多功能机械臂机构和风冷柜的制作方法

1.本实用新型涉及智能厨房技术领域，特别地涉及多功能机械臂机构和风冷柜。


背景技术：

2.自动售卖机设有机械手，机械手的托盘托起货物，实现货物出货；现有风冷柜的机械臂为直接托盘托起，这样结构的缺点为托盘尺寸是固定的，只能应用于餐盒尺寸相差较小的场景，且由于只是托起，没有把餐盒抱紧，运输过程中会产生滑落的风险。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出一种多功能机械臂机构和风冷柜，能够对不同大小的餐盒进行运输，且有助于解决运输过程中，餐盒易滑落的问题。
4.一种多功能机械臂机构，包括机械臂，所述机械臂机构还包括设置在机械臂端部的机械爪组件，所述机械爪组件包括左侧机械爪、左侧机械爪电机、右侧机械爪、右侧机械爪电机和机械爪齿条，其中：左侧机械爪和左侧机械爪电机刚性连接，右侧机械爪和右侧机械爪电机刚性连接；左侧机械爪电机连接左侧齿轮，右侧机械爪电机连接右侧齿轮，所述左侧齿轮以及所述右侧齿轮均与机械爪齿条啮合，机械爪齿条垂直于左侧机械爪和右侧机械爪。
5.可选地，所述机械臂机构还包括机械爪组件下方自上至下依次设立的第一滑动平台、第二滑动平台和x轴平台；机械爪组件、第一滑动平台、第二滑动平台均能够沿着垂直于机械爪齿条的方向在x轴平台两端之间水平滑动。
6.可选地，所述机械爪组件底部设有机械爪组件电机，机械爪组件电机连接第一齿轮，第一滑动平台上设有与该第一齿轮啮合的第一平台齿条。
7.可选地，所述第一滑动平台上设有第一滑动平台电机，第一滑动平台电机连接第二齿轮，第二滑动平台上设有与该第二齿轮啮合的第二平台齿条。
8.可选地，所述x轴平台上设有x轴电机和x轴同步带装置，x轴同步带装置的带轮与所述x轴电机连接；第二滑动平台底部连接x轴同步带。
9.可选地，还包括机械臂旋转组件，所述机械臂旋转组件包括旋转电机、第一感应目标物、旋转位置传感器，其中：第二滑动平台底部设有旋转电机，所述旋转电机水平旋转；旋转电机轴的上端与第二滑动平台底部固定连接，第一感应目标物设置于第二滑动平台底部，旋转位置传感器安装在旋转电机上。
10.可选地，还包括机架，所述机架为立式框架结构；所述x轴平台的两端分别套设于机架两侧的立柱并能够上下滑动。
11.可选地，所述机架上设有y轴电机和y轴同步带装置，y轴同步带竖直设立；y轴同步带装置的带轮与y轴电机连接，x轴平台固定在y轴同步带上。
12.可选地，所述y轴同步带上设有第三感应目标物，与y轴同步带的上下端相对设有y轴位置传感器。
13.本实用新型同时公开了一种风冷柜，设有上述的多功能机械臂机构。
14.根据本实用新型的技术方案，多功能机械臂机构包括机械臂，机械臂机构还包括设置在机械臂端部的机械爪组件，机械爪组件包括左侧机械爪、左侧机械爪电机、右侧机械爪、右侧机械爪电机和机械爪齿条。本实用新型多功能机械臂机构中，左侧机械爪由左侧机械爪电机控制，右侧机械爪由右侧机械爪电机控制，两个机械爪之间相互独立，通过调节左侧机械爪和右侧机械爪之间的距离，机械臂机构能够适用不同规格的餐盒；同时机械臂左侧机械爪和右侧机械爪从餐盒的相对两侧施加相对的作用力，实现了将餐盒抱紧的效果，避免了仅仅托起餐盒，造成运输过程中，餐盒容易滑落的问题。
附图说明
15.为了说明而非限制的目的，现在将根据本实用新型的优选实施例、特别是参考附图来描述本实用新型，其中：
16.图1为本实用新型多功能机械臂机构的立体图；
17.图2为机械爪组件的结构示意图；
18.图3为机械爪抓取小餐盒的示意图；
19.图4为机械爪抓取大餐盒的示意图；
20.图5为机械爪抓取边缘餐盒的示意图；
21.图6为机械臂旋转组件的结构示意图；
22.图7为机械臂的结构示意图；
23.图8为本实用新型多功能机械臂机构的另一视角的立体图；
24.图9为本实用新型包含多功能机械臂机构的风冷柜结构示意图。
25.图中：1-机械爪组件电机，2-餐盒，3-机械爪组件，4-第一滑动平台，5-第二滑动平台，6-x轴平台，7-x轴电机，8-机架，9-x轴同步带，10-第二平台齿条，11-第一滑动平台电机，12-y轴电机，13-第一平台齿条，14-左侧机械爪，15-左侧机械爪电机，16-右侧机械爪电机，17-机械爪齿条，18-右侧机械爪，19-第一感应目标物，20-旋转位置传感器，21-旋转电机，22-旋转电机轴，23-y轴位置传感器，24-y轴同步带，25-小餐盒，26-大餐盒，27-边缘餐盒，28-第二滑动平台位置传感器，29-第二感应目标物，30-第三感应目标物，31-y轴同步带装置的带轮。
具体实施方式
26.请参见图1，图1是本实用新型多功能机械臂机构的立体图；本实用新型实施方式多功能机械臂机构，包括机架8和设置在机架8上的机械臂，机架8为立式框架结构；机械臂底部设有x轴平台6(按图1视角，x轴为水平方向即横向)，x轴平台6的两端分别套设于机架8两侧的立柱并能够上下滑动。机械爪组件3位于机械臂的前端，机械爪通过伸缩来插入或者脱离相邻的多个餐盒2之间，机械爪在y轴方向(按图1视角，y轴为竖直方向)产生位移，实现了机械臂在不同高度上的取餐和放餐。
27.请参见图1和图2，其中，图2为机械爪组件的结构示意图；机械爪组件3包括左侧机械爪14、左侧机械爪电机15、右侧机械爪18、右侧机械爪电机16和机械爪齿条17，左侧机械爪14和左侧机械爪电机15为刚性连接，右侧机械爪18和右侧机械爪电机16为刚性连接；左
侧机械爪电机15连接左侧齿轮，右侧机械爪电机16连接右侧齿轮，左侧齿轮以及右侧齿轮均与机械爪齿条17啮合，机械爪齿条17垂直于左侧机械爪14和右侧机械爪18。
28.需要说明的是，本技术实施例中，左侧和右侧为相对的两侧，并非特指，当图2视角发生变化时，如沿纸张竖直中轴镜像翻转时，对应的，原左侧部件均位于右侧，原右侧部件均位于左侧，即原左侧机械爪此时也可以称为右侧机械爪，其他部件类似，本技术对此并没有限定。
29.当左侧机械爪电机15工作时，左侧机械爪14连同左侧机械爪电机15会沿机械爪齿条17直线运动；当右侧机械爪电机16工作时，右侧机械爪18连同右侧机械爪电机16会沿机械爪齿条17直线运动。本实施例中，左侧机械爪电机15和右侧机械爪电机16可以同时工作，也可以仅有其一进行工作，从而使得左侧机械爪14和右侧机械爪18之间的距离可以调节，适用于夹住不同尺寸的餐盒。
30.请参见图3，图3为机械爪抓取小餐盒的示意图，其中由左侧机械爪14和右侧机械爪18抓取小餐盒25。图4为机械爪抓取大餐盒的示意图，其中由左侧机械爪14和右侧机械爪18抓取大餐盒26。图5为机械爪抓取边缘餐盒的示意图，操作时机械爪组件3移动到x轴平台的左侧，其中一个机械爪不动，另外一个机械爪移动从而抱紧餐盒，这种操作方式便于抓取边缘餐盒27，同时不增加设备体积。
31.本实用新型还有助于解决机械臂将食物准确传递的问题，如果冷冻柜和加热区距离较远时，可通过多层滑动平台将食物投递出更远的距离，将食物一步到位放在加热区内。
32.请继续参见图1，机械爪组件3底部还设有机械爪组件电机1，机械爪组件电机1与第一齿轮相连，第一滑动平台4上设有与该第一齿轮相啮合的第一平台齿条13；第一滑动平台4上设有第一滑动平台电机11，第一滑动平台电机11与下面的第二齿轮相连，第二滑动平台5上设有横向的第二平台齿条10，第二平台齿条10与该第二齿轮啮合。
33.x轴平台6上设有x轴电机7和x轴同步带装置，x轴同步带装置包括带轮(图中未示出)和x轴同步带9。x轴同步带装置的带轮与x轴电机7连接；x轴同步带9横向设置，与第二滑动平台5底部连接。在x轴电机7控制下，第二滑动平台5实现横向运动。
34.x轴平台6和第二滑动平台5之间可产生直线滑动，由x轴电机7控制第二滑动平台5移动；第二滑动平台5和第一滑动平台4之间可产生直线滑动，由第一滑动平台电机11控制第一滑动平台4移动；第一滑动平台4和机械爪组件3之间可产生相对滑动，由机械爪组件电机1控制机械爪组件3移动。
35.本实用新型多层滑动平台的设置能将食物投递出更远的距离，灵活度更高，实现的操作更多，比如可将餐盒一次性准确放在加热柜内，或者将煮锅传递给其他机械臂。
36.需要说明的是，本实施例中为了使得机械臂能够将餐盒灵活放置到相应的加热区域，请参见图6，图6为机械臂旋转组件的结构示意图；本实施例中，机械臂旋转组件包括旋转电机21、第一感应目标物19、旋转位置传感器20，设有旋转电机21时，旋转电机21的底部设有平台，该平台底部连接x轴同步带9。第二滑动平台5底部装有旋转电机21，旋转电机轴22的上端与第二滑动平台5底部固定连接，机械臂以旋转电机轴22为中心旋转，第二滑动平台5底部有第一感应目标物19，旋转电机21上装有旋转位置传感器20，旋转位置传感器20检测第一感应目标物19的位置，可判断出机械爪旋转的角度。本实施例中可选的，第一感应目标物19可选用金属片，旋转位置传感器可选用金属传感器。在本实用新型其他实施例中，第
一感应目标物19还可以是磁体，这样，旋转位置传感器可以对应为霍尔传感器。另外，第一感应目标物19还可以是遮光物件，而旋转位置传感器为对射型传感器。
37.本实用新型多功能机械臂机构，机械臂的机械爪可以独立左右滑动，能抱紧餐盒，顺时针和逆时针都能旋转90度，这样加在一起能旋转180度。多层滑动平台使机械爪伸出距离更远，能进行更多的操作，灵活度高。
38.请参见图7，图7为机械臂的结构示意图；第二滑动平台5底部设有第二感应目标物29，x轴同步带9上设有第二滑动平台位置传感器28。本实施例中可选的，第二感应目标物可选用金属片，第二滑动平台位置传感器可选用金属传感器。第二滑动平台位置传感器28检测第二感应目标物29的位置，可判断出第二滑动平台5在x轴平台6上的位置。
39.请参见图8，图8为机械臂机构的另一结构示意图；机架8上设有y轴电机12和y轴同步带装置，y轴同步带装置包括y轴同步带24和y轴同步带装置的带轮31(位于图8中y轴同步带的上端，包覆于y轴同步带内)。y轴同步带24竖直设立，x轴平台6固定在y轴同步带24上；y轴同步带装置的带轮31与y轴电机12连接。当y轴电机12工作时，y轴同步带24开始运动，x轴平台6跟着y轴同步带24沿y轴方向上下运动；y轴同步带24上设有第三感应目标物30；与y轴同步带24上、下端相对设有y轴位置传感器23，y轴位置传感器23通过检测与第三感应目标物30的距离，检测x轴平台6在y轴的上下位置。第三感应目标物30可以是金属片。
40.本实施例中，机架高度可选为1200mm，机架高度与机械臂活动空间有关系，机械臂活动空间取决于取餐的空间位置，放餐数量越多机械臂活动空间越大，需要的机架高度就越大。如果放餐的数量少，机架高度可以相应地降低，以节省空间。
41.电机运行环境为低温环境，所以选择电机时，对电机的耐低温和防水有一定要求。
42.同步带的型号选用需考虑以下两点：1、受力计算，比如运行时机械爪上的餐盒特别重，那么就要选择结实的同步带；2、运行环境，机械臂在低温环境运行，同步带的耐低温属性要求会严格；如该设备在零下十八度运行，选择只在0度以上运行的同步带的话，有可能造成同步带变硬，运行困难，同步带开裂，寿命短等问题。电机也是根据受力情况和运行环境去选择型号。
43.另外，y轴位置传感器选用常用的普通金属传感器，金属传感器属于高频振荡型，和普通型一样，它也有一个振荡电路，电路中因感应电流目标物内流动引起能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时，不论目标物金属种类如何，振荡频率都会提高；传感器检测到这个变化并输出检测信号。金属传感器的优点是：比较常用，可靠性高，成本低。金属传感器需要连接线路，金属片不需要接线，所以传感器可以是固定的，线也是固定的，线不会因为位置变化而随之运动。如果换成其他传感器，比如对射型光电传感器，该种类传感器是两个模块对射的原理来判断信息，两个模块内都设计有独立的电路部分，此时运动端和固定端都需要接线，如果运动端经常带着线走，会对线的寿命造成影响，同时该类传感器成本也比较高。还有一种传感器为霍尔传感器，方式和金属传感器类似，不同的是将金属片换成磁铁，当磁铁和传感器位置对应时，传感器发出信号给设备控制部分，该传感器也是成本略高。
44.本实施例中对金属片的材质不做限定，可选的，金属片的材质可以为铁、铝等金属，具体材质的选择，配合传感器进行选择，传感器检测点遇到金属片时，传感器会放大信号并反馈给设备控制部分，告知位置信息，此时电机就会停止转动。
45.请参见图9，图9为本实用新型提供的一种包含多功能机械臂机构的风冷柜示意图；机械臂由风冷柜的冷藏室取得餐盒，进入加热区，旋转后摆放在加热位置。
46.本实用新型提供的多功能机械臂机构，机械臂的机械爪可以独立左右滑动，能抱紧餐盒，顺时针和逆时针都能旋转90度，这样加在一起能旋转180度。多层滑动平台使机械爪伸出距离更远，能进行更多的操作，灵活度高。本实用新型还有助于解决机械臂将食物准确传递的问题，如果冷冻柜和加热区距离较远时，可通过多层滑动平台将食物投递出更远的距离，将食物一步到位放在加热区内。
47.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。