CN106667075B - 带机械手的家用智能鞋柜及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动控制技术领域，提供了一种带机械手的家用智能鞋柜及控制方法，包括鞋柜主体，所述鞋柜主体包括若干个存鞋单元，所述存鞋单元均设有存鞋底板和位于存鞋底板后方的伸缩机构；所述鞋柜主体正面两侧分别设有竖向滑轨；所述滑轨顶端均安装有摄像头；所述滑轨上均安装有自动存取鞋子的机械手；所述机械手上均设有气味传感器；所述鞋柜主体的上表面安装有选鞋触摸屏；所述触摸屏下方设有报警器、臭氧发生装置和控制器；所述伸缩机构、滑轨、摄像头、机械手、气味传感器、触摸屏、报警器和臭氧发生装置分别与控制器电连接。本发明具有自动存取鞋子的功能，还具有除臭和检测异味提醒人们清洗鞋子的功能。

Description

带机械手的家用智能鞋柜及控制方法

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种带机械手的家用智能鞋柜及控制方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对生活的要求越来越高，人们的生活质量也日趋提高，智能家居的时代已经来临，智能家居已进入到人们生活的方方面面，通过自动控制来管理家庭设备，不需要人为的操作控制，给人们的生活带来了翻天覆地的变化，使人们的日常生活更舒适、更简单和更方便。

现代社会每个家庭均会配备专用的鞋柜，鞋柜作为家庭的必备用具越来越受到人们的重视。现有技术的鞋柜种类繁多、各式各样，现有的多功能鞋柜具有除臭杀菌、除湿防霉、自动擦鞋、自动上油等作用，功能实用，操作简便，安全可靠。

上述鞋柜虽然功能多样实用，对鞋子的杀菌除臭有一定的作用和效果，但是并不能做到彻底的杀菌除臭，人们从鞋柜取鞋时，不仅会接触鞋里的细菌，还要忍受鞋柜的异味，因而这些多功能鞋柜均不能达到人们对智能家居的要求，人们仍然需要弯腰从鞋柜取鞋，再把换下的鞋子放入鞋柜，现有鞋柜的舒适性、便利性和安全性均不能满足人们的要求。

发明内容

针对以上问题的不足，本发明提供了一种带机械手的家用智能鞋柜及控制方法，具有自动存取鞋子的功能，还具有除臭和检测异味提醒人们清洗鞋子的功能，人们不用接近鞋柜就可以换鞋离开。

为实现上述目的，本发明带机械手的家用智能鞋柜，包括鞋柜主体，

所述鞋柜主体包括若干个存鞋单元，所述存鞋单元均设有可伸缩存鞋底板，所述可伸缩存鞋底板包括存鞋底板和位于存鞋底板后方的伸缩机构；

所述鞋柜主体正面两侧分别设有竖向滑轨；

所述滑轨顶端均安装有摄像头；

所述滑轨上均安装有自动存取鞋子的机械手；

所述机械手上均设有气味传感器；

所述鞋柜主体的上表面安装有选鞋触摸屏；

所述触摸屏下方设有报警器、臭氧发生装置和控制器；

所述伸缩机构、滑轨、摄像头、机械手、气味传感器、触摸屏、报警器和臭氧发生装置分别与控制器电连接。

优选地，所述伸缩机构包括伸缩连杆和电机驱动机构，电机正转时，连杆往中间运动，存鞋底板弹出，电机反转时，连杆往两侧运动，存鞋底板收回；

所述滑轨包括断面呈“凹”字状的竖向滑道、位于滑道凹槽内的竖向丝杆、位于丝杆前方的竖向滑杆和沿滑杆上下滑动且垂直于竖向滑杆的滑块座，所述滑块座沿滑杆长度方向设有螺纹通孔，所述丝杆下端设有连接丝杆的伺服电机，所述丝杆配合在螺纹通孔内使得伺服电机带动丝杆转动时滑块座在滑杆上滑动；

所述机械手包括安装于滑块座上的机械底座、与机械底座转动连接的第一机械臂、与第一机械臂转动连接的第二机械臂和与第二机械臂转动连接的机械抓手；所述机械底座内设有底座驱动机构，驱动底座在水平方向上旋转，所述第一机械臂内设有第一机械臂驱动机构，驱动第一机械臂在竖直方向上转动，所述第二机械臂内设有第二机械臂驱动机构，驱动第二机械臂在竖直方向上转动，所述机械爪手内设有机械抓手驱动机构，驱动机械抓手在竖直方向上转动和抓手手指的张合。

优选地，所述存鞋单元设有与存鞋单元上方可转动连接的单元盒盖，所述存鞋底板上设有若干个镂空的圆孔。

优选地，所述鞋柜主体前方的地面上设有换鞋板，所述换鞋板与鞋柜主体可拆卸连接。

优选地，所述气味传感器位于机械抓手的手指指尖，所述气味传感器用于检测鞋子的气味；

设定气味传感器检测的气味浓度临界值为A，所述机械抓手抓取地面上的鞋子前，机械抓手的手指指尖的气味传感器将检测鞋子的臭味，所测气味浓度为a；当a＜A时，机械抓手抓取鞋子；当a≥A时，机械手停止工作拒绝将鞋子存入智能鞋柜，报警器报警。

优选地，所述存鞋单元均有对应的编码，根据不同的编码触摸屏里有每个存鞋单元的图像显示单元。

带机械手的家用智能鞋柜的控制方法如下：

步骤1：智能鞋柜通过选鞋触摸屏接收到选择某一双鞋子的信息；

步骤2：智能鞋柜查询该鞋子所在的存鞋单元，并将该存鞋单元的存鞋底板弹出，放在存鞋底板上的鞋子也随之弹出；

步骤3：机械手抓取弹出的鞋子并将其放置在智能鞋柜前的地面上，以便人们换鞋；

步骤4：摄像头拍摄换鞋板上所脱鞋子；

步骤5：机械手抓取所脱鞋子并将其放置到步骤2中弹出的存鞋底板上；

步骤6：智能鞋柜将鞋子随同存鞋底板一起收回到存鞋单元，触摸屏上该存鞋单元的图像显示位置将显示所脱鞋子图像。

优选地，所述智能鞋柜首次使用或者有空余存鞋单元时，将鞋放在换鞋板上，点击触摸屏上的存入命令，智能鞋柜将从上至下、从左至右依次把鞋子存入空余的存鞋单元。

优选地，所述步骤3机械手抓取弹出的鞋子并将其放置在智能鞋柜前的地面上的具体步骤如下：

步骤31：机械手未使用时处于收回状态，滑块座位于滑轨下端，机械手以平行于竖向滑轨的方式依附在滑轨上；

步骤32：存鞋底板弹出时，机械手随着滑块座沿着滑杆向上滑动至弹出的存鞋底板所在水平面位置；

步骤33：机械底座在水平方向旋转，第一机械臂、第二机械臂和机械抓手在竖直方向转动，使机器抓手位于所选鞋子的正上方并且机械抓手张开；

步骤34：机械抓手抓取所选鞋子，机械底座向外旋转；

步骤35：避开弹出的存鞋底板，机械底座停止旋转，机械手随着滑块座沿着滑杆向下滑动；

步骤36：所选鞋子接触地面后，滑块座停止滑动，机械抓手张开将鞋子放在地面上，机械手的第一、第二机械臂转动，机械抓手的位置升高，机械底座向内旋转，留出空间方便人们穿鞋。

优选地，所述步骤5机械手抓取所脱鞋子并将其放置到步骤2中弹出的存鞋底板上的具体步骤如下：

步骤51：机械底座向外旋转，第一机械臂、第二机械臂和机械抓手在竖直方向转动，使机器抓手位于所脱鞋子正上方；

步骤52：机械抓手抓取所脱鞋子后，机械臂随着滑块座沿着滑杆向上滑动，使所脱鞋子位于弹出的存鞋底板所在水平面之上；

步骤53：机械底座向内旋转，第一机械臂、第二机械臂和机械抓手在竖直方向转动，使所脱鞋子位于弹出的存鞋底板正上方；

步骤54：机械抓手松开，将所脱鞋子放在存鞋底板上，机械手回到初始时的收回状态。

由上述方案可知，本发明带机械手的家用智能鞋柜及控制方法，通过触摸屏选鞋，通过机械手将所选鞋子放在地面上供人们换鞋，通过机械手将人们所换鞋子放回鞋柜，实现了自动存取的功能，通过臭氧除臭装置实现了给鞋柜内部除臭的功能，通过气味传感器和报警器实现了提醒人们清洗鞋子的功能。人们不用接近鞋柜就可以换鞋离开，提高了人们换鞋时的舒适性和便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为机械手收回状态下智能鞋柜的结构图；

图2为本实施例中可伸缩存鞋底板结构图；

图3为机械手展开状态下智能鞋柜的结构图；

图4为本实施例中滑轨的结构图；

图5为本实施例中机械手的结构图。

附图标记：

1-鞋柜主体、2-可伸缩存鞋底板、21-存鞋底板、22-伸缩连杆、23-电机驱动机构、3-机械手、31-机械底座、32-第一机械臂、33-第二机械臂、34-机械抓手、4-滑轨、41-丝杆、42-滑块座、43-滑杆、44-电机、5-摄像头、6-触摸屏、7-气味传感器

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的产品，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

如图1～图5所示，本发明提供了一种带机械手3的家用智能鞋柜，包括鞋柜主体1，所述鞋柜主体1包括若干个存鞋单元，所述存鞋单元均设有可伸缩存鞋底板212，所述可伸缩存鞋底板212包括存鞋底板21和位于存鞋底板21后方的伸缩机构；

所述鞋柜主体1正面两侧分别设有竖向滑轨4；

所述滑轨4顶端均安装有摄像头5；

所述滑轨4上均安装有自动存取鞋子的机械手3；

所述机械手3上均设有气味传感器7；

所述鞋柜主体1的上表面安装有选鞋触摸屏6；

所述触摸屏6下方设有报警器、臭氧发生装置和控制器；

所述伸缩机构、滑轨4、摄像头5、机械手3、气味传感器7、触摸屏6、报警器和臭氧发生装置分别与控制器电连接。

本实施例可以用于每个家庭，通过选鞋触摸屏6选择所要穿的鞋子，通过伸缩机构将鞋从存鞋单元弹出或者收回到存鞋单元，通过机械手3将所选鞋子放在地面上供人们换鞋，通过机械手3将人们所换鞋子放回鞋柜，实现了自动存取的功能，人们不用接近鞋柜去取鞋或者存鞋，就不会接触鞋里的细菌，无需忍受鞋柜的异味；通过臭氧除臭装置实现了给鞋柜内部除臭的功能；通过气味传感器7检测鞋子的臭味，通过报警器提醒人们清洗鞋子。

如图2所示，所述伸缩机构包括伸缩连杆22和电机44驱动机构23，电机44正转时，连杆往中间运动，存鞋底板21弹出，电机44反转时，连杆往两侧运动，存鞋底板21收回；

如图4所示，所述滑轨4包括断面呈“凹”字状的竖向滑道、位于滑道凹槽内的竖向丝杆41、位于丝杆41前方的竖向滑杆43和沿滑杆43上下滑动且垂直于竖向滑杆43的滑块座42，所述滑块座42沿滑杆43长度方向设有螺纹通孔，所述丝杆41下端设有连接丝杆41的伺服电机44，所述丝杆41配合在螺纹通孔内使得伺服电机44带动丝杆41转动时滑块座42在滑杆43上滑动；

如图5所示，所述机械手3包括安装于滑块座42上的机械底座31、与机械底座31转动连接的第一机械臂32、与第一机械臂32转动连接的第二机械臂33和与第二机械臂33转动连接的机械抓手34；所述机械底座31内设有底座驱动机构，驱动底座在水平方向上旋转，所述第一机械臂32内设有第一机械臂驱动机构，驱动第一机械臂32在竖直方向上转动，所述第二机械臂33内设有第二机械臂驱动机构，驱动第二机械臂33在竖直方向上转动，所述机械爪手内设有机械抓手驱动机构，驱动机械抓手34在竖直方向上转动和抓手手指的张合。

所述存鞋单元设有与存鞋单元上方可转动连接的单元盒盖，所述存鞋底板21上设有若干个镂空的圆孔。单元盒盖采用塑料材料制成，为了方便存鞋单元里的鞋子弹出或者收回，因而单元盒盖可转动的连接在存鞋单元上方；为了方便臭氧发生装置所产生的臭氧对鞋柜进行除臭，因而存鞋底板21上设有若干个镂空的圆孔。

所述鞋柜主体1前方的地面上设有换鞋板，所述换鞋板与鞋柜主体1可拆卸连接。所述换鞋板包括进入换鞋板和出去换鞋板，主要用于限定人们进入或者出去时换下的鞋子在地面上的位置，方便机械手3的准确抓取。

所述存鞋单元均有对应的编码，根据不同的编码触摸屏6里有每个存鞋单元的图像显示单元。人们外出时，通常不同的服饰会搭配不同的鞋子，触摸屏6里按照存鞋单元的几行几列顺序设有相对应的图像显示单元，选鞋触摸屏6方便人们选择所需穿的鞋子。触摸屏6还可以设置年月日、臭氧发生装置的工作时间。

带机械手3的家用智能鞋柜的控制方法如下：

步骤1：智能鞋柜通过选鞋触摸屏6接收到选择某一双鞋子的信息；

步骤2：智能鞋柜查询该鞋子所在的存鞋单元，并将该存鞋单元的存鞋底板21弹出，放在存鞋底板21上的鞋子也随之弹出；

步骤3：机械手3抓取弹出的鞋子并将其放置在智能鞋柜前的地面上，以便人们换鞋；

步骤4：摄像头5拍摄换鞋板上所脱鞋子；

步骤5：机械手3抓取所脱鞋子并将其放置到步骤2中弹出的存鞋底板21上；

步骤6：智能鞋柜将鞋子随同存鞋底板21一起收回到存鞋单元，触摸屏6上该存鞋单元的图像显示位置将显示所脱鞋子图像。

所述智能鞋柜首次使用或者有空余存鞋单元时，将鞋放在换鞋板上，点击触摸屏6上的存入命令，智能鞋柜将从上至下、从左至右依次把鞋子存入空余的存鞋单元。

所述步骤3机械手3抓取弹出的鞋子并将其放置在智能鞋柜前的地面上的具体步骤如下：

步骤31：机械手3未使用时处于收回状态，滑块座42位于滑轨4下端，机械手3以平行于竖向滑轨4的方式依附在滑轨4上；

步骤32：存鞋底板21弹出时，机械手3随着滑块座42沿着滑杆43向上滑动至弹出的存鞋底板21所在水平面位置；

步骤33：机械底座31在水平方向旋转，第一机械臂32、第二机械臂33和机械抓手34在竖直方向转动，使机器抓手位于所选鞋子的正上方并且机械抓手34张开；

步骤34：机械抓手34抓取所选鞋子，机械底座31向外旋转；

步骤35：避开弹出的存鞋底板21，机械底座31停止旋转，机械手3随着滑块座42沿着滑杆43向下滑动；

步骤36：所选鞋子接触地面后，滑块座42停止滑动，机械抓手34张开将鞋子放在地面上，机械手3的第一、第二机械臂33转动，机械抓手34的位置升高，机械底座31向内旋转，留出空间方便人们穿鞋。

所述步骤5机械手3抓取所脱鞋子并将其放置到步骤2中弹出的存鞋底板21上的具体步骤如下：

步骤51：机械底座31向外旋转，第一机械臂32、第二机械臂33和机械抓手34在竖直方向转动，使机器抓手位于所脱鞋子正上方；

步骤52：机械抓手34抓取所脱鞋子后，机械臂随着滑块座42沿着滑杆43向上滑动，使所脱鞋子位于弹出的存鞋底板21所在水平面之上；

步骤53：机械底座31向内旋转，第一机械臂32、第二机械臂33和机械抓手34在竖直方向转动，使所脱鞋子位于弹出的存鞋底板21正上方；

步骤54：机械抓手34松开，将所脱鞋子放在存鞋底板21上，机械手3回到初始时的收回状态。

所述气味传感器7位于机械抓手34的手指指尖，所述气味传感器7用于检测鞋子的气味；设定气味传感器7检测的气味浓度临界值为A，所述机械抓手34抓取地面上的鞋子前，机械抓手34的手指指尖的气味传感器7将检测鞋子的臭味，所测气味浓度为a；当a＜A时，机械抓手34抓取鞋子；当a≥A时，机械手3停止工作拒绝将鞋子存入智能鞋柜，报警器报警。

现代生活中，工作生活节奏快，往往会忽略身边的一些小事，例如一双鞋子长期不清洗，上班或者游玩时，鞋子发出的异味自己也许不会察觉，但缺让他人难以忍受，也会给他人留下不好的印象；长期不清洗的鞋子容易滋生细菌，经常穿容易得脚气。本实施例中的气味传感器7可以检测鞋子的臭味，并发出报警，提醒我们清洗鞋子。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.带机械手的家用智能鞋柜，包括鞋柜主体，其特征在于：

所述鞋柜主体包括若干个存鞋单元，所述存鞋单元均设有可伸缩存鞋底板，所述可伸缩存鞋底板包括存鞋底板和位于存鞋底板后方的伸缩机构；

所述鞋柜主体正面两侧分别设有竖向滑轨；

所述滑轨顶端均安装有摄像头；

所述滑轨上均安装有自动存取鞋子的机械手；

所述机械手上均设有气味传感器；

所述鞋柜主体的上表面安装有选鞋触摸屏；

所述触摸屏下方设有报警器、臭氧发生装置和控制器；

所述伸缩机构、滑轨、摄像头、机械手、气味传感器、触摸屏、报警器和臭氧发生装置分别与控制器电连接；

所述伸缩机构包括伸缩连杆和电机驱动机构，电机正转时，连杆往中间运动，存鞋底板弹出，电机反转时，连杆往两侧运动，存鞋底板收回；

所述滑轨包括断面呈“凹”字状的竖向滑道、位于滑道凹槽内的竖向丝杆、位于丝杆前方的竖向滑杆和沿滑杆上下滑动且垂直于竖向滑杆的滑块座，所述滑块座沿滑杆长度方向设有螺纹通孔，所述丝杆下端设有连接丝杆的伺服电机，所述丝杆配合在螺纹通孔内使得伺服电机带动丝杆转动时滑块座在滑杆上滑动；

所述机械手包括安装于滑块座上的机械底座、与机械底座转动连接的第一机械臂、与第一机械臂转动连接的第二机械臂和与第二机械臂转动连接的机械抓手；所述机械底座内设有底座驱动机构，驱动底座在水平方向上旋转，所述第一机械臂内设有第一机械臂驱动机构，驱动第一机械臂在竖直方向上转动，所述第二机械臂内设有第二机械臂驱动机构，驱动第二机械臂在竖直方向上转动，所述机械抓手内设有机械抓手驱动机构，驱动机械抓手在竖直方向上转动和抓手手指的张合；

所述鞋柜主体前方的地面上设有换鞋板，所述换鞋板与鞋柜主体可拆卸连接；

所述气味传感器位于机械抓手的手指指尖，所述气味传感器用于检测鞋子的气味；

设定气味传感器检测的气味浓度临界值为A，所述机械抓手抓取地面上的鞋子前，机械抓手的手指指尖的气味传感器将检测鞋子的臭味，所测气味浓度为a；当a＜A时，机械抓手抓取鞋子；当a≥A时，机械手停止工作拒绝将鞋子存入智能鞋柜，报警器报警；

带机械手的家用智能鞋柜的控制方法包括以下步骤：

步骤1：智能鞋柜通过选鞋触摸屏接收到选择某一双鞋子的信息；

步骤2：智能鞋柜查询该鞋子所在的存鞋单元，并将该存鞋单元的存鞋底板弹出，放在存鞋底板上的鞋子也随之弹出；

步骤3：机械手抓取弹出的鞋子并将其放置在智能鞋柜前的地面上，以便人们换鞋；

步骤4：摄像头拍摄换鞋板上所脱鞋子；

步骤5：机械手抓取所脱鞋子并将其放置到步骤2中弹出的存鞋底板上；

步骤6：智能鞋柜将鞋子随同存鞋底板一起收回到存鞋单元，触摸屏上该存鞋单元的图像显示位置将显示所脱鞋子图像。

2.根据权利要求1所述的带机械手的家用智能鞋柜，其特征在于：所述存鞋单元设有与存鞋单元上方可转动连接的单元盒盖，所述存鞋底板上设有若干个镂空的圆孔。

3.如权利要求1所述的带机械手的家用智能鞋柜，其特征在于：所述存鞋单元均有对应的编码，根据不同的编码触摸屏里有每个存鞋单元的图像显示单元。

4.根据权利要求1所述的带机械手的家用智能鞋柜的控制方法，其特征在于：所述智能鞋柜首次使用或者有空余存鞋单元时，将鞋放在换鞋板上，点击触摸屏上的存入命令，智能鞋柜将从上至下、从左至右依次把鞋子存入空余的存鞋单元。

5.根据权利要求1所述的带机械手的家用智能鞋柜的控制方法，其特征在于：所述机械手未使用时处于收回状态，滑块座位于滑轨下端，机械手以平行于竖向滑轨的方式依附在滑轨上；所述步骤3机械手抓取弹出的鞋子并将其放置在智能鞋柜前的地面上的具体步骤如下：

步骤31：存鞋底板弹出时，机械手随着滑块座沿着滑杆向上滑动至弹出的存鞋底板所在水平面位置；

步骤32：机械底座在水平方向旋转，第一机械臂、第二机械臂和机械抓手在竖直方向转动，使机器抓手位于所选鞋子的正上方并且机械抓手张开；

步骤33：机械抓手抓取所选鞋子，机械底座向外旋转；

步骤34：避开弹出的存鞋底板，机械底座停止旋转，机械手随着滑块座沿着滑杆向下滑动；

步骤35：所选鞋子接触地面后，滑块座停止滑动，机械抓手张开将鞋子放在地面上，机械手的第一、第二机械臂转动，机械抓手的位置升高，机械底座向内旋转，留出空间方便人们穿鞋。

6.根据权利要求1所述的带机械手的家用智能鞋柜的控制方法，其特征在于：所述步骤5机械手抓取所脱鞋子并将其放置到步骤2中弹出的存鞋底板上的具体步骤如下：

步骤51：机械底座向外旋转，第一机械臂、第二机械臂和机械抓手在竖直方向转动，使机器抓手位于所脱鞋子正上方；

步骤52：机械抓手抓取所脱鞋子后，机械臂随着滑块座沿着滑杆向上滑动，使所脱鞋子位于弹出的存鞋底板所在水平面之上；

步骤53：机械底座向内旋转，第一机械臂、第二机械臂和机械抓手在竖直方向转动，使所脱鞋子位于弹出的存鞋底板正上方；

步骤54：机械抓手松开，将所脱鞋子放在存鞋底板上，机械手回到初始时的收回状态。