一种移动式服务机器人的自动倒水装置

1.本发明涉及一种服务机器人，具体为一种移动式服务机器人的自动倒水装置。


背景技术：

2.随着国民生活水平的不断提升以及智能服务行业的不断崛起，家庭智能机器人被定位为智能物联网时代中家庭物联网的核心信息中枢，具有人性化交互、运动化控制和组件化成长的特性，针对商场、餐厅及养老院等服务需求量大的场所，服务机器人的智能化水平直接影响使用者的体验感。目前市场上服务机器人的自动倒水装置功能单一，不能有效地实现全自动倒水服务工作，但随着人口老龄化加快和劳动力薪资水平的提升，一种移动式服务机器人的自动倒水装置是满足人们对于一种全新、可选择、高效率、人性化、智能化倒水的迫切需求。
3.本发明为解决这一问题，设计出一种移动式服务机器人的自动倒水装置来解决自动倒水服务的问题，提高倒水服务机器人的实用性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种移动式服务机器人的自动倒水装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明通过以下技术方案实现的。
6.一种移动式服务机器人的自动倒水装置，包括机器人外壳、倒水手臂单元、抽水单元和底盘行走单元、，所述机器人外壳底部安装有底盘行走单元，所述机器人外壳顶部一侧安装有倒水手臂单元，所述机器人外壳中部安装有抽水单元。
7.优选的，所述倒水手臂单元包括机械臂关节，机械臂底座、定位相机模块和抓杯机构，所述机器人外壳顶部与侧板呈30
°
夹角面安装有机械臂底座，所述机械臂关节末端侧面安装定位相机模块，所述机械臂末端连接有抓杯机构，所述倒水手臂单元为六自由度。
8.优选的，所述抓杯机构包括抓杯固定架、三角滑轨、气缸、连杆和柔性爪件，所述抓杯固定架圆面端与所述机械臂关节末端连接，所述气缸的缸体底面与所述抓杯固定架六边形底面相连，所述气缸的推杆底面与所述三角滑轨顶面安装，所述三角滑轨各角设有贯穿所述抓杯固定架的滑槽，所述三角滑轨中心设有气缸推杆往复的贯穿孔，所述三角滑轨各端设有与所述连杆连接的转槽，所述连杆连接有所述柔性爪件，所述抓杯固定架六边形面外设有与所述柔性爪件转动连接的固定键。
9.优选的，所述抽水单元包括第一继电器、第二继电器、第一直流水泵、第二直流水泵、保温桶、凉水桶、第一出水管、第二出水管、第一抽水管、第二抽水管、接水装置和液位监测模块，所述第一继电器一端安装有第一直流水泵且另一端安装有第一出水管，所述第二继电器一端安装有第二直流水泵且另一端安装有第二出水管，所述第一直流水泵吸水端安装有第一抽水管，所述第二直流水泵吸水端安装有第二抽水管，所述机器人外壳顶部安装有两个接水装置，所述接水装置出水端连接有液位监测模块，所述两个接水装置底部分别
安装有第一出水管和第二出水管。
10.所述底盘行走单元包括底板、麦克纳姆轮、电机、超声测距模块、底层控制板、驱动板、编码器模块、电池紧固件、型材支撑件和电池，所述机器人外壳底部与底板由多个型材支撑件安装，所述底板四边安装有电机，所述电机输出轴一端安装有麦克纳姆轮，所述座行星差速直流伺服电机与底层控制板相连，所述电机输入轴一端连接有编码器模块，所述底板表面安装有底层控制板、驱动板和电池，所述电池与所述底板由多个电池紧固件安装，所述底板安装有多个超声测距模块，所述电池与座行星差速直流伺服电机、底层控制板、驱动板和树莓派相连、便于后续正常工作持续供电，所述底层控制板与座行星差速直流伺服电机相连，用于控制底盘行走单元行驶。
11.优选的，所述机器人外壳顶部底角安装有激光雷达模块，所述机器人外壳中部安装有树莓派，所述树莓派与所述定位相机模块、气缸、激光雷达模块、第一继电器、第二继电器、第一直流水泵、第二直流水泵、液位监测模块、底层控制板和编码器模块相连，所述底层控制板与所述驱动板和超声测距模块相连，所述驱动板与所述电机相连。
12.与现有的技术相比，本发明的有益效果在是：本发明通过底盘行走单元的设置可以到达任意需要倒水服务的位置，并且通过定位相机模块、激光雷达模块、编码器模块和超声测距模块的设置，能够在服务时有效进行避障，提高倒水服务机器人的实用性。通过对抽水单元的设置，使用者可以选择不同温度的水，并且通过液位监测模块的设置，能够准备的对倒水量进行监测，提高使用者对水温和倒水量的自主选择性。通过对倒水手臂单元的设置，能够有效的完成递水工作，并且通过抓杯机构的设置，能够提升对不同形状水杯的抓取效果，从而提高使用过程中的安全性。
附图说明
13.图1是本发明的整体外部结构示意图。
14.图2是本发明倒水手臂单元的结构示意图。
15.图3是本发明抓杯机构的结构示意图。
16.图4是本发明抽水单元的结构示意图。
17.图5是本发明底盘行走单元的结构示意图。
18.图6是为本发明的系统框图。
19.图中：1、机器人外壳； 2、倒水手臂单元；3、抽水单元；4、底盘行走单元； 201、机械臂关节； 202、机械臂底座；203、定位相机模块；204、抓杯机构；2041、抓杯固定架；2042、三角滑轨；2043、气缸；2044、连杆；2045、柔性爪件；301、液位监测模块；302、接水装置；303、第一继电器、304、第一直流水泵；305、树莓派；306、第二继电器；307、第二直流水泵；308、激光雷达模块；309、第一抽水管；310、第二出水管；311、第二抽水管；312、第一出水管；313、保温桶；314、凉水桶；401、麦克纳姆轮；402、底板；403、超声测距模块；404、底层控制板；405、驱动板；406、电机；407、编码器模块；408、电池紧固件；409、电池；410、型材支撑件。
具体实施方式
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、
ꢀ“
前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是双向电性连接，也可以是双向信号连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1-图5所示，本发明中，一种移动式服务机器人的自动倒水装置，包括机器人外壳1、倒水手臂单元2、抽水单元3和底盘行走单元4，机器人外壳1底部安装有底盘行走单元4，用于机器人的移动，机器人外壳1一侧与顶部呈30
°
夹角的板中心位置安装有倒水手臂单元2，用于抓取和放置目标位置的水杯，机器人外壳1中部安装有抽水单元3，用于抽取所需温度的饮用水。
24.具体的，倒水手臂单元包括机械臂关节201，机械臂底座202、定位相机模块203和抓杯机构204，机器人外壳1顶部与侧板呈30
°
夹角面安装有机械臂底座202，机械臂关节201末端侧面安装定位相机模块203，机械臂关节201末端连接有抓杯机构204，倒水手臂单元为六自由度，提高抓杯机构204达到复杂位置的能力，从而提高整体倒水服务的实用性。
25.具体的，抓杯机构204包括抓杯固定架2041、三角滑轨2042、气缸2043、连杆2044和柔性爪件2045，抓杯固定架2041圆面端与机械臂关节201末端连接，所述气缸2043的缸体底面与所述抓杯固定架2041六边形底面相连，所述气缸2043的推杆底面与所述三角滑轨2042顶面安装，所述三角滑轨2042各角设有贯穿所述抓杯固定架2041的滑槽，所述三角滑轨2042中心设有气缸2043推杆往复的贯穿孔，所述三角滑轨2042各端设有与所述连杆2044转动连接的转槽，所述连杆2044连接有所述柔性爪件2045，所述抓杯固定架2041六边形面外设有与所述柔性爪件2045连接的固定键，柔性爪件2045采用柔性材料,提高对于不同形状水杯的抓附性能。
26.具体的，抽水单元3包括液位监测模块301、接水装置303；第一继电器303、第一直流水泵303、树莓派305、第二继电器306；第二直流水泵307、激光雷达模块308、第一抽水管309、第二出水管310、第二抽水管311、第一出水管313、保温桶313和凉水桶314，机器人外壳1凸台部位内底安装有树莓派305，树莓派305连接激光雷达模块308、第一继电器303、第一直流水泵303、第二继电器306和第二直流水泵307，用于控制连接构件的正常工作，第一继电器303一端连接有第一直流水泵303且另一端连接有第一出水管313，第二继电器305一端连接有第二直流水泵307且另一端连接有第二出水管310，第一直流水泵303吸水端连接有
第一抽水管309，第二直流水泵307吸水端连接有第二抽水管311，机器人外壳1顶部安装有两个接水装置，接水装置303出水端安装有液位监测模块301，两个接水装置301底部分别连接有第一出水管313和第二出水管309，机器人外壳1两侧板使用透明材料，机器人外壳1前正侧板中间矩形部分也使用透明材料，方便随时检查内部情况。
27.具体的，底盘行走单元包括麦克纳姆轮401、底板402、超声测距模块403、底层控制板404、驱动板405、电机406、编码器模块407、电池紧固件408、电池409和型材支撑件410，机器人外壳1底部与底板402由多个型材支撑件410固定支撑，底板402四边安装有电机406，电机406输出轴一端安装有麦克纳姆轮401，麦克纳姆轮401的使用可以无死角的到达倒水服务的位置，所述座行星差速直流伺服电机406与底层控制板404相连，所述电机406输入轴一端安装有编码器模块407，底板402表面安装有底层控制板404、驱动板405和电池409，电池409与底板402由多个电池紧固件408安装，底板402安装有多个超声测距模块403，所述电池409与电机406、底层控制板404、驱动板405和树莓派305相连，底层控制板404控制麦克纳姆轮401准确的到达指定倒水位置。
28.具体的，所述机器人外壳1顶部底角安装有激光雷达模块308，所述机器人外壳1中部安装有树莓派305，所述树莓派305与所述定位相机模块203、气缸2043、激光雷达模块308、第一继电器303、第二继电器306、第一直流水泵304、第二直流水泵307、液位监测模块301、底层控制板404和编码器模块407相连，所述底层控制板404与所述驱动板405和超声测距模块403相连，所述驱动板405与所述电机(406)相连，树莓派305 作为中央控制服务器，负责与物联网的通信，可以完成复杂的移动式服务机器人的自动倒水。
29.本发明的工作原理是：使用时，使用者通过物联网对树莓派305下达控制指令，通过底层控制板404控制电机406运行，电机406带动麦克纳姆轮401转动，以便于整体的移动，配合定位相机模块203激光雷达模块308、超声测距模块403和编码器模块407的设置能够避开行进间的障碍物准确到达倒水服务地点，在到达倒水服务位置后，定位相机模块203确定水杯的位置，倒水手臂单元2启动工作，通过定位相机模块203的设置倒水手臂单元2能够准确避开抓取路径的障碍物，启动抓杯机构204的气缸2043，推动三角滑轨2042在抓杯固定架2041的滑槽内运动，通过推动三角滑轨2042控制柔性爪件2045的开合，多个柔性爪件2045打开，调整合适的开合角度，抓紧水杯后将其放置接水装置302下方卡槽中心，若饮水者设定凉水，树莓派305开启第二继电器306与第二支流水泵307抽取凉水桶314中的凉水，通过接水装置302向水杯注水，通过液位监测模块301的设置可以监测水位高度，达到预警水位后树莓派305关闭第二继电器306与第二支流水泵307（若饮水者设定温水，树莓派305开启第一继电器304与第一支流水泵305抽取保温桶313中的热水，通过接水装置302向水杯注水，通过液位监测模块301的设置可以监测水位高度，达到预警水位后树莓派305关闭第一继电器303与第一支流水泵304），接水完毕后，通过定位相机模块203的设置倒水手臂单元2能够准确将水杯放置指定位置，收回倒水手臂单元2将抓杯机构204放置接水装置302中间部位，避免行进过程中碰到障碍物。
30.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
31.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。