本發(fā)明是一種運(yùn)用于家庭或餐廳，自動(dòng)運(yùn)送菜肴的機(jī)器人，屬于機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的不斷提高，家用電器的智能化程度也越來(lái)越高，智能冰箱、智能消毒柜及智能櫥柜等智能化家用設(shè)備開(kāi)始涌現(xiàn)。就目前的情況來(lái)看，大部分運(yùn)用于廚房的智能家電都在面向食物及餐具的儲(chǔ)存及清洗發(fā)展，而對(duì)于運(yùn)送食物及烹飪后食物的短時(shí)儲(chǔ)存的方向則鮮有革新。同時(shí)若實(shí)現(xiàn)了運(yùn)送菜肴的智能化，則對(duì)人們的飲食生活乃又是一重大的革命，這不僅使得人們的飲食更加方便，而且對(duì)于一些老年人及行動(dòng)不便的殘疾人的飲食生活的安全有了進(jìn)一步的保障。同時(shí)此類產(chǎn)品的延伸發(fā)展同樣可以使得服務(wù)類的餐飲業(yè)收益，具有廣泛的發(fā)展前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

菜肴運(yùn)送機(jī)器人是一款主要面對(duì)家庭使用而設(shè)計(jì)的菜肴儲(chǔ)存及運(yùn)送的機(jī)器人，它能夠同時(shí)儲(chǔ)存、保溫及運(yùn)送多道菜肴。機(jī)器人由菜肴的接收機(jī)構(gòu)、托盤上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)器人的自主移動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。接收機(jī)構(gòu)中，待菜肴做完后，初始狀態(tài)處于分離的兩瓣托盤通過(guò)推桿水平推動(dòng)，嵌入式地結(jié)合到一起形成一個(gè)完整的托盤。待盛有菜肴的盤子放置到托盤上后，托盤將由于推桿急回運(yùn)動(dòng)的撤離而失去支撐下滑到絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)中并與其連接，托盤上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)絲杠與導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)，矩形托盤的四個(gè)角分別呈對(duì)角的與絲杠和導(dǎo)桿連接，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠來(lái)調(diào)控托盤的上下運(yùn)動(dòng)，使其可以順利地將下一道菜放入或取出。自主移動(dòng)機(jī)構(gòu)由四個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的全向輪(麥科勒姆輪)實(shí)現(xiàn)，四個(gè)輪為兩個(gè)左旋兩個(gè)右旋，通過(guò)四個(gè)輪子的配合工作可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)方向的直線移動(dòng)，45度斜線移動(dòng)以及原地轉(zhuǎn)向功能，使得機(jī)器人可以進(jìn)行靈活的自主移動(dòng)。

菜肴運(yùn)送機(jī)器人，其特征在于，包括托盤拼接機(jī)構(gòu)(1)、托盤升降儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)(2)及底盤(3)三大部分；

托盤拼接機(jī)構(gòu)(1)包括儲(chǔ)藏室(6)、兩個(gè)對(duì)稱布置的四連桿機(jī)構(gòu)(7)、拼接軌道(10)和氣缸(11)；升降儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)(2)包括絲杠(9)和導(dǎo)桿(8)；

托盤由兩部分組成，在它們結(jié)合前分別放置于兩個(gè)儲(chǔ)藏室(6)里，由儲(chǔ)藏室(6)進(jìn)入拼接軌道(10)由氣缸(11)推動(dòng)實(shí)現(xiàn)，氣缸(11)每次推動(dòng)一定距離使得只有最上面的托盤進(jìn)入軌道；進(jìn)入拼接軌道(10)后，托盤的水平拼接由兩個(gè)對(duì)稱布置的四連桿機(jī)構(gòu)(7)實(shí)現(xiàn)；

四連桿機(jī)構(gòu)(7)包括第一減速齒輪(13)、第二減速齒輪(14)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(15)；四連桿機(jī)構(gòu)(7)由伺服電機(jī)(12)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)第一減速齒輪(13)與第二減速齒輪(14)減速后，將運(yùn)動(dòng)同軸的傳遞給兩端的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(15)，保證其運(yùn)動(dòng)的同步性；對(duì)稱布置的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)(7)的同步性由調(diào)控伺服電機(jī)(12)實(shí)現(xiàn)，保證托盤的拼接位置處于導(dǎo)軌的中心；

托盤拼接完成后由于四連桿機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)撤離，托盤將在重力作用下與絲杠(9)和導(dǎo)桿(8)連接；

托盤進(jìn)入升降儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)(2)后，菜肴放置到已拼接的托盤上；盛有菜肴托盤的升降運(yùn)動(dòng)由絲杠(9)和導(dǎo)桿(8)實(shí)現(xiàn)，其中導(dǎo)桿(8)起穩(wěn)定托盤作用；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)蝸桿(17)經(jīng)渦輪(18)減速后同軸傳動(dòng)給x向第一錐齒輪組(19)及x向第二錐齒輪組(20)，再由x向第一錐齒輪組(21)和x向第二錐齒輪組(22)分別帶動(dòng)以花鍵與第一絲杠(23)和第二絲杠(24)聯(lián)接的z向第一錐齒輪組(21)和z向第二錐齒輪組(22)；由步進(jìn)電機(jī)(16)來(lái)調(diào)控第一絲杠(23)和第二絲杠(24)的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制托盤升降的高度，并且保證同步性。

進(jìn)一步，機(jī)器人的自主移動(dòng)由第一左旋全向輪(25)第二左旋全向輪(28)及第一右旋全向輪(26)第二右旋全向輪(27)實(shí)現(xiàn)，同旋向的輪子采用對(duì)角布置，每個(gè)輪子都有其獨(dú)立的輪電機(jī)(29)。

菜肴運(yùn)送機(jī)器人設(shè)計(jì)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.此機(jī)器人集成度高，可以用較小的空間搬運(yùn)大量的菜肴。

2.采用曲柄滑塊拼接托盤，合理應(yīng)用了其急回運(yùn)動(dòng)，減小摩擦沖量。

3.采用全向輪，靈活性高且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可以極大程度保持菜肴的安全。

4.采用模塊化設(shè)計(jì)，便于拆卸及清理。

附圖說(shuō)明

圖1為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的整體外形示意圖

圖2為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的托盤結(jié)構(gòu)示意圖

圖4為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的菜肴儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的氣缸工作狀態(tài)示意圖

圖6為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的四連桿機(jī)構(gòu)示意圖

圖7為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

圖8為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的底盤結(jié)構(gòu)示意圖

圖9為菜肴運(yùn)送機(jī)器人的全向輪示意圖

具體實(shí)施方式

機(jī)器人的整體外形如圖1所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，其主要由托盤拼接機(jī)構(gòu)(1)、托盤升降儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)(2)及底盤(3)三大部分組成。

盛放菜肴及其盤子的托盤由兩部分組成，如圖3所示，它們一個(gè)為”榫”(4),一個(gè)為”卯”(5)，在它們結(jié)合前分別放置于兩個(gè)儲(chǔ)藏室(6)里，如圖4所示。分離托盤(4、5)由儲(chǔ)藏室(6)進(jìn)入拼接軌道(10)由氣缸(11)推動(dòng)實(shí)現(xiàn)，如圖5所示，氣缸(11)每次推動(dòng)一定距離使得只有最上面的托盤進(jìn)入軌道。進(jìn)入拼接軌道(10)后，托盤的水平拼接由兩個(gè)對(duì)稱布置的四連桿機(jī)構(gòu)(7)實(shí)現(xiàn)。四連桿機(jī)構(gòu)(7)由伺服電機(jī)(12)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)第一減速齒輪(13)與第二減速齒輪(14)減速后，將運(yùn)動(dòng)同軸的傳遞給兩端的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(15)，保證其運(yùn)動(dòng)的同步性。對(duì)稱布置的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)(7)的同步性由調(diào)控伺服電機(jī)(12)實(shí)現(xiàn)，保證托盤的拼接位置處于導(dǎo)軌的中心。托盤拼接完成后由于四連桿急回運(yùn)動(dòng)撤離，托盤將在重力作用下與絲杠及導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連接。

托盤進(jìn)入升降儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)(2)后，由人工將做好的菜肴放置到已拼接的托盤上。盛有菜肴托盤的升降運(yùn)動(dòng)由絲杠(9)和導(dǎo)桿(8)實(shí)現(xiàn)，其中導(dǎo)桿(8)起穩(wěn)定托盤作用。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)蝸桿(17)經(jīng)渦輪(18)減速后同軸傳動(dòng)給x向第一錐齒輪組(19)及x向第二錐齒輪組(20)，再由x向第一錐齒輪組(21)和x向第二錐齒輪組(22)分別帶動(dòng)以花鍵與第一絲杠(23)和第二絲杠(24)聯(lián)接的z向第一錐齒輪組(21)和z向第二錐齒輪組(22)。由步進(jìn)電機(jī)(16)來(lái)調(diào)控第一絲杠(23)和第二絲杠(24)的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制托盤升降的高度，并且保證同步性。

機(jī)器人的自主移動(dòng)由第一左旋全向輪(25)第二左旋全向輪(28)及第一右旋全向輪(26)第二右旋全向輪(27)實(shí)現(xiàn)，同旋向的輪子采用對(duì)角布置，每個(gè)輪子都有其獨(dú)立的輪電機(jī)(29)。通過(guò)各旋向輪子的相互配合運(yùn)作，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線行走、側(cè)向平移、沿45度斜線行走及原地360度轉(zhuǎn)向等功能，使得機(jī)器人可以靈活、自主的移動(dòng)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
菜肴運(yùn)送機(jī)器人屬于機(jī)器人領(lǐng)域。機(jī)器人由菜肴的接收機(jī)構(gòu)、托盤上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)器人的自主移動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。接收機(jī)構(gòu)中，待菜肴做完后，初始狀態(tài)處于分離的兩瓣托盤通過(guò)推桿水平推動(dòng)，嵌入式地結(jié)合到一起形成一個(gè)完整的托盤。待盛有菜肴的盤子放置到托盤上后，托盤由重力作用脫離推桿并滑入至豎直運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌中與絲杠結(jié)合。托盤上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)絲杠與導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)，矩形托盤的四個(gè)角分別呈對(duì)角的與絲杠和導(dǎo)桿連接，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠來(lái)調(diào)控托盤的上下運(yùn)動(dòng)，使其可以順利地將下一道菜放入或取出。自主移動(dòng)機(jī)構(gòu)由四個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的全向輪(麥科勒姆輪)實(shí)現(xiàn)，四個(gè)輪為兩個(gè)左旋兩個(gè)右旋，使得機(jī)器人可以進(jìn)行靈活的自主移動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：王建華;秦毓;師若水;李子旭;趙永勝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.06
技術(shù)公布日：2017.08.18