本發(fā)明屬于機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙臂協(xié)作清理機(jī)器人，適用于餐廳，通過(guò)雙臂協(xié)作收集餐桌上的餐具并清掃餐桌的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在餐廳這種應(yīng)用場(chǎng)景中，常規(guī)性的迎賓、送餐和配菜需求，機(jī)器人可以滿足。也就是說(shuō)當(dāng)代的餐廳機(jī)器人可以完成一些基礎(chǔ)的、智能化強(qiáng)度不高的任務(wù)，但沒(méi)有充分發(fā)揮機(jī)器人的智能和機(jī)械特點(diǎn)。近些年來(lái)，雙臂協(xié)作機(jī)器人的研究逐漸上升到國(guó)際視野，國(guó)外專家學(xué)者已進(jìn)行了積極的探索。

在人流量大的餐廳，由于員工人數(shù)不夠，會(huì)產(chǎn)生餐桌清理效率低下，顧客等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種雙臂協(xié)作清理機(jī)器人，便于快速收集餐具并清掃餐桌。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種雙臂協(xié)作清理機(jī)器人包括：采用機(jī)械臂與抓取手爪、清理毛刷組成的抓取清掃模塊、用于垃圾收集的垃圾箱、用于盛放餐具的升降臺(tái)和用于移動(dòng)的底盤；其中，機(jī)器人采用雙臂旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在兩個(gè)基座上安放兩只四軸機(jī)械臂，一邊機(jī)械臂上的三爪手爪通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)來(lái)夾取碗、碟，利用腰部旋轉(zhuǎn)將碗、碟運(yùn)送到盛放餐具的升降臺(tái)中；同時(shí)，另一只機(jī)械臂上的兩爪手爪通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)來(lái)夾取筷、勺，再利用腰部旋轉(zhuǎn)將筷、勺運(yùn)送到盛放餐具的升降臺(tái)中，之后通過(guò)腕部轉(zhuǎn)換將清理毛刷與機(jī)械爪交換，兩只機(jī)械臂協(xié)作將餐桌上的殘物清掃到垃圾箱中。

作為優(yōu)選，所述盛放餐具的升降模塊，通過(guò)氣缸推動(dòng)滑桿，帶動(dòng)上方載物臺(tái)上升或者下降。

作為優(yōu)選，所述底盤采用麥克納姆輪實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能，采用車輪之間轉(zhuǎn)向不同進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人多方位運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的一對(duì)機(jī)械手臂對(duì)應(yīng)不同的機(jī)械手爪，分別實(shí)現(xiàn)碗、盤和筷、勺的夾取。機(jī)器人左右兩邊分別有一個(gè)升降臺(tái)，可接收夾取的餐具。在餐具清理完畢后，兩對(duì)機(jī)械手臂通過(guò)腕部轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)手爪和刷子的轉(zhuǎn)換，然后協(xié)同清掃桌面，把殘物清理到機(jī)器人腹部的垃圾箱內(nèi)；整個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)采用一種新型的輪子——麥克納姆輪，它可以輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)體的多方位移動(dòng)。

雙臂協(xié)作清理機(jī)器人有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.機(jī)器人利用雙臂協(xié)作的方式完成餐具的收集，并清理餐桌，效率高、速度快。

2.機(jī)器人的手臂采用四軸機(jī)械臂，通過(guò)各個(gè)電機(jī)的配合，使餐具被平穩(wěn)抓取，運(yùn)行可靠。

3.單個(gè)手臂不僅能完成相應(yīng)餐具的夾取功能，還能通過(guò)腕部轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)餐桌的清掃功能。

4.機(jī)器人與底部新型車輪的結(jié)合，可以輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)體的全方位移動(dòng)，更加適應(yīng)餐廳這一工作環(huán)境。

5.整個(gè)機(jī)器人的輔助設(shè)施包括垃圾箱、升降臺(tái)、移動(dòng)車座等，各個(gè)部分緊密聯(lián)系，并充分利用機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)進(jìn)行機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅功能完善而且實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的整體示意圖；

圖2為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的筷、勺抓取機(jī)械臂結(jié)構(gòu)圖；

圖3為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的二爪機(jī)械爪結(jié)構(gòu)圖；

圖4為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的三爪機(jī)械爪結(jié)構(gòu)圖；

圖6為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的碗、碟抓取機(jī)械臂結(jié)構(gòu)圖；

圖7為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的腕部轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖8為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖；

圖9為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的輪子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；

圖10為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的垃圾箱推送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；

圖11為雙臂協(xié)作清理機(jī)器人的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方法

如圖1、2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙臂協(xié)作清理機(jī)器人包括：采用機(jī)械臂(31)與抓取手爪(32)、清理毛刷(33)組成的抓取清掃模塊、用于垃圾收集的垃圾箱(34)、用于盛放餐具的升降臺(tái)(35)和用于移動(dòng)的底盤(36)；其中，機(jī)器人采用雙臂旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在兩個(gè)基座(37)上安放兩只四軸機(jī)械臂(38)，一只機(jī)械臂上的三爪手爪通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)來(lái)夾取碗、碟，再利用腰部旋轉(zhuǎn)將碗、碟運(yùn)送到盛放餐具的升降臺(tái)中；同時(shí)，另一只機(jī)械臂上的兩爪手爪通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)來(lái)夾取筷、勺，再利用腰部旋轉(zhuǎn)將筷、勺運(yùn)送到盛放餐具的升降臺(tái)中，之后通過(guò)腕部轉(zhuǎn)換將清理毛刷與機(jī)械爪交換，兩只機(jī)械臂協(xié)作將餐桌上的殘物清掃到垃圾箱中。兩個(gè)機(jī)械臂相互協(xié)作，擴(kuò)大了餐桌的抓取和清掃范圍，提高了餐廳清理的工作效率。

如圖1至圖11所示，機(jī)器人的抓取功能主要由機(jī)械臂和抓取手爪實(shí)現(xiàn)。將三爪機(jī)械爪由機(jī)械臂移動(dòng)至碗、碟的上方，三爪機(jī)械爪上面的氣缸(7)推動(dòng)三個(gè)手指(8)的收縮來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)碗、碟的夾緊及抓取。將二爪機(jī)械爪由機(jī)械臂移至筷、勺的上方，機(jī)械爪上的電機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)兩對(duì)不完全齒輪(2)帶動(dòng)兩個(gè)手指(3)收縮來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)筷、勺的抓取。機(jī)械臂在二維平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)需要兩個(gè)伺服電機(jī)(4、5)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

機(jī)器人雙臂的腰部旋轉(zhuǎn)由一對(duì)嚙合齒輪(30)與皮帶(9)配合工作實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪，使得與從動(dòng)輪連接的帶輪(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂在基座(12)上轉(zhuǎn)動(dòng)，增大抓取范圍。在抓取的同時(shí)，機(jī)械臂兩邊的升降平臺(tái)通過(guò)氣缸(17)的推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的升起，用于盛放餐具。餐具收集完后，兩個(gè)機(jī)械臂上的腕部轉(zhuǎn)換是通過(guò)電機(jī)(15)驅(qū)動(dòng)一組行星輪系(13、14)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械爪和毛刷(6)的交替工作。兩個(gè)機(jī)械臂然后相互協(xié)作清掃桌面。同時(shí)電機(jī)(27)驅(qū)動(dòng)一對(duì)減速嚙合齒輪(24)，從動(dòng)輪與軸(29)通過(guò)鍵連接，軸(29)與桿(28)也通過(guò)鍵連接，進(jìn)而推動(dòng)桿(28)的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)垃圾箱(26)的推送。底盤依靠麥克納姆輪(23)來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能，麥克納姆輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)電機(jī)(21)驅(qū)動(dòng)一對(duì)減速嚙合齒輪(20)實(shí)現(xiàn)的。其中，四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向可以不同，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的多方位移動(dòng)功能，最終完成餐桌的清理工作。

綜上所述，本發(fā)明的雙臂協(xié)作清理機(jī)器人，采用四軸機(jī)械臂保證夾取的穩(wěn)定性，依靠雙臂之間相互配合來(lái)保證效率，以便于快速收集餐具并清掃餐桌。