CN105600242A - 垃圾车智能机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种垃圾车智能机械手，包括抱抓装置、升降组件、伸缩组件、翻转组件及中央控制器；该抱抓装置包括承重组件、抱抓组件及接近开关，该承重组件包括滑杆；该升降组件包括导轨架、提升油缸、翻转臂；升降组件上设有上升行程开关及下落行程开关；伸缩组件包括固定支架及伸缩臂；固定支架上安装有电机及编码器，该电机的输出轴安装齿轮；固定支架上设有与该齿轮啮合固定齿条；翻转组件包括翻转油缸及输出轴；该翻转组件上设有翻转行程开关及水平行程开关；中央控制器与抱抓装置、升降组件、伸缩组件及翻转组件连接。本发明能够实现机械手定位捕捉垃圾桶，无需人力挂桶和下架；初步定位垃圾桶后，后续动作均为自动智能控制，安全高效。

Description

垃圾车智能机械手

技术领域

本发明涉及一种垃圾车辅助设备，特别是涉及一种垃圾车智能机械手。

背景技术

现有的垃圾车通过人工将垃圾桶挂在挂桶架上，通过人工一步一步地控制伸缩、升降、翻转等等动作，实现垃圾桶翻倒。然而，现有的垃圾车需要人工将垃圾桶挂架和下架，因此必须下车操作，效率低；另外，各动作均需人工操作，确定到位后，再人工切换下一步动作，智能化程度非常低，不适合未来垃圾车智能化的发展趋势。

发明内容

基于此，本发明的在于提供一种智能程度高、操作简单的垃圾车智能机械手。

一种垃圾车智能机械手，用于对地面上装有垃圾的垃圾桶进行定位、抓取、提升、翻倒、放桶、回位，所述垃圾车智能机械手包括：

一抱抓装置，该抱抓装置包括一承重组件、抱抓组件及接近开关，该承重组件包括一竖向的滑杆；

一升降组件，该升降组件包括导轨架、安装在导轨架一侧的提升油缸、与导轨架的顶部固定的翻转臂；所述抱抓装置的滑杆与该导轨架滑动连接；该升降组件上设有一上升行程开关及一下落行程开关；

一伸缩组件，该伸缩组件包括固定支架及连接该固定支架的伸缩臂；该固定支架用于安装在一垃圾车上，该固定支架上安装有电机及编码器，该电机的输出轴安装齿轮；固定支架上设有固定齿条，该固定齿条与固定支架上的齿轮啮合；

一翻转组件，该翻转组件包括翻转油缸及输出轴，该翻转油缸安装在伸缩组件的伸缩臂上，该输出轴与升降组件的翻转臂固定连接；该翻转组件上设有翻转行程开关及水平行程开关；及

一中央控制器，该中央控制器与抱抓装置、升降组件、伸缩组件及翻转组件连接。

进一步地，所述固定支架的上下各设有若干V形轴承，所述伸缩臂朝向固定支架的一侧上下各设有一导轨，各导轨上下朝外凸起以配合所述V形轴承。

进一步地，所述固定支架的内侧安装有若干滚轮。

进一步地，所述导轨架内设有若干轴承，所述承重组件的滑杆插入导轨架内并与轴承接触。

进一步地，所述抱抓装置还包括固定在承重组件上的称重传感器、及抵压在所述称重传感器上的压板；所述压板与所述抱抓组件固定连接，所述抱抓组件及压板相对所述承重组件沿竖直方向滑动连接。

进一步地，所述抱抓装置还包括一导柱，该导柱分别与压板及抱抓组件固定连接，所述导柱穿设在所述承重组件上。

进一步地，所述承重组件还包括一连接架及横向的承重臂，该连接架连接所述滑杆及承重臂，该承重臂远离滑动架的端部设有上下贯穿的第一安装孔，所述导柱穿设在该第一安装孔上。

进一步地，所述承重组件还包括一加强柱，该加强柱分别与压板及抱抓组件固定连接，所述导柱穿设在所述承重组件上；该加强柱与所述导柱间隔平行设置。

进一步地，所述抱抓组件包括一安装架、连接安装架的抓取动力模组、安装在安装架上的第一抱爪及第二抱爪，所述抓取动力模组与第一抱爪连接，该第一抱爪与第二抱爪相互连接。

进一步地，所述第一抱爪包括一枢接在安装架上的第一半齿轮、连接该第一半齿轮的第一弯曲部；所述第二抱爪包括一枢接在安装架上的第二半齿轮、连接该第二半齿轮的第二弯曲部；该第二半齿轮与第一半齿轮啮合连接；所述抓取动力模组包括油缸、及连接所述油缸的齿条，该齿条与所述第一半齿轮啮合。

本发明的垃圾车智能机械手，实现机械手定位捕捉垃圾桶，无需人力挂桶和下架；在初步定位垃圾桶后，后续全部动作均为全自动智能控制，安全高效；另外，抱抓装置上设置称重传感器，对垃圾桶的负荷进行有效采集，有利于大数据处理和智能控制。

附图说明

图1为本发明的垃圾车智能机械手安装在垃圾车上准备抓取垃圾桶时的立体示意图。

图2为图1中的垃圾车智能机械手的立体示意图。

图3为图2中的垃圾车智能机械手的另一个视角的立体示意图。

图4为图3中的垃圾车智能机械手的抱抓装置的立体分解图。

图5为图3中抱抓装置的承重组件与升降组件的组装示意图。

图6为图2的垃圾车智能机械手的分解图。

图7为图6中的伸缩组件及翻转组件的分解图。

图8为图7中的伸缩组件及翻转组件另一个视角的分解图。

图9为图8的伸缩组件及翻转组件的组装图。

图10为图9的伸缩组件及翻转组件的另一个视角的组装图。

图11为图9的伸缩组件及翻转组件的另一个视角的组装图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参照图1至图11，为本发明的一较佳实施例的垃圾车智能机械手，安装在垃圾车90上，对地面上装有垃圾的垃圾桶95进行定位、抓取、提升、翻倒、放桶、回位；其中抓取、提升、翻倒、放桶、回位的动作均为全自动控制，无需人工操作，智能程度高。

垃圾车智能机械手包括抱抓装置100、升降组件60、翻转组件70、伸缩组件80，所述伸缩组件80用于安装在垃圾车90上，该翻转组件70安装在伸缩组件80上，所述升降组件60连接该翻转组件70及抱抓装置100。可以理解地，该垃圾车智能机械手还包括一中央控制器(图未示)，该中央控制器可为PLC(可编程逻辑控制器)。

以下先详细介绍抱抓装置100的结构及工作原理：

该抱抓装置100包括一承重组件10、抱抓组件40、安装在承重组件10上的称重传感器20、及连接抱抓组件40并按压在所述称重传感器20上的压板30、安装在承重组件10上的接近开关50。所述抱抓组件40抓取垃圾桶后带动压板30下压所述称重传感器20，从而通过称重传感器20测量出该垃圾桶的重量，并将数据保存。该接近开关50用以判断抱抓组件40是否贴近垃圾桶到位。

承重组件10包括一竖向的滑杆19、一横向的承重臂16、及连接架11。该连接架11包括一主体部12、自该主体部12的一侧延伸的第一夹板13及第二夹板14、及自该主体部12的另一侧延伸的连接部15。该承重臂16的一端下表面与第一夹板13抵靠，该承重臂16的顶面与第二夹板14固定连接。所述承重臂16远离连接架11的端部设有上下贯穿的第一安装孔160，该承重臂16远离连接架11的端部的一侧延伸一连接板165。滑杆19与主体部12固定连接。

称重传感器20安装在承重臂16的连接板165上，并且该称重传感器20安装在靠近垃圾桶的一侧。在本实施例中，该称重传感器20是一种电阻应变式称重传感器，将作用在被测物体上的重力按一定比例转换成可计量的输出信号。压板30通过一导柱31与所述抱抓组件40固定连接。该导柱31贯穿该承重臂16后分别与压板30及抱抓组件40固定连接。在本实施例中，为增强压板30的稳定性，保证称重的精度，所述承重臂16与称重传感器20相反的一侧面固定安装一稳定块17，该稳定块17设有上下贯穿的第二安装孔170。所述压板30通过一加强柱32与所述抱抓组件40固定连接，该加强柱32贯穿该稳定块17。所述加强柱32与该导柱31平行设置。抱抓组件40抓住垃圾桶并上提时，通过导柱31及压板30向称重传感器20施压，从而测出垃圾桶的重量。

抱抓组件40包括一安装架41、连接安装架41的抓取动力模组45、安装在安装架41上的第一抱爪47及第二抱爪48，所述抓取动力模组45与第一抱爪47连接，该第一抱爪47与第二抱爪48相互连接；工作时，所述抓取动力模组45驱动第一抱爪47转动，并通过第一抱爪47带动第二抱爪48转动，使得第一抱爪47与第二抱爪48相互靠拢或者分开，以完成抓取垃圾桶或者松开垃圾桶的动作。

安装架41的底部设有长条状的贯穿槽410。所述安装架41的上设有二穿孔42以分别供所述导柱31及加强柱32穿设。所述安装架41的上设有二枢接孔43，用于供所述第一抱爪47及第二抱爪48枢接。在本实施例中，所述枢接孔43位于所述穿孔42的连线的相对两侧，从而保证第一抱爪47及第二抱爪48的平衡。该抓取动力模组45包括油缸46、连接油缸46的齿条460。安装时，所述油缸46安装在安装架41上，齿条460穿过安装架41的贯穿槽410伸入安装架41内。第一抱爪47与第二抱爪48的结构呈对称设置。该第一抱爪47包括与安装架41枢接的第一半齿轮470、连接该第一半齿轮470的第一弯曲部。所述第二抱爪48与第一抱爪47对称设置，包括与安装架41枢接的第二半齿轮480、第二弯曲部。

抱抓组件40组装时，第一抱爪47及第二抱爪48与安装架41枢接，同时第一抱爪47的第一半齿轮470与第二抱爪48的第二半齿轮480啮合；组合后第一弯曲部与第二弯曲部围成一半圆形的爪子。该抓取动力模组45固定在安装架41上后通过齿条460与第一半齿轮470啮合。

抱抓组件40组装完成后，通过导柱31及加强柱32与安装架41固定连接。该导柱31及加强柱32分别向上穿过承重臂16的第一安装孔160、稳定块17的第二安装孔170，然后该导柱31及加强柱32的顶端与所述压板30通过焊接或者其它方式固定。由于抱抓组件40通过导柱31及加强柱32与压板30固定，抱抓组件40的所有重量通过压板30压在所述称重传感器20上；当抱抓组件40抓住垃圾桶并向上提时，因垃圾桶而增加的重量被称重传感器20所感应，从而测出垃圾桶的重量。

以下再详细介绍升降组件60、翻转组件70及伸缩组件80的结构及工作原理：

升降组件60包括导轨架61、安装在导轨架61一侧的提升油缸62、与导轨架61的顶部固定的翻转臂63。导轨架61套设在承重组件10的滑杆19上；提升油缸62的输出端连接所述承重组件10的连接架11。提升油缸62带动承重组件10相对导轨架61升降；该导轨架61内设有若干轴承，承重组件10的滑杆19插入导轨架61内并与轴承接触。该升降组件60还包括一上升行程开关及一下落行程开关(图未示)，用于感应判断承重组件10相对导轨架61上升或下落到设定的位置。具体地，该上升行程开关及下落行程开关安装在导轨架61内或者安装在承重组件10的滑杆19的相对两端，当滑杆19相对导轨架61上升到位或者下落到位时，上升行程开关或者下落行程开关就会触发响应。

伸缩组件80包括固定支架81及连接该固定支架81的伸缩臂85。固定支架81的上下各设有若干V形轴承82。固定支架81上安装有电机83及编码器830，该电机83的输出轴安装齿轮835。固定支架81的内侧安装有若干滚轮84。所述伸缩臂85朝向固定支架81的一侧上下各设有一导轨86，各导轨86上下朝外凸起以配合所述V形轴承82。固定支架81上设有纵长的固定齿条87，该固定齿条87与固定支架81上的齿轮835啮合。工作时，电机83驱动齿轮835转动，通过固定齿条87带动伸缩臂85前后伸缩。伸缩臂85的移动距离通过编码器830设定控制。

翻转组件70安装在伸缩组件80的伸缩臂85上。翻转组件70包括翻转油缸71及输出轴72。该输出轴72与升降组件60的翻转臂63固定连接。具体地，翻转油缸71安装在与固定支架81相反的一侧，该输出轴72的自由端与伸缩臂85的另一端枢接。该翻转组件70上设有翻转行程开关及水平行程开关(图未示)，当输出轴72带动翻转臂63转动至触发翻转行程开关时根据设定停止转动，回位时根据水平行程开关的触发停止转动。

本发明的垃圾车的智能机械手工作时，包括如下步骤：

第一步，垃圾车靠近路边垃圾桶驻车，抱抓装置100被操作人员在驾驶室内通过外置摄像头控制伸出及上升，以准确捕捉垃圾桶；具体地，操作人员控制伸缩组件80的伸缩臂85向外伸出，控制升降组件60的提升油缸62向上提升，以使抱抓装置100准确捕捉垃圾桶；同时，编码器830精确记忆伸缩臂85的伸出量并反馈到中央控制器储存；提升油缸62的上升时间反馈至中央控制器储存；

第二步，抱抓装置100的接近开关50与垃圾桶95接触响应，中央控制器控制抱抓组件40自动合拢，抱紧垃圾桶95；

第三步，中央控制器延时控制，确保垃圾桶抱紧后，升降组件60的提升油缸62继续向上提升抱抓装置100及垃圾桶95；

第四步，升降组件60带动抱抓装置100及垃圾桶95上升到位时，升降组件60的上升行程开关响应，触发伸缩臂85相对固定支架81自动缩回；

第五步，伸缩臂85回到位后(即伸缩臂85处于最短的初始状态时)，编码器830响应到位，触发翻转组件70驱动翻转臂63自动翻转；

第六步，翻转臂63带动升降组件60、抱抓装置100及垃圾桶95翻转到位时，翻转臂63触发翻转行程开关，中央控制器控制翻转后的垃圾桶95自动抖动和延时，保证垃圾桶95内垃圾倾倒干净；

第七步，中央控制器控制根据设定的时间控制翻转臂63自动翻转回位，触发水平行程开关时停止翻转，翻转臂63恢复水平状态；

第八步，中央控制器接收到水平行程开关的信号后，控制伸缩臂85伸出，伸出长度为第一步储存的伸缩臂85的伸出量；伸出到位后，中央控制器控制升降组件60的提升油缸62下降，下落高度为去除第一步所记忆的人工提升高度后的油缸行程余量；到位后，中央控制器延时控制，抱抓组件40自动松开，保证垃圾桶95放回原处；

第九步，中央控制器延时控制，伸缩臂85自动缩回，编码器830识别缩回到位信号后，控制提升油缸62根据第一步记忆的人工提升高度自动下落余下油缸行程，下落行程开关触发，所述垃圾车智能机械手不再动作，整个动作循环控制完成。

其中，上述第三步的抓取上升过程中，抱抓装置100的称重传感器20通过抱抓组件40、压板30的巧妙连接，对垃圾桶95的负荷进行有效采集，有利于大数据处理和智能控制；同时，一旦垃圾桶95超重则停止后续步骤重新放回垃圾桶95，保护抱抓装置100。

综上所述，本发明的垃圾车智能机械手，实现机械手定位捕捉垃圾桶，无需人力挂桶和下架；在初步人工定位垃圾桶95后(主要考虑安全问题)，后续全部动作均为全自动智能控制，安全高效；另外，抱抓装置100上设置称重传感器20，对垃圾桶95的负荷进行有效采集，有利于大数据处理和智能控制。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种垃圾车智能机械手，用于对地面上装有垃圾的垃圾桶进行定位、抓取、提升、翻倒、放桶、回位，其特征在于：所述垃圾车智能机械手包括：

一抱抓装置，该抱抓装置包括一承重组件、抱抓组件及接近开关，该承重组件包括一竖向的滑杆；

一升降组件，该升降组件包括导轨架、安装在导轨架一侧的提升油缸、与导轨架的顶部固定的翻转臂；所述抱抓装置的滑杆与该导轨架滑动连接；该升降组件上设有一上升行程开关及一下落行程开关；

一伸缩组件，该伸缩组件包括固定支架及连接该固定支架的伸缩臂；该固定支架用于安装在一垃圾车上，该固定支架上安装有电机及编码器，该电机的输出轴安装齿轮；固定支架上设有固定齿条，该固定齿条与固定支架上的齿轮啮合；

一翻转组件，该翻转组件包括翻转油缸及输出轴，该翻转油缸安装在伸缩组件的伸缩臂上，该输出轴与升降组件的翻转臂固定连接；该翻转组件上设有翻转行程开关及水平行程开关；及

一中央控制器，该中央控制器与抱抓装置、升降组件、伸缩组件及翻转组件连接。

2.根据权利要求1所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述固定支架的上下各设有若干V形轴承，所述伸缩臂朝向固定支架的一侧上下各设有一导轨，各导轨上下朝外凸起以配合所述V形轴承。

3.根据权利要求2所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述固定支架的内侧安装有若干滚轮。

4.根据权利要求1所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述导轨架内设有若干轴承，所述承重组件的滑杆插入导轨架内并与轴承接触。

5.根据权利要求1所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述抱抓装置还包括固定在承重组件上的称重传感器、及抵压在所述称重传感器上的压板；所述压板与所述抱抓组件固定连接，所述抱抓组件及压板相对所述承重组件沿竖直方向滑动连接。

6.根据权利要求5所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述抱抓装置还包括一导柱，该导柱分别与压板及抱抓组件固定连接，所述导柱穿设在所述承重组件上。

7.根据权利要求6所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述承重组件还包括一连接架及横向的承重臂，该连接架连接所述滑杆及承重臂，该承重臂远离滑动架的端部设有上下贯穿的第一安装孔，所述导柱穿设在该第一安装孔上。

8.根据权利要求7所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述承重组件还包括一加强柱，该加强柱分别与压板及抱抓组件固定连接，所述导柱穿设在所述承重组件上；该加强柱与所述导柱间隔平行设置。

9.根据权利要求1所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述抱抓组件包括一安装架、连接安装架的抓取动力模组、安装在安装架上的第一抱爪及第二抱爪，所述抓取动力模组与第一抱爪连接，该第一抱爪与第二抱爪相互连接。

10.根据权利要求9所述的垃圾车智能机械手，其特征在于：所述第一抱爪包括一枢接在安装架上的第一半齿轮、连接该第一半齿轮的第一弯曲部；所述第二抱爪包括一枢接在安装架上的第二半齿轮、连接该第二半齿轮的第二弯曲部；该第二半齿轮与第一半齿轮啮合连接；所述抓取动力模组包括油缸、及连接所述油缸的齿条，该齿条与所述第一半齿轮啮合。