一种智能削皮机器人的切削方法

本发明涉及一种智能削皮机器人的切削方法。

现在一般人会通过水果刀切削水果皮，但是这样的方式不仅操作起来比较麻烦， 而且容易对人造成伤害，稍不注意就会水果刀就会划伤手。现在市场上也出现了自动式和 半自动式的削水果皮的装置，但是这些装置往往是根据固定的模具，将水果放在模具中进 行旋转削皮，这种切削模式对削皮时会导致切削的果肉较多，容易造成严重的浪费。

本发明要解决的技术问题是：提供一种切削效果好的智能削皮机器人的切削方 法，减少浪费。

为了解决上述问题，本发明包括如下步骤：a、机器人启动时，控制系统控制两个夹 体张开，执行步骤b；b、将水果放置在转台上，开始按钮被触发时，控制系统控制两个夹体拼 合在一起，执行步骤c；c、定义伸缩杆处于自然状态时，距离感应传感器向控制系统发送的 数据为零，伸缩杆向缩短的方向移动时，距离感应传感器向控制系统发送的数据为伸缩杆 的缩短值，每根伸缩杆的距离感应传感器均将数据发送到控制系统中，控制系统将每个距 离传感器的检测距离作为检测点标注在虚拟坐标系中，虚拟坐标系以转台的上表面的中心 为零点，以转台所在的上表面为虚拟坐标系的XY平面，以转台的旋转中心为虚拟坐标系的Z 轴，执行步骤d；d、X轴对中处理：d1、控制系统在所有检测点中取在X轴增量最大的点A，取与 检测点A的伸缩杆关于Z轴呈中心对称的伸缩杆的检测点A’, 计算检测点A与检测点A’在X 轴上增量的差值C，当C为正数时，执行步骤d2，当C为负数时，执行步骤d3；d2、靠近检测点A 的X轴对中推杆推动水果向伸长的方向推动C/2距离，执行步骤e；d3、靠近检测点A’的X轴对 中推杆推动水果向伸长的方向推动C/2距离，执行步骤e；e、X轴对中矫正：控制系统取若干 个不同于检测点A、检测点A’ 的检测点E，并分别取与这些检测点E的伸缩杆关于Z轴呈中心 对称的伸缩杆的检测点E’，分别计算检测点E与检测点E’在X轴上的增量的差值，若差值处 于设定范围内的数据占比低于设定比率时，执行步骤f，若差值处于设定范围内的数据占比 高于设定比率时，执行步骤g，f、抹除上述检测点A的数据，并重复上述步骤d；g、Y轴对中处 理：g1、控制系统在所有检测点中取在Y轴增量最大的点B，并取与检测点B的伸缩杆关于Z轴 呈中心对称的伸缩杆的检测点B’， 计算检测点B与检测点B’在Y轴上的增量的差值D，若D为 正数时，执行步骤g2，若D为负数时，执行步骤g3；g2、靠近检测点B的Y轴对中推杆推动水果 向伸长的方向推动D/2距离，执行步骤h；g3：靠近检测点B’的Y轴对中推杆推动水果向伸长 的方向推动D/2距离,执行步骤h；h、Y轴对中矫正：控制系统取若干个不同于检测点B和检测 点B’的检测点F，并分别取与这些检测点F的伸缩杆关于Z轴呈中心对称的伸缩杆的检测点 F’， 计算检测点F与检测点F’在Y轴上的增量的差值，若差值处于设定范围内的数据占比低 于设定比率时，执行步骤i，若差值处于设定范围内的数据占比高于设定比率时，执行步骤 j；i：抹除上述检测点B的数据，并重复上述步骤g；j：控制系统控制上转台的驱动电机转动 驱动叉体向下移动，直至叉体上的压力传感器感应达到设置压力值时，控制系统控制上转 台的驱动电机和下转台的驱动电机同时运动，驱动两个叉体相向运动且均移动设定的距 离，叉体插入到水果中，执行步骤k；k、控制系统随机选择一个检测点G，与检测点G位于同一 竖直面的且位于同一个半桶壳的检测点通过一定的算法用圆滑的曲线依次连接，以该曲线 向靠近水果的方向增加设定切削厚度形成切刀的运动曲线，控制系统控制转台转动且控制 切刀按照运动曲线切削。

为了便于设置智能削皮机器人，本发明所述的机器人包括控制系统、转台和两个 拼接为桶状的夹体，所述的两个夹体均为半桶壳，所述的两个半桶壳的内部设置有成排成 列布置的若干触点，所述的触点为伸缩杆，所述的伸缩杆的长度方向均沿半桶壳的径向方 向，伸缩杆的一端固定在半桶壳的内侧面上，伸缩杆内设置有距离感应传感器，所述的转台 包括上转台和下转台，所述的上转台位于两个夹体的顶部，所述的下转台位于两个夹体的 底部，上转台的转动轴线和下转台转动轴线均与两个夹体拼接成的桶体的中心轴线共线， 上转台的中部和下转台的中部均设置有水果固定装置，所述的水果固定装置包括叉体和驱 动叉体移动的驱动部件，上转台的叉体上还设置有压力传感器，所述的两个夹体之间还设 置有具有上下移动和伸缩功能的切刀，所述的半桶壳内还设置有两根X轴对中推杆和两根Y 轴对中推杆，当两个半桶壳拼接在一起时，所述的两根X轴对中推杆位于同一条直线上，所 述的两根Y轴对中推杆位于同一条直线上，所述的X轴对中推杆与Y轴对中推杆相垂直。

为了便于叉体插入到水果中，本发明所述的叉体均包括头部和杆部，所述的头部 由前到后的横截面为边缘逐渐增大的十字形，上转台的叉体的顶部为钝头，下转台的叉体 的顶部为尖头，所述的驱动部件包括驱动电机和与驱动电机连接的驱动齿轮，所述的叉体 的杆部上设置有与驱动齿轮啮合连接的齿条，所述的上转台的叉体上的压力传感器设置在 头部的顶面上。

为了便于控制叉体的移动距离，本发明所述的驱动电机采用步进电机。

为了便于控制切刀，本发明所述的切刀包括驱动切刀整体沿夹体的边缘上下移动 的第一移动部件和驱动刀片沿夹体的径向方向移动的第二移动部件。

本发明的有益效果是：本发明的切削方法本发明所述的水果切削方法通过在夹体 内设置多个触点，在水果放入到夹体中时，水果压迫触点缩短，触点内设置的距离传感器能 够将缩短的距离发送至控制系统中形成检测点，控制系统将每个检测点标注在坐标系中， 然后通过取相对称的触点的检测点的坐标对水果进行自动对中，控制系统还会对对中结果 进行检测，以避免水果上突出的“疙瘩”影响对中的结果，在调整水果对中以后，通过控制叉 体插入到水果中，转台通过叉体带动水果随转台转动，切刀按确定的运动曲线移动，对水果 进行切削，以减少果肉浪费。

图1为本发明的正视示意图；

图2为本发明的两个夹体张开的结构示意图；

图3为图1中N-N剖视示意图；

图4为对中推杆的布置示意图；

图5为上下叉体的结构示意图

图6为本发明的水果放入时的初始状态示意图；

图7为X轴对中调整后示意图；

图8为Y轴对中调整后示意图。

其中：1、切刀，2、半桶壳，3、转台，4、伸缩杆，5、X轴对中推杆，6、Y轴对中推杆，7、叉 体，3-1、上转台，3-2、下转台。

如图1-5所示的智能水果切削机器人，所述的机器人包括控制系统、转台3和两个 拼接为桶状的夹体，所述的两个夹体均为半桶壳2，所述的两个半桶2壳的内部设置有成排 成列布置的若干触点，所述的触点为伸缩杆4，所述的伸缩杆4的长度方向均沿半桶壳2的径 向方向，伸缩杆4的一端固定在半桶壳2的内侧面上，伸缩杆4内设置有距离感应传感器，所 述的转台3包括上转台3-1和下转台3-2，所述的上转台3-1位于两个夹体的顶部，所述的下 转台3-2位于两个夹体的底部，上转台3-1的转动轴线和下转台3-2转动轴线均与两个夹体 拼接成的桶体的中心轴线共线，上转台3-1的中部和下转台3-2的中部均设置有水果固定装 置，所述的水果固定装置包括叉体7和驱动叉体7移动的驱动部件，上转台3-1的叉体7上还 设置有压力传感器，所述的转动上设置有水果固定装置，所述的两个夹体之间还设置有具 有上下移动和伸缩功能的切刀1，所述的切刀包括驱动切刀整体沿夹体的边缘上下移动的 第一移动部件和驱动刀片沿夹体的径向方向移动的第二移动部件。所述的半桶壳2内还设 置有两根X轴对中推杆5和两根Y轴对中推杆6，当两个半桶壳2拼接在一起时，所述的两根X 轴对中推杆5位于同一条直线上，所述的两根Y轴对中推杆6位于同一条直线上，所述的X轴 对中推杆5与Y轴对中推杆6相垂直。

如图6-8所示，本实施所述的一种智能水果切削机器人的水果切削方法，包括如下 步骤：

a、机器人启动时，控制系统控制两个夹体张开，执行步骤b；

b、将水果放置在转台3上，开始按钮被触发时，控制系统控制两个夹体拼合在一起，执 行步骤c；

c、定义伸缩杆4处于自然状态时，距离感应传感器向控制系统发送的数据为零，伸缩杆 4向缩短的方向移动时，距离感应传感器向控制系统发送的数据为伸缩杆4的缩短值，每根 伸缩杆4的距离感应传感器均将数据发送到控制系统中，控制系统将每个距离传感器的检 测距离作为检测点标注在虚拟坐标系中，虚拟坐标系以转台3的上表面中心为零点，以转台 3所在的上表面为虚拟坐标系的XY平面，以转台3的转动轴线为虚拟坐标系的Z轴，执行步骤 d；控制系统中记录着每根伸缩杆4相对于XZ平面的偏斜角度以及伸缩杆4的距离转台的水 平平面的高度，伸缩杆4距离转台的水平平面的距离为该伸缩杆4对应的检测点在Z轴上的 坐标，依据正投影法则，根据伸缩杆4的倾斜角度和伸缩量，能够分别确定该伸缩杆4对应的 检测点在X轴上的坐标和在Y轴上的坐标；

d、X轴对中处理：d1、控制系统在所有检测点中取在X轴增量最大的点A，取与检测点A的 伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点A’, 计算检测点A与检测点A’在X轴上增量 的差值C，当C为正数时，执行步骤d2，当C为负数时，执行步骤d3；d2、靠近检测点A的X轴对中 推杆5推动水果向伸长的方向推动C/2距离，执行步骤e；d3、靠近检测点A’的X轴对中推杆5 推动水果向伸长的方向推动C/2距离，执行步骤e；

e、X轴对中矫正：控制系统取若干个不同于检测点A、检测点A’ 的检测点E，并分别取与 这些检测点E的伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点E’，分别计算检测点E与检 测点E’在X轴上的增量的差值，若差值处于设定范围内的数据占比低于设定比率时，执行步 骤f，若差值处于设定范围内的数据占比高于设定比率时，执行步骤g；

f、抹除上述检测点A的数据，并重复上述步骤d；对中矫正步骤与上述步骤d的原理相 同，通过取多组试验点，并取试验点的对称点，计算试验点与与试验点相对应的对称点在X 轴上的增量是否相同或者差值是否在河里的范围内，大多组数据偏差较大，说明步骤b中所 取的数据点不具有代表性，应当舍弃重新选取检测点，这样设置能够避免在水果上突出的 “疙瘩”影响水果对中；

g、Y轴对中处理：g1、控制系统在所有检测点中取在Y轴增量最大的点B，并取与检测点B 的伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点B’， 计算检测点B与检测点B’在Y轴上的 增量的差值D，若D为正数时，执行步骤g2，若D为负数时，执行步骤g3；g2、靠近检测点B的Y轴 对中推杆6推动水果向伸长的方向推动D/2距离，执行步骤h；g3：靠近检测点B’的Y轴对中推 杆6推动水果向伸长的方向推动D/2距离,执行步骤h；

h、Y轴对中矫正：控制系统取若干个不同于检测点B和检测点B’的检测点F，并分别取与 这些检测点F的伸缩杆4关于Z轴呈中心对称的伸缩杆4的检测点F’， 计算检测点F与检测点 F’在Y轴上的增量的差值，若差值处于设定范围内的数据占比低于设定比率时，执行步骤i， 若差值处于设定范围内的数据占比高于设定比率时，执行步骤j；

i：抹除上述检测点B的数据，并重复上述步骤g；原理与上述X轴对中和矫正相同；

j：控制系统控制上转台3-1的驱动电机转动驱动叉体7向下移动，直至叉体7上的压力 传感器感应达到设置压力值时，控制系统控制上转台3-1的驱动电机和下转台3-2的驱动电 机同时运动，驱动两个叉体7相向运动且均移动设定距离，叉体7插入到水果中，执行步骤k；

k：控制系统随机选择一个检测点G，与检测点G位于同一竖直面的且位于同一个半桶壳 2的检测点通过一定的算法用圆滑的曲线依次连接，以该曲线向靠近水果的方向增加设定 切削厚度形成切刀1的运动曲线，控制系统控制转台3转动且控制切刀1按照运动曲线切削。 在对中后，意味着水果被放置在转台3的中间位置，控制系统控制固定装置对水果进行固 定，控制系统确定一条与水果外表面相符合的切削弧线，转台3转动，切刀1按照切削弧线轨 迹切削水果。