CN106426212B - 一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人。本发明要解决的技术问题是提供一种快速和高效率的家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人。为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，包括有滚轮、第一平皮带、第二皮带轮、第二轴承座、第三转轴、机械手、第二连接杆、第二电机、第一连接杆等；腔体左侧上方通过焊接的方式连接有第一支撑杆，第一支撑杆左端通过螺栓连接的方式连接有第三电机，第三电机的输出轴通过联轴器连接有第四转轴。本发明达到了摆放鞋子的效果，同时有无线摄像头和超声波传感器的存在，使机器人可以自主寻找要摆放的鞋子。

Description

一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作。现在家庭由于人多，从而导致鞋子也多，进而使鞋柜前混乱的放置有鞋子，当有急事要紧急出门时，由于鞋子不好找，将耽误人们的工作，影响人们的工作情绪。为解决上述问题，我们应该设计一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，为人们自主摆放好鞋子，起到想用就能用，不用找的作用。

现有的鞋子大多数由人们自己摆放，人们自己摆放鞋子存在费时和不能每天摆放鞋子的缺点，因此亟需设计一种快速和高效率的家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明为了克服现在的鞋子大多数由人们自己摆放，人们自己摆放鞋子费时和不能每天摆放鞋子的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种快速和高效率的家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人。

（2）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，包括有滚轮、第一平皮带、第二皮带轮、第二轴承座、第三转轴、机械手、第二连接杆、第二电机、第一连接杆、第二转轴、第一皮带轮、第一轴承座、气缸、第四转轴、第三皮带轮、第三电机、第一支撑杆、第二平皮带、无线摄像头、头部、第二支撑杆、第三支撑杆、第一电机、第一转轴、支板、第三轴承座、第四皮带轮、第五转轴、第三连接杆和腔体；腔体底部左侧和右侧均开有开口，腔体左侧上方通过焊接的方式连接有第一支撑杆，第一支撑杆左端通过螺栓连接的方式连接有第三电机，第三电机的输出轴通过联轴器连接有第四转轴，第四转轴上通过平键连接的方式连接有第三皮带轮，第四转轴前端通过焊接的方式连接有第二连接杆，腔体右侧上方通过焊接的方式连接有第二支撑杆，第二支撑杆右端通过螺栓连接的方式连接有第三轴承座，第三轴承座的内轴承通过过盈连接的方式连接有第五转轴，第五转轴通过平键连接的方式连接有第四皮带轮，第三皮带轮和第四皮带轮之间绕有第二平皮带，第二平皮带位于腔体的前侧，第五转轴前端通过焊接的方式连接有第三连接杆，第二连接杆的底端和第三连接杆的底端均通过螺栓连接的方式连接有机械手，腔体顶部通过焊接的方式连接有第三支撑杆，第三支撑杆顶端通过焊接的方式连接有头部，头部的双眼位置安装有无线摄像头，腔体内顶部通过螺栓连接的方式连接有第一电机，第一电机的输出轴通过联轴器连接有第一转轴，第一转轴底端通过螺栓连接的方式连接有支板，支板底部左侧和右侧均通过螺栓连接的方式连接有气缸，气缸底端通过螺纹连接的方式连接有第一连接杆，第一连接杆穿过开口，滚轮通过支杆焊接在第一连接杆的底端，滚轮可转动，左方的第一连接杆右侧通过螺栓连接的方式连接有第二电机和第二轴承座，第二电机位于第二轴承座的上方，第二电机的输出轴通过联轴器连接有第二转轴，第二转轴上通过平键连接的方式连接第一皮带轮，右方的第一连接杆的左侧通过螺栓连接的方式连接有第一轴承座，第二转轴通过过盈连接的方式和第一转轴的内轴承连接，第二轴承座的内轴承通过过盈连接的方式连接有第三转轴，第三转轴上通过平键连接的方式连接有第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮之间绕有第一平皮带，第三转轴左端通过焊接的方式和左方的滚轮连接，第三转轴的右端通过焊接的方式和右方的滚轮连接。

优选地，还包括有放置台、圆盘、超声波传感器、控制器，头部顶部通过焊接的方式连接有放置台，放置台顶部通过焊接的方式连接有圆盘，圆盘的左侧通过螺栓连接的方式连接有超声波传感器，圆盘的右侧通过螺栓连接的方式连接有控制器，第一电机、第二电机、第三电机、气缸、无线摄像头和超声波传感器均与控制器连接。

优选地，还包括有第一加强筋和第二加强筋，第一支撑杆底部和腔体左侧之间通过焊接的方式连接有第一加强筋，第二支撑杆底部和腔体右侧之间通过焊接的方式连接有第二加强筋。

优选地，第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机。

优选地，腔体的材质为Q235钢。

工作原理：起初，气缸处于伸长状态。当要自动摆放鞋子时，启动第二电机正转，第二电机通过第三转轴带动第一皮带轮正转，第一皮带轮通过第一平皮带带动第二皮带轮正转，第二皮带轮通过第三转轴带动滚轮正转，滚轮就能前进，当第二电机反转时，滚轮将后退，同时启动第一电机正转，第一电机通过第一转轴带动支板正转，支板带动气缸、第一连接杆和滚轮向右偏移，这时整个机器人可以向右转向，反之当第一电机反转时，滚轮将带动整个机器人向左转向。与此同时启动无线摄像头工作，无线摄像头将寻找到目标，当机器人到达要摆放的鞋子面前时，第一电机和第二电机停止工作，启动气缸缩短，气缸将带动腔体和整个机器人的上半身向下移动，这时机械手也将向下移动，同时启动第三电机转动，第三电机通过第四转轴带动第三皮带轮和第二连接杆转动，第三皮带轮通过第二平皮带带动第四皮带轮转动，第四皮带轮通过第五转轴带动第三连接杆转动，第二连接杆和第三连接杆将带动机械手转动，当机械手和鞋子接触时，第三电机停止转动，启动机械手工作，机械手将抓住鞋子。当机械手抓住鞋子时，启动气缸伸长，气缸将带动机器人的上半身恢复原位，同时启动第一电机和第二电机转动，第一电机和第二电机将通过滚轮把鞋子带动到要摆放的位置，这时第一电机和第二电机停止工作，启动气缸缩短，气缸将带动机器人的上半身向下移动，同时启动第三电机，第三电机将带动机械手转动，当机械手转到适当的位置时，第三电机停止工作，机械手也停止工作，这时机械手上的鞋子将被机械手摆放好位置，从而达到整齐摆放鞋子的目的。当鞋子摆放好后，启动气缸伸长复位，当机器人上半身复位时，气缸停止工作，启动第三电机转动，当机械手复位时，第三电机停止工作，这时启动第一电机和第二电机转动，从而带动滚轮转动，当滚轮带动整个机器人回到初始位置时，第一电机和第二电机停止工作，关闭无线摄像头。

因为还包括有放置台、圆盘、超声波传感器、控制器，头部顶部通过焊接的方式连接有放置台，放置台顶部通过焊接的方式连接有圆盘，圆盘的左侧通过螺栓连接的方式连接有超声波传感器，圆盘的右侧通过螺栓连接的方式连接有控制器，第一电机、第二电机、第三电机、气缸、无线摄像头和超声波传感器均与控制器连接，所以当机器人在摆放鞋子时，超声波传感器可以扩大机器人对鞋子摆放的范围，同时超声波传感器可以使鞋子被摆放的更整齐，且有控制器的存在，当无线摄像头和超声波传感器找到目标时，无线摄像头和超声波传感器将信息发送到控制器，控制器将信息反馈到第一电机、第二电机、第三电机和气缸上，从而控制第一电机、第二电机、第三电机和气缸工作，从而提高整个机器人的摆放鞋子的速度，进而提高摆放鞋子的效率。

因为还包括有第一加强筋和第二加强筋，第一支撑杆底部和腔体左侧之间通过焊接的方式连接有第一加强筋，第二支撑杆底部和腔体右侧之间通过焊接的方式连接有第二加强筋，所以第一加强筋和第二加强筋在不增加整个机器人的重量的情况下，对第一支撑杆和第二支撑杆起到固定的作用，从而延长第一支撑杆和第二支撑杆的使用寿命。

控制器选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器，主机外部24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为超声波传感器；Y0为第一电机，Y1为第二电机，Y2为第三电机，Y3为气缸，Y4为无线摄像头。根据图5所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器控制各部件按上述工作原理进行动作，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

（3）有益效果

本发明达到了摆放鞋子的效果，同时有无线摄像头和超声波传感器的存在，使机器人可以自主寻找要摆放的鞋子，且在第一电机、第二电机和第三电机的共同作用下可以全方位的对鞋子进行摆放，从而在自主摆放鞋子的情况下达到高效率摆放的目的。

附图说明

图1为本发明的第一种主视结构示意图。

图2为本发明的第一连接杆和滚轮的左视结构示意图。

图3为本发明的第二种主视结构示意图。

图4为本发明的第三种主视结构示意图。

图5为本发明的电气控制原理图。

附图中的标记为：1-滚轮，2-第一平皮带，3-第二皮带轮，4-第二轴承座，5-第三转轴，6-机械手，7-第二连接杆，8-第二电机，9-第一连接杆，10-开口，11-第二转轴，12-第一皮带轮，13-第一轴承座，14-气缸，15-第四转轴，16-第三皮带轮，17-第三电机，18-第一支撑杆，19-第二平皮带，20-无线摄像头，21-头部，22-第二支撑杆，23-第三支撑杆，24-第一电机，25-第一转轴，26-支板，27-第三轴承座，28-第四皮带轮，29-第五转轴，30-第三连接杆，31-腔体，32-放置台，33-圆盘，34-超声波传感器，35-控制器，36-第一加强筋，37-第二加强筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，如图1-5所示，包括有滚轮1、第一平皮带2、第二皮带轮3、第二轴承座4、第三转轴5、机械手6、第二连接杆7、第二电机8、第一连接杆9、第二转轴11、第一皮带轮12、第一轴承座13、气缸14、第四转轴15、第三皮带轮16、第三电机17、第一支撑杆18、第二平皮带19、无线摄像头20、头部21、第二支撑杆22、第三支撑杆23、第一电机24、第一转轴25、支板26、第三轴承座27、第四皮带轮28、第五转轴29、第三连接杆30和腔体31；腔体31底部左侧和右侧均开有开口10，腔体31左侧上方通过焊接的方式连接有第一支撑杆18，第一支撑杆18左端通过螺栓连接的方式连接有第三电机17，第三电机17的输出轴通过联轴器连接有第四转轴15，第四转轴15上通过平键连接的方式连接有第三皮带轮16，第四转轴15前端通过焊接的方式连接有第二连接杆7，腔体31右侧上方通过焊接的方式连接有第二支撑杆22，第二支撑杆22右端通过螺栓连接的方式连接有第三轴承座27，第三轴承座27的内轴承通过过盈连接的方式连接有第五转轴29，第五转轴29通过平键连接的方式连接有第四皮带轮28，第三皮带轮16和第四皮带轮28之间绕有第二平皮带19，第二平皮带19位于腔体31的前侧，第五转轴29前端通过焊接的方式连接有第三连接杆30，第二连接杆7的底端和第三连接杆30的底端均通过螺栓连接的方式连接有机械手6，腔体31顶部通过焊接的方式连接有第三支撑杆23，第三支撑杆23顶端通过焊接的方式连接有头部21，头部21的双眼位置安装有无线摄像头20，腔体31内顶部通过螺栓连接的方式连接有第一电机24，第一电机24的输出轴通过联轴器连接有第一转轴25，第一转轴25底端通过螺栓连接的方式连接有支板26，支板26底部左侧和右侧均通过螺栓连接的方式连接有气缸14，气缸14底端通过螺纹连接的方式连接有第一连接杆9，第一连接杆9穿过开口10，滚轮1通过支杆焊接在第一连接杆9的底端，滚轮1可转动，左方的第一连接杆9右侧通过螺栓连接的方式连接有第二电机8和第二轴承座4，第二电机8位于第二轴承座4的上方，第二电机8的输出轴通过联轴器连接有第二转轴11，第二转轴11上通过平键连接的方式连接第一皮带轮12，右方的第一连接杆9的左侧通过螺栓连接的方式连接有第一轴承座13，第二转轴11通过过盈连接的方式和第一转轴25的内轴承连接，第二轴承座4的内轴承通过过盈连接的方式连接有第三转轴5，第三转轴5上通过平键连接的方式连接有第二皮带轮3，第一皮带轮12和第二皮带轮3之间绕有第一平皮带2，第三转轴5左端通过焊接的方式和左方的滚轮1连接，第三转轴5的右端通过焊接的方式和右方的滚轮1连接。

还包括有放置台32、圆盘33、超声波传感器34、控制器35，头部21顶部通过焊接的方式连接有放置台32，放置台32顶部通过焊接的方式连接有圆盘33，圆盘33的左侧通过螺栓连接的方式连接有超声波传感器34，圆盘33的右侧通过螺栓连接的方式连接有控制器35，第一电机24、第二电机8、第三电机17、气缸14、无线摄像头20和超声波传感器34均与控制器35连接。

还包括有第一加强筋36和第二加强筋37，第一支撑杆18底部和腔体31左侧之间通过焊接的方式连接有第一加强筋36，第二支撑杆22底部和腔体31右侧之间通过焊接的方式连接有第二加强筋37。

第一电机24、第二电机8和第三电机17均为伺服电机。

腔体31的材质为Q235钢。

工作原理：起初，气缸14处于伸长状态。当要自动摆放鞋子时，启动第二电机8正转，第二电机8通过第三转轴5带动第一皮带轮12正转，第一皮带轮12通过第一平皮带2带动第二皮带轮3正转，第二皮带轮3通过第三转轴5带动滚轮1正转，滚轮1就能前进，当第二电机8反转时，滚轮1将后退，同时启动第一电机24正转，第一电机24通过第一转轴25带动支板26正转，支板26带动气缸14、第一连接杆9和滚轮1向右偏移，这时整个机器人可以向右转向，反之当第一电机24反转时，滚轮1将带动整个机器人向左转向。与此同时启动无线摄像头20工作，无线摄像头20将寻找到目标，当机器人到达要摆放的鞋子面前时，第一电机24和第二电机8停止工作，启动气缸14缩短，气缸14将带动腔体31和整个机器人的上半身向下移动，这时机械手6也将向下移动，同时启动第三电机17转动，第三电机17通过第四转轴15带动第三皮带轮16和第二连接杆7转动，第三皮带轮16通过第二平皮带19带动第四皮带轮28转动，第四皮带轮28通过第五转轴29带动第三连接杆30转动，第二连接杆7和第三连接杆30将带动机械手6转动，当机械手6和鞋子接触时，第三电机17停止转动，启动机械手6工作，机械手6将抓住鞋子。当机械手6抓住鞋子时，启动气缸14伸长，气缸14将带动机器人的上半身恢复原位，同时启动第一电机24和第二电机8转动，第一电机24和第二电机8将通过滚轮1把鞋子带动到要摆放的位置，这时第一电机24和第二电机8停止工作，启动气缸14缩短，气缸14将带动机器人的上半身向下移动，同时启动第三电机17，第三电机17将带动机械手6转动，当机械手6转到适当的位置时，第三电机17停止工作，机械手6也停止工作，这时机械手6上的鞋子将被机械手6摆放好位置，从而达到整齐摆放鞋子的目的。当鞋子摆放好后，启动气缸14伸长复位，当机器人上半身复位时，气缸14停止工作，启动第三电机17转动，当机械手6复位时，第三电机17停止工作，这时启动第一电机24和第二电机8转动，从而带动滚轮1转动，当滚轮1带动整个机器人回到初始位置时，第一电机24和第二电机8停止工作，关闭无线摄像头20。

因为还包括有放置台32、圆盘33、超声波传感器34、控制器35，头部21顶部通过焊接的方式连接有放置台32，放置台32顶部通过焊接的方式连接有圆盘33，圆盘33的左侧通过螺栓连接的方式连接有超声波传感器34，圆盘33的右侧通过螺栓连接的方式连接有控制器35，第一电机24、第二电机8、第三电机17、气缸14、无线摄像头20和超声波传感器34均与控制器35连接，所以当机器人在摆放鞋子时，超声波传感器34可以扩大机器人对鞋子摆放的范围，同时超声波传感器34可以使鞋子被摆放的更整齐，且有控制器35的存在，当无线摄像头20和超声波传感器34找到目标时，无线摄像头20和超声波传感器34将信息发送到控制器35，控制器35将信息反馈到第一电机24、第二电机8、第三电机17和气缸14上，从而控制第一电机24、第二电机8、第三电机17和气缸14工作，从而提高整个机器人的摆放鞋子的速度，进而提高摆放鞋子的效率。

因为还包括有第一加强筋36和第二加强筋37，第一支撑杆18底部和腔体31左侧之间通过焊接的方式连接有第一加强筋36，第二支撑杆22底部和腔体31右侧之间通过焊接的方式连接有第二加强筋37，所以第一加强筋36和第二加强筋37在不增加整个机器人的重量的情况下，对第一支撑杆18和第二支撑杆22起到固定的作用，从而延长第一支撑杆18和第二支撑杆22的使用寿命。

控制器35选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器35，主机外部24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为超声波传感器34；Y0为第一电机24，Y1为第二电机8，Y2为第三电机17，Y3为气缸14，Y4为无线摄像头20。根据图5所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器35控制各部件按上述工作原理进行动作，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，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、改进及替代，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 (5)

1.一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，其特征在于，包括有滚轮(1)、第一平皮带(2)、第二皮带轮(3)、第二轴承座(4)、第三转轴(5)、机械手(6)、第二连接杆(7)、第二电机(8)、第一连接杆(9)、第二转轴(11)、第一皮带轮(12)、第一轴承座(13)、气缸(14)、第四转轴(15)、第三皮带轮(16)、第三电机(17)、第一支撑杆(18)、第二平皮带(19)、无线摄像头(20)、头部(21)、第二支撑杆(22)、第三支撑杆(23)、第一电机(24)、第一转轴(25)、支板(26)、第三轴承座(27)、第四皮带轮(28)、第五转轴(29)、第三连接杆(30)和腔体(31)；腔体(31)底部左侧和右侧均开有开口(10)，腔体(31)左侧上方通过焊接的方式连接有第一支撑杆(18)，第一支撑杆(18)左端通过螺栓连接的方式连接有第三电机(17)，第三电机(17)的输出轴通过联轴器连接有第四转轴(15)，第四转轴(15)上通过平键连接的方式连接有第三皮带轮(16)，第四转轴(15)前端通过焊接的方式连接有第二连接杆(7)，腔体(31)右侧上方通过焊接的方式连接有第二支撑杆(22)，第二支撑杆(22)右端通过螺栓连接的方式连接有第三轴承座(27)，第三轴承座(27)的内轴承通过过盈连接的方式连接有第五转轴(29)，第五转轴(29)通过平键连接的方式连接有第四皮带轮(28)，第三皮带轮(16)和第四皮带轮(28)之间绕有第二平皮带(19)，第二平皮带(19)位于腔体(31)的前侧，第五转轴(29)前端通过焊接的方式连接有第三连接杆(30)，第二连接杆(7)的底端和第三连接杆(30)的底端均通过螺栓连接的方式连接有机械手(6)，腔体(31)顶部通过焊接的方式连接有第三支撑杆(23)，第三支撑杆(23)顶端通过焊接的方式连接有头部(21)，头部(21)的双眼位置安装有无线摄像头(20)，腔体(31)内顶部通过螺栓连接的方式连接有第一电机(24)，第一电机(24)的输出轴通过联轴器连接有第一转轴(25)，第一转轴(25)底端通过螺栓连接的方式连接有支板(26)，支板(26)底部左侧和右侧均通过螺栓连接的方式连接有气缸(14)，气缸(14)底端通过螺纹连接的方式连接有第一连接杆(9)，第一连接杆(9)穿过开口(10)，滚轮(1)通过支杆焊接在第一连接杆(9)的底端，滚轮(1)可转动，左方的第一连接杆(9)右侧通过螺栓连接的方式连接有第二电机(8)和第二轴承座(4)，第二电机(8)位于第二轴承座(4)的上方，第二电机(8)的输出轴通过联轴器连接有第二转轴(11)，第二转轴(11)上通过平键连接的方式连接第一皮带轮(12)，右方的第一连接杆(9)的左侧通过螺栓连接的方式连接有第一轴承座(13)，第二转轴(11)通过过盈连接的方式和第一转轴(25)的内轴承连接，第二轴承座(4)的内轴承通过过盈连接的方式连接有第三转轴(5)，第三转轴(5)上通过平键连接的方式连接有第二皮带轮(3)，第一皮带轮(12)和第二皮带轮(3)之间绕有第一平皮带(2)，第三转轴(5)左端通过焊接的方式和左方的滚轮(1)连接，第三转轴(5)的右端通过焊接的方式和右方的滚轮(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，其特征在于，还包括有放置台(32)、圆盘(33)、超声波传感器(34)、控制器(35)，头部(21)顶部通过焊接的方式连接有放置台(32)，放置台(32)顶部通过焊接的方式连接有圆盘(33)，圆盘(33)的左侧通过螺栓连接的方式连接有超声波传感器(34)，圆盘(33)的右侧通过螺栓连接的方式连接有控制器(35)，第一电机(24)、第二电机(8)、第三电机(17)、气缸(14)、无线摄像头(20)和超声波传感器(34)均与控制器(35)连接。

3.根据权利要求1所述的一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，其特征在于，还包括有第一加强筋(36)和第二加强筋(37)，第一支撑杆(18)底部和腔体(31)左侧之间通过焊接的方式连接有第一加强筋(36)，第二支撑杆(22)底部和腔体(31)右侧之间通过焊接的方式连接有第二加强筋(37)。

4.根据权利要求1所述的一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，其特征在于，第一电机(24)、第二电机(8)和第三电机(17)均为伺服电机。

5.根据权利要求1所述的一种家庭门口鞋柜用自主摆放鞋子机器人，其特征在于，腔体(31)的材质为Q235钢。