正装置等距安装在所述的矫正区集蛋槽传送带下面；所述的敲打部件下面安装有弹簧和脉冲电磁铁；所述的敲打部件为钢制材料上垂直均匀设有齿状物组成；齿状物为橡胶材料；齿状物用于敲打集蛋槽传送带底部；脉冲电磁铁按一定频率吸引、释放敲打部件，敲打部件靠弹簧向上的弹力敲打集蛋槽传送带底部； 所述的禽蛋包装并联机器人包括伺服电机、主动臂、从动臂、末端执行器、二位三通阀和气泵；所述禽蛋包装并联机器人位于捡蛋区集蛋槽传送带一侧；所述的伺服电机用于驱动禽蛋包装并联机器人主动臂；所述的末端执行器由舵机和真空吸盘组成，舵机用于控制真空吸盘上下90度内旋转，以达到将禽蛋竖直放入禽蛋托盘的目的，而真空吸盘用于吸起禽蛋；所述的二位三通阀通过气管分别与真空吸盘和气泵相接，用于控制真空吸盘抽气的通断；所述的气泵为真空吸盘吸起禽蛋提供动力； 所述的禽蛋自动包装机器人控制系统由PC控制器、基于PC的运动控制卡、伺服电机驱动器、继电器和多个接近传感器组成；所述的PC控制器用于接收接近传感器传来的信号、禽蛋坐标的计算和执行程序；所述的基于PC的运动控制卡嵌入在PC控制器中，用于控制禽蛋包装并联机器人伺服电机运动的角度及速度；所述的伺服电机驱动器用于驱动禽蛋包装并联机器人伺服电机运动；所述的继电器用于控制禽蛋包装并联机器人二位三通阀的变位；所述的接近传感器竖直安装在沿集蛋槽传送带前进方向每列集蛋槽的正上方，接近传感器个数与集蛋槽的列数相同，接近传感器为电容式接近传感器。
【文档编号】B65B23/06GK203780838SQ201420211143
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】苑进, 刘雪美, 何林飞 申请人:山东农业大学