CN106976597A - 软饮机器人设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种软饮机器人设备及其控制方法，属于自动售货装置技术领域，包括机器人设备本体和整机控制系统，整机控制系统用于控制机器人设备本体自动调制运送饮品，机器人设备本体包括壳体，壳体的内部设有落杯机构、工位转换机构、加冰机构和水粉机构，落杯机构用于实现饮料杯自动下落至工位转换机构，工位转换机构用于将饮料杯转运至下一级机构中进行操作，加冰机构用于往饮料杯内自动加入冰块，水粉机构用于往饮料杯内自动加入液体和固体原料进行调配饮品，所述整机控制系统包括控制器，控制器连接上述机构实现其电气控制，能够自动为顾客制作所需的饮品，安全智能无需人工操作，解决了现有技术中出现的问题。

Description

软饮机器人设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种软饮机器人设备及其控制方法，属于自动售货装置技术领域。
背景技术
现有技术中的自动售卖机仅仅可以实现售卖饮品的功能，不能为顾客自动调制饮品，满足顾客多样化的需求，同时，软饮机内部缺少相应的加热装置和加冰装置，以满足冬天制作热饮，夏天制作加冰块的冷饮的需求，在顾客取杯时，很容易夹手，设备智能化程度低，不够安全和智能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软饮机器人设备及其控制方法，能够自动为顾客制作所需的饮品，安全智能无需人工操作，解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的软饮机器人设备，包括机器人设备本体和整机控制系统，整机控制系统用于控制机器人设备本体自动调制运送饮品，机器人设备本体包括壳体，壳体的内部设有落杯机构、工位转换机构和水粉机构，落杯机构用于实现饮料杯自动下落至工位转换机构，工位转换机构用于将饮料杯转运至下一级机构中进行操作，水粉机构用于往饮料杯内自动加入液体和固体原料进行调配饮品，整机控制系统包括控制器，控制器连接上述机构实现其电气控制。
所述的壳体的内部还设有一加冰机构，加冰机构用于往饮料杯内自动加入冰块，壳体的外部设有前面板，前面板的外部设有操作显示屏，控制器电气连接操作显示屏，操作显示屏的下方设有吸管机构和开门机构，操作显示屏用于实现点单功能，吸管机构用于自动为顾客拿取吸管，开门机构用于实现自动开门使顾客取出制作完成的饮料杯。
所述的落杯机构包括杯架，杯架的内侧设有内齿圈，内齿圈的上方设有若干个落杯齿轮，杯架的外部通过落杯机构连杆联接落杯机构电机，杯架的外部还设有落杯机构初始限位开关和落杯机构到位限位开关，落杯机构连杆的两端分别与落杯机构初始限位开关和落杯机构到位限位开关相对应，落杯机构初始限位开关和落杯机构到位限位开关电气连接控制器，控制器电气连接落杯机构电机。
所述的落杯齿轮包括落杯齿轮转轴，落杯齿轮转轴的下方设有销轴，落杯齿轮转轴的外部设有螺旋齿，螺旋齿的下方设有齿轮，齿轮与内齿圈相啮合，螺旋齿包括A端面、B端面和C端面，其中的A端面与C端面为水平的，B端面位于A端面的下方。
落杯机构位于机器人设备本体的内部，用于实现自动落杯，落杯机构的初始状态是落杯机构连杆处联接的曲柄位于落杯机构初始限位开关处，当需要落杯时，控制器先控制落杯机构电机正转；饮料杯在初始位置时，杯沿下表面与落杯齿轮上螺旋齿的C端面接触，内齿圈转动带动齿轮转动，从而带动螺旋齿转动，螺旋齿的B端面与饮料杯的杯沿上表面接触，将饮料杯挤压下落，同时螺旋齿的A端面与第二个饮料杯的杯沿下表面接触，防止第二个饮料杯落下；落杯机构电机带动落杯机构连杆处联接的曲柄转至落杯机构到位限位开关使其动作时停止转动，饮料杯完成下落；一段时间后控制器控制落杯机构电机反转，转至落杯机构连杆处联接的曲柄碰到落杯机构初始限位开关使其动作时停止转动，完成一个落杯过程；可以准确无误的每次下落一个杯体，落杯可靠性强。
所述的工位转换机构包括工位转换平台，工位转换平台的上方设有导圈，导圈的内侧设有主轴，主轴的下方转动联接一工位转换机构步进电机，主轴上部联接有转动臂，转动臂另一端安装有杯套，杯套的下方设置有杯托，杯托可上下移动的安装在转动臂下方，杯托的下方设有滚轮，导圈上设有供滚轮滚动且使杯托完成升降的轨道，导圈内侧设置有原点复位传感器，工位转换机构步进电机和原点复位传感器电气连接控制器。
所述的杯托为L形，杯托一端托住杯子，另一端外侧固定有导向套，导向套套在杯托导杆上，导向套另一侧固定有连接板，滚轮安装在连接板下部。
所述的导圈顶部外边缘设置有凹槽，凹槽底面两端与导圈顶部之间设置有过渡圆弧轨道，轨道包括导圈顶部外边缘、凹槽底面和连接两者的过渡圆弧轨道，滚轮为凸轮轴承。
控制器给工位转换机构步进电机脉冲信号，使得工位转换机构步进电机转动几个脉冲后停止，工位转换机构步进电机通过联轴器和主轴带动转动臂以主轴轴心为中心做旋转运动，从而带动安装在转动臂上的杯套、杯子托板、热压支柱和凸轮轴承做圆周运动，从而将初始位置落入杯套和杯托上的杯子带到各个工位的下面，以实现落杯、加料、落盖、压盖等动作，导圈为高度不同的阶梯式结构，当转动臂转到压盖位置时，凸轮轴承及杯托会依靠重力沿杯托导杆下滑，让杯托与杯子脱离，接着杯套托住杯子的外翻沿，以能实现压盖动作。
所述的加冰机构包括冰桶、两端开口的锥形桶和导斗，冰桶联接锥形桶的大开口，锥形桶的小开口联接导斗，冰桶内设有可转动的旋转架，旋转架通过加冰机构连杆和曲柄联接有防蓬电机，冰桶的底部设有定位装置，旋转架底部设有搅拌棒，搅拌棒位于锥形桶内，锥形桶和导斗之间设有分度轮，分度轮的中轴联接有分冰电机，分冰电机用于带动分度轮旋转，防蓬电机和分冰电机均电气连接控制器。
通过控制器控制分冰电机，分冰电机用于带动分度轮旋转，分度轮圆周上均匀的间隔设有多个体积相等的凹槽，实现定量加冰，搅拌棒位于锥形桶内，旋转架底面安装有多个搅拌棒，可对冰块进行搅动，避免冰块之间相互粘连落不下来的情况发生；由防蓬电机带动防蓬架旋转，拨动容器内冰块运动使其落下，上部冰桶壁上有固定杆，防止圆桶内冰块随下部防蓬架旋转，本机构不会蓬冰，每次加冰防蓬架动作一次，使冰块落下；防蓬架旋转时，桶内冰块不会随着旋转，保证冰块相对运动，顺利落下；只有在加冰时防蓬架才旋转，降低能耗，减少化冰。
所述的水粉机构包括水桶，水桶内设有用于加热水的热胆，水桶的外部设有粉盒，粉盒联接搅拌单元，水桶的外部设有常温水管道、热水管道、冒气管道和原料管道，其中常温水管道直接连通水桶，热水管道连通热胆和搅拌单元，常温水管道和热水管道上分别设有净水阀和热水阀，原料管道通过抽水泵联接有液体原料桶，净水阀、热水阀和抽水泵电气连接控制器。
控制器的输出引脚接继电器的线圈正极，继电器线圈负极接GND，继电器的一对常开触点的输入端分别接电源的+24V和GND，输出端接相对应的抽水泵、净水阀、热水阀的电源，当输出引脚输出高电平时，对应的继电器线圈接通，继电器的常开触点闭合，即输出端接通+24V，相对应的抽水泵、净水阀、热水阀的电源上电工作，控制器通过控制输出引脚输出高低电平的时间来控制抽水泵、净水阀、热水阀的通电时间。
所述的下一级机构还包括落盖机构和压盖机构，落盖机构用于将杯盖自动落入饮料杯上，压盖机构用于将落在饮料杯上的杯盖压紧，包括压盖机构基座，压盖机构基座上设有压盖机构曲柄，压盖机构曲柄的一端联接压盖机构电机，另一端联接一鱼眼轴承，鱼眼轴承的下端联接压头，压头的位置和形状与杯体上的杯盖一致，压盖机构曲柄的一端和压盖机构基座上分别设有压盖机构初始限位开关和压盖机构到位限位开关，压盖机构初始限位开关和压盖机构到位限位开关电气连接控制器，控制器电气连接压盖机构电机。
落盖机构的结构与落杯机构的结构一致，压盖机构动作时，压盖机构的初始状态是压盖机构曲柄位于压盖机构初始限位开关处，当需要压盖时，控制器先控制压盖机构电机正转，压盖机构电机输出轴带动压盖机构向下运动，转至压盖机构到位限位开关使其动作时停止转动，通过鱼眼轴承带动压头将杯盖压紧，1秒后控制器再控制压盖机构电机反转，转至压盖机构曲柄碰到压盖机构初始限位开关使其动作时停止转动，完成一个压盖过程。
所述的吸管机构包括底部开口的吸管盒、落管驱动机构、落管盒，吸管盒上宽下窄，其内水平存放有多支吸管，落管盒设置在吸管盒的正下方，落管驱动机构设置在吸管盒一侧且恰好封堵吸管盒的底部开口，落管驱动机构包括吸管机构电机、偏心轮、滑板，吸管机构电机连接偏心轮，偏心轮连接滑板，滑板上设有与吸管直径适配的吸管卡槽，吸管机构电机电气连接控制器。
当顾客点取一杯饮料后，控制器驱使吸管机构电机转动，吸管机构电机带动偏心轮做旋转运动，偏心轮可带动滑板做上下往复滑动，当滑动到最高位置时，吸管盒底部的一支吸管落入滑板上的吸管卡槽内，然后滑板带着吸管向下移动，当滑板移动到最低位置时，吸管从吸管卡槽内掉落至落管盒内，顾客即可推动玻璃门将吸管取走，本机构自动准确落吸管机构可以准确无误的每次落出一个吸管；且该结构动作完全由吸管机构电机带动以实现自动化。
所述的开门机构包括两侧的滑动导轨，滑动导轨的外部设有与其配合安装的取杯门，取杯门的外部联接曲柄连杆机构，曲柄连杆机构电气连接开门机构电机，通过开门机构电机带动曲柄连杆机构实现取杯门在滑动导轨上的运动，开门机构电机的下方设有开门机构初始限位开关，滑动导轨的一侧设有开门机构到位限位开关，其中开门机构到位限位开关与取杯门行程的末端平齐，滑动导轨的左右两侧设有光栅传感器组，滑动导轨内侧设有防夹手装置，防夹手装置位于取杯门在滑动导轨上行程末端的下方，开门机构初始限位开关、开门机构到位限位开关和光栅传感器组连接控制器，控制器连接开门机构电机。
开门机构的初始状态是曲柄连杆机构位于开门机构初始位限位开关处，当需要开门时，控制器先控制开门机构电机正转，带动取杯门上升开门；开门机构电机带动曲柄连杆机构转至开门机构到位限位开关使其动作时停止转动，当有顾客的手在取杯时，任何一条光线被遮挡时，光栅传感器组的内部电路经过处理后会输出一个高电平或者低电平的通断变化，由控制器进行接收，此时控制器维持取杯门一直处于开启的状态，避免夹手；开门机构处光栅传感器组不动作后一段时间后，控制器再控制开门机构电机反转，转至曲柄连杆机构碰到开门机构初始限位开关使其动作时停止转动，完成关门过程；滑动导轨内侧设有防夹手装置，防夹手装置包括防夹手滑块、压簧和导杆，其中防夹手滑块位于导杆的上方，压簧位于防夹手滑块与导杆之间，当取杯门压住手指时，防夹手滑块会因手指的压力沿导杆向下移动，从而为手指留出空间，当抽出手之后，防夹手滑块因受压簧的弹力而恢复到最初位置。
本发明所述的软饮机器人控制方法，包括以下步骤：
S1：工位转换机构转动至初始位置处，落杯机构落杯，等待点单；
S2：用户通过操作显示屏进行点单，控制器接收制作饮品的信号；
S3：控制器控制吸管机构电机转动一个周期出一个吸管，同时控制器判断是否需要加冰，若需要加冰则执行步骤S4，否则，控制器控制工位转换机构逆时针旋转一定角度至水粉机构的工位，而后执行步骤S7；
S4：控制器控制工位转换机构步进电机逆时针转一定角度至加冰机构的工位；
S5：控制器控制分冰电机转一定的圈数，同时控制器控制防蓬电机旋转一定的时间，完成加冰和防蓬冰操作；
S6：控制器控制工位转换机构步进电机逆时针转一定角度至水粉机构的工位；
S7：水粉机构根据各种饮品的配方来确定抽水泵、净水阀和热水阀的动作时间；
S8：控制器控制工位转换机构步进电机逆时针转一定角度至落盖机构工位，由落盖机构进行自动落盖；
S9：落盖完成后，控制器控制工位转换机构步进电机逆时针旋转一定角度至压盖机构的工位，由压盖机构进行自动压盖；
S10：压盖完成后，控制器控制工位转换机构步进电机逆时针转一定角度至取杯门处，由开门机构自动开门，顾客取杯；
S11：顾客取杯后，控制器控制工位转换机构步进电机逆时针转动至初始位置，返回步骤S1进行再次循环操作。
所述的步骤S1中落杯机构落杯包括以下步骤：
S21：落杯机构的初始状态是落杯机构连杆处联接的曲柄位于落杯机构初始限位开关处，当需要落杯时，控制器先控制落杯机构电机正转；
S22：饮料杯在初始位置时，杯沿下表面与落杯齿轮上螺旋齿的C端面接触，内齿圈转动带动齿轮转动，从而带动螺旋齿转动，螺旋齿的B端面与饮料杯的杯沿上表面接触，将饮料杯挤压下落，同时螺旋齿的A端面与第二个饮料杯的杯沿下表面接触，防止第二个饮料杯落下；
S23：落杯机构电机带动落杯机构连杆处联接的曲柄转至落杯机构到位限位开关使其动作时停止转动，饮料杯完成下落；
S24：一段时间后控制器控制落杯机构电机反转，转至落杯机构连杆处联接的曲柄碰到落杯机构初始限位开关使其动作时停止转动，完成一个落杯过程。
所述的步骤S10中开门机构的控制过程包括以下步骤：
S31：开门机构的初始状态是曲柄连杆机构位于开门机构初始位限位开关处，当需要开门时，控制器先控制开门机构电机正转，带动取杯门上升开门；
S32：开门机构电机带动曲柄连杆机构转至开门机构到位限位开关使其动作时停止转动，当有顾客的手在取杯时，任何一条光线被遮挡时，光栅传感器组的内部电路经过处理后会输出一个高电平或者低电平的通断变化，由控制器进行接收，此时控制器维持取杯门一直处于开启的状态，避免夹手；
S33：开门机构处光栅传感器组不动作后一段时间后，控制器再控制开门机构电机反转，转至曲柄连杆机构碰到开门机构初始限位开关使其动作时停止转动，完成关门过程。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
提供一种软饮机器人设备及其控制方法，本软饮机和现有的自动售卖机相比，有以下优点：1)落杯机构和落盖机构动作完全由电机带动以实现自动化，结构简单、紧凑；可以准确无误的每次下落一个杯体或杯盖，可靠性强；2)工位转换机构可实现多工位精确定位，将各个动作无间隙连接起来，导圈为阶梯式结构，可自动实现杯子垂直方向高度的变化，方便各个工位动作的实现；3)软饮机内部有加热装置和分冰装置，冬天可以做热饮，夏天可以做加冰块的冷饮；4)开门机构能够安全智能的实现取杯门的自动开启和关闭，采用了曲柄连杆机构及滑动导轨的组合，快速高效，智能化程度高，且具备防夹手装置，能够确保顾客的手指在取杯时不受损伤；5)支持支付宝、微信和QQ钱包扫码支付；6)可以自动出吸管，每做一杯饮品自动出一个吸管；6)一键热水清洗管路，保证管路的清洁；整个设备能够自动为顾客制作所需的饮品，安全智能无需人工操作，解决了现有技术中出现的问题，可广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明软饮机器人设备实施例1的立体结构图；
图2为本发明软饮机器人设备实施例1的主视图；
图3为本发明软饮机器人设备实施例1的侧视图；
图4为本发明软饮机器人设备实施例1的俯视图；
图5为本发明软饮机器人设备实施例1中前面板的结构图；
图6为本发明软饮机器人设备实施例1中前面板的主视图；
图7为本发明软饮机器人设备实施例1中前面板的侧视图；
图8为本发明软饮机器人设备实施例1中落杯机构的结构图；
图9为本发明软饮机器人设备实施例1中落杯机构中的落杯齿轮的结构图；
图10为本发明软饮机器人设备实施例1中工位转换机构的立体图；
图11为本发明软饮机器人设备实施例1中工位转换机构的主体图；
图12为本发明软饮机器人设备实施例1中工位转换机构的俯视图；
图13为本发明软饮机器人设备实施例1中压盖机构的主视图；
图14为本发明软饮机器人设备实施例1中压盖机构的俯视图；
图15为本发明软饮机器人设备实施例1中加冰机构的主视图；
图16为本发明软饮机器人设备实施例1中加冰机构的俯视图；
图17为本发明软饮机器人设备实施例1中水粉机构的原理图；
图18为本发明软饮机器人设备实施例1中开门机构的主视图；
图19为本发明软饮机器人设备实施例1中吸管机构的主视图；
图20为本发明软饮机器人设备实施例1中吸管机构的立体图；
图21为本发明软饮机器人设备实施例1中整机控制系统的连接示意图；
图22为本发明软饮机器人设备实施例1中整机控制系统中控制器与落杯机构的电路连接示意图；
图23为本发明软饮机器人设备实施例1中整机控制系统中控制器与加冰机构的电路连接示意图；
图24为本发明软饮机器人设备实施例1中整机控制系统中控制器与落盖机构的电路连接示意图；
图25为本发明软饮机器人设备实施例1中整机控制系统中控制器与压盖机构的电路连接示意图；
图26为本发明软饮机器人设备实施例1中整机控制系统中控制器与开门机构的电路连接示意图；
图27为本发明软饮机器人设备实施例1中整机控制系统中控制器与吸管机构的电路连接示意图；
图28为本发明软饮机器人控制方法实施例2的流程框图；
图29为本发明软饮机器人控制方法实施例2中落杯机构控制方法的流程框图；
图30为本发明软饮机器人控制方法实施例2中开门机构控制方法的流程框图；
图中：1、壳体；2、水粉机构；3、落盖机构；4、液体原料桶；5、压盖机构；6、工位转换机构；7、落杯机构；8、控制器；9、加冰机构；10、操作显示屏；11、吸管机构；12、开门机构；13、前面板；21、水桶；22、热胆；23、热水阀；24、净水阀；25、常温水管道；26、热水管道；27、冒气管道；28、粉盒；29、搅拌单元；30、抽水泵；51、压盖机构基座；52、压盖机构曲柄；53、鱼眼轴承；54、压头；55、杯体；56、压盖机构到位限位开关；57、压盖机构初始限位开关；58、压盖机构电机；61、工位转换平台；62、过渡圆弧轨道；63、导圈；64、主轴；65、转动臂；66、杯套；67、杯托；68、凹槽；69、工位转换机构步进电机；70、杯托导杆；701、原点复位传感器；71、杯架；72、内齿圈；73、落杯齿轮；74、落杯机构初始限位开关；75、落杯机构连杆；76、落杯机构到位限位开关；77、落杯机构电机；731、落杯齿轮转轴；732、B端面；733、螺旋齿；734、A端面；735、C端面；736、销轴；737、齿轮；91、冰桶；92、定位装置；93、搅拌棒；94、锥形桶；95、分度轮；96、导斗；97、旋转架；98、加冰机构连杆；99、防蓬电机；100、分冰电机；111、吸管盒；112、吸管机构电机；113、偏心轮；114、吸管卡槽；115、滑板；116、落管盒；121、防夹手装置；122、取杯门；123、曲柄连杆机构；124、开门机构电机；125、开门机构初始限位开关；126、滑动导轨；127、光栅传感器组；128、开门机构到位限位开关。
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：
如图1-4所示，本发明所述的软饮机器人设备，包括机器人设备本体和整机控制系统，所述整机控制系统用于控制机器人设备本体自动调制运送饮品，机器人设备本体包括壳体1，壳体1的内部设有落杯机构7、工位转换机构6和水粉机构2，落杯机构7用于实现饮料杯自动下落至工位转换机构6，工位转换机构6用于将饮料杯转运至下一级机构中进行操作，水粉机构2用于往饮料杯内自动加入液体和固体原料进行调配饮品，所述整机控制系统包括控制器8，控制器8连接上述机构实现其电气控制。
为了进一步说明上述实施例1，如图5-7所示，壳体1的内部还设有一加冰机构9，加冰机构9用于往饮料杯内自动加入冰块，壳体1的外部设有前面板13，前面板13的外部设有操作显示屏10，控制器8电气连接操作显示屏10，操作显示屏10的下方设有吸管机构11和开门机构12。
为了进一步说明上述实施例1，如图8所示，落杯机构7包括杯架71，杯架71的内侧设有内齿圈72，内齿圈72的上方设有若干个落杯齿轮73，杯架71的外部通过落杯机构连杆75联接落杯机构电机77，杯架71的外部还设有落杯机构初始限位开关74和落杯机构到位限位开关76，落杯机构连杆75的两端分别与落杯机构初始限位开关74和落杯机构到位限位开关76相对应，落杯机构初始限位开关74和落杯机构到位限位开关76电气连接控制器8，控制器8电气连接落杯机构电机77。
为了进一步说明上述实施例1，如图9所示，落杯齿轮73包括落杯齿轮转轴731，落杯齿轮转轴731的下方设有销轴736，落杯齿轮转轴731的外部设有螺旋齿733，螺旋齿733的下方设有齿轮737，齿轮737与内齿圈72相啮合，螺旋齿733包括A端面734、B端面732和C端面735，其中的A端面734与C端面735为水平的，B端面732位于A端面734的下方。
为了进一步说明上述实施例1，如图10-12所示，工位转换机构6包括工位转换平台61，工位转换平台61的上方设有导圈63，导圈63的内侧设有主轴64，主轴64的下方转动联接一工位转换机构步进电机69，主轴64上部联接有转动臂65，转动臂65另一端安装有杯套66，杯套66的下方设置有杯托67，杯托67可上下移动的安装在转动臂65下方，杯托67的下方设有滚轮，导圈63上设有供滚轮滚动且使杯托67完成升降的轨道，导圈63内侧设置有原点复位传感器701，工位转换机构步进电机69和原点复位传感器701电气连接控制器8。
为了进一步说明上述实施例1，如图10-12所示，杯托67为L形，杯托67一端托住杯子，另一端外侧固定有导向套，导向套套在杯托导杆70上，导向套另一侧固定有连接板，滚轮安装在连接板下部。
为了进一步说明上述实施例1，如图10-12所示，导圈63顶部外边缘设置有凹槽68，凹槽68底面两端与导圈63顶部之间设置有过渡圆弧轨道62，轨道包括导圈63顶部外边缘、凹槽68底面和连接两者的过渡圆弧轨道62，滚轮为凸轮轴承。
为了进一步说明上述实施例1，如图15-16所示，加冰机构9包括冰桶91、两端开口的锥形桶94和导斗96，冰桶91联接锥形桶94的大开口，锥形桶94的小开口联接导斗96，冰桶91内设有可转动的旋转架97，旋转架97通过加冰机构连杆98和曲柄联接有防蓬电机99，冰桶91的底部设有定位装置92，旋转架97底部设有搅拌棒93，搅拌棒93位于锥形桶94内，锥形桶94和导斗96之间设有分度轮95，分度轮95的中轴联接有分冰电机100，分冰电机100用于带动分度轮95旋转，防蓬电机99和分冰电机100均电气连接控制器8。
为了进一步说明上述实施例1，如图17所示，水粉机构2包括水桶21，水桶21内设有用于加热水的热胆22，水桶21的外部设有粉盒28，粉盒28联接搅拌单元29，水桶21的外部设有常温水管道25、热水管道26、冒气管道27和原料管道，其中常温水管道25直接连通水桶21，热水管道26连通热胆22和搅拌单元29，常温水管道25和热水管道26上分别设有净水阀24和热水阀23，原料管道通过抽水泵30联接有液体原料桶4，净水阀24、热水阀23和抽水泵30电气连接控制器8。
为了进一步说明上述实施例1，如图13-14所示，下一级机构还包括落盖机构3和压盖机构5，落盖机构3用于将杯盖自动落入饮料杯上，所述压盖机构5用于将落在饮料杯上的杯盖压紧，包括压盖机构基座51，压盖机构基座51上设有压盖机构曲柄52，压盖机构曲柄52的一端联接压盖机构电机58，另一端联接一鱼眼轴承53，鱼眼轴承53的下端联接压头54，压头54的位置和形状与杯体55上的杯盖一致，压盖机构曲柄52的一端和压盖机构基座51上分别设有压盖机构初始限位开关57和压盖机构到位限位开关56，压盖机构初始限位开关57和压盖机构到位限位开关56电气连接控制器8，控制器8电气连接压盖机构电机58。
为了进一步说明上述实施例1，如图19-20所示，吸管机构11包括底部开口的吸管盒111、落管驱动机构、落管盒116，吸管盒111上宽下窄，其内水平存放有多支吸管，落管盒116设置在吸管盒111的正下方，落管驱动机构设置在吸管盒111一侧且恰好封堵吸管盒111的底部开口，落管驱动机构包括吸管机构电机112、偏心轮113、滑板115，吸管机构电机112连接偏心轮113，偏心轮113连接滑板115，滑板115上设有与吸管直径适配的吸管卡槽114，吸管机构电机112电气连接控制器8。
为了进一步说明上述实施例1，如图18所示，开门机构12包括两侧的滑动导轨126，滑动导轨126的外部设有与其配合安装的取杯门122，取杯门122的外部联接曲柄连杆机构123，曲柄连杆机构123电气连接开门机构电机124，通过开门机构电机124带动曲柄连杆机构123实现取杯门122在滑动导轨126上的运动，开门机构电机124的下方设有开门机构初始限位开关125，滑动导轨126的一侧设有开门机构到位限位开关128，其中开门机构到位限位开关128与取杯门122行程的末端平齐，滑动导轨126的左右两侧设有光栅传感器组127，滑动导轨126内侧设有防夹手装置121，防夹手装置121位于取杯门122在滑动导轨126上行程末端的下方，开门机构初始限位开关125、开门机构到位限位开关128和光栅传感器组127连接控制器8，控制器8连接开门机构电机124。
本实施例1的工作原理为：如图21-27所示，整机控制系统用于控制落杯机构7、加冰机构9、水粉机构2、工位转换机构6、落盖机构3、压盖机构5、吸管机构11和开门机构12动作，在工作时，工位转换机构6转动至初始位置，当顾客通过操作显示屏10点单后，控制器8接收制作饮品的信号，控制器8驱使吸管机构电机112转动，吸管机构电机112带动偏心轮113做旋转运动，偏心轮113可带动滑板115做上下往复滑动，当滑动到最高位置时，吸管盒111底部的一支吸管落入滑板115上的吸管卡槽114内，然后滑板115带着吸管向下移动，当滑板115移动到最低位置时，吸管从吸管卡槽114内掉落至落管盒116内。
同时落杯机构7落杯，控制器8先控制落杯机构电机77正转；饮料杯在初始位置时，杯沿下表面与落杯齿轮73上螺旋齿733的C端面735接触，内齿圈72转动带动齿轮737转动，从而带动螺旋齿733转动，螺旋齿733的B端面732与饮料杯的杯沿上表面接触，将饮料杯挤压下落，同时螺旋齿733的A端面734与第二个饮料杯的杯沿下表面接触，防止第二个饮料杯落下；落杯机构电机77带动落杯机构连杆75处联接的曲柄转至落杯机构到位限位开关76使其动作时停止转动，饮料杯完成下落；2S后控制器8控制落杯机构电机77反转，转至落杯机构连杆75处联接的曲柄碰到落杯机构初始限位开关74使其动作时停止转动，完成一个落杯过程；
落下后的饮料杯进入工位转换机构6的杯托67中，若需要加冰，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转120°至加冰机构9的工位，控制器8控制分冰电机100转1/3圈同时控制器8控制防蓬电机99转2s，完成加冰操作，加冰后，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转90°至水粉机构2的工位；若不需要加冰，则控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转210°直接至水粉机构2工位，水粉机构2根据各种饮品的配方来决定净水阀24、热水阀23和抽水泵30的动作时间，比如制作一杯常温的果汁需要液体原料桶4、液体原料桶4中的原料和净水，当工位转换机构6转至水粉机构2工位后，控制器8根据需要制作的果汁的第一个抽水泵30、第四个抽水泵30和净水阀24相对应的输出引脚的高低电平的时间来控制第一个抽水泵30、第四个抽水泵30和净水阀24的工作时间，第一个抽水泵30、第四个抽水泵30和净水阀24连接的管路将原料和净水抽入饮料杯中完成水粉机构2的动作；
饮料调制完成后，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转30°至落盖机构3工位，控制器8控制落盖机构电机顺时针由初始位转至到位，延时1s，控制器8控制落盖机构电机由到位转至初始位，完成一个落盖的过程，落盖完成后，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转30°至压盖机构5工位，由于导圈63为高度不同的阶梯式结构，当转动臂65转到压盖位置时，凸轮轴承及杯托67会依靠重力沿杯托导杆70下滑，让杯托67与饮料杯脱离，接着杯套66托住饮料杯的外翻沿，以能实现压盖动作，在压盖时，压盖机构5动作时，压盖机构5的初始状态是压盖机构曲柄52位于压盖机构初始限位开关56处，控制器8先控制压盖机构电机58正转，压盖机构电机58输出轴带动压盖机构5向下运动，转至压盖机构到位限位开关56使其动作时停止转动，通过鱼眼轴承53带动压头54将杯盖压紧，1秒后控制器8再控制压盖机构电机58反转，转至压盖机构曲柄52碰到压盖机构初始限位开关56使其动作时停止转动，完成一个压盖过程；
压盖完成后，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转40°至开门机构12工位，控制器8先控制开门机构电机124正转，带动取杯门122上升开门；开门机构电机124带动曲柄连杆机构123转至开门机构到位限位开关128使其动作时停止转动，当有顾客的手在取杯时，任何一条光线被遮挡时，光栅传感器组127的内部电路经过处理后会输出一个高电平或者低电平的通断变化，由控制器8进行接收，此时控制器8维持取杯门122一直处于开启的状态，避免夹手；开门机构12处光栅传感器组127不动作2S后，控制器8再控制开门机构电机124反转，转至曲柄连杆机构123碰到开门机构初始限位开关125使其动作时停止转动，完成关门过程；滑动导轨126内侧设有防夹手装置，防夹手装置位于取杯门122在滑动导轨126上行程的末端；防夹手装置包括防夹手滑块、压簧和导杆，其中防夹手滑块位于导杆的上方，压簧位于防夹手滑块与导杆之间，当取杯门122压住手指时，防夹手滑块会因手指的压力沿导杆向下移动，从而为手指留出空间，当抽出手之后，防夹手滑块因受压簧的弹力而恢复到最初位置；
当顾客取杯后，顾客即可推动吸管机构11的玻璃门将吸管取走。
控制器8接收原点复位传感器701的控制信号，控制工位转换机构步进电机69逆时针转回原点。
实施例2：
本发明所述的软饮机器人控制方法，如图28所示，包括以下步骤：
S1：工位转换机构6转动至初始位置处，落杯机构7落杯，等待点单；
S2：用户通过操作显示屏10进行点单，控制器8接收制作饮品的信号；
S3：控制器8控制吸管机构电机112转动一个周期出一个吸管，同时控制器8判断是否需要加冰，若需要加冰则执行步骤S4，否则，控制器8控制工位转换机构6逆时针旋转一定角度至水粉机构2的工位，而后执行步骤S7；
S4：控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转120°至加冰机构9的工位；
S5：控制器8控制分冰电机100转1/3圈，同时控制器8控制防蓬电机99旋转2S，完成加冰和防蓬冰操作；
S6：控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针90°至水粉机构2的工位；
S7：水粉机构2根据各种饮品的配方来确定抽水泵30、净水阀24和热水阀23的动作时间；
S8：控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转30°至落盖机构3工位，由落盖机构3进行自动落盖；
S9：落盖完成后，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针旋转30°至压盖机构5的工位，由压盖机构5进行自动压盖；
S10：压盖完成后，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转40°至取杯门122处，由开门机构12自动开门，顾客取杯；
S11：顾客取杯后，控制器8控制工位转换机构步进电机69逆时针转动至初始位置，返回步骤S1进行再次循环操作。
为了进一步说明上述实施例2，如图29所示，步骤S1中落杯机构7落杯包括以下步骤：
S21：落杯机构7的初始状态是落杯机构连杆75处联接的曲柄位于落杯机构初始限位开关74处，当需要落杯时，控制器8先控制落杯机构电机77正转；
S22：饮料杯在初始位置时，杯沿下表面与落杯齿轮73上螺旋齿733的C端面735接触，内齿圈72转动带动齿轮737转动，从而带动螺旋齿733转动，螺旋齿733的B端面732与饮料杯的杯沿上表面接触，将饮料杯挤压下落，同时螺旋齿733的A端面734与第二个饮料杯的杯沿下表面接触，防止第二个饮料杯落下；
S23：落杯机构电机77带动落杯机构连杆75处联接的曲柄转至落杯机构到位限位开关76使其动作时停止转动，饮料杯完成下落；
S24：2S后控制器8控制落杯机构电机77反转，转至落杯机构连杆75处联接的曲柄碰到落杯机构初始限位开关74使其动作时停止转动，完成一个落杯过程。
为了进一步说明上述实施例2，如图30所示，步骤S10中开门机构12的控制过程包括以下步骤：
S31：开门机构12的初始状态是曲柄连杆机构123位于开门机构初始位限位开关125处，当需要开门时，控制器8先控制开门机构电机124正转，带动取杯门122上升开门；
S32：开门机构电机124带动曲柄连杆机构123转至开门机构到位限位开关128使其动作时停止转动，当有顾客的手在取杯时，任何一条光线被遮挡时，光栅传感器组127的内部电路经过处理后会输出一个高电平或者低电平的通断变化，由控制器8进行接收，此时控制器8维持取杯门122一直处于开启的状态，避免夹手；
S33：开门机构12处光栅传感器组127不动作2S后，控制器8再控制开门机构电机124反转，转至曲柄连杆机构123碰到开门机构初始限位开关125使其动作时停止转动，完成关门过程。
采用以上结合附图描述的本发明的实施例的软饮机器人设备及其控制方法，能够自动为顾客制作所需的饮品，安全智能无需人工操作，解决了现有技术中出现的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式，在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种软饮机器人设备，包括机器人设备本体和整机控制系统，所述整机控制系统用于控制机器人设备本体自动调制运送饮品，其特征在于：所述的机器人设备本体包括壳体(1)，壳体(1)的内部设有落杯机构(7)、工位转换机构(6)和水粉机构(2)，所述落杯机构(7)用于实现饮料杯自动下落至工位转换机构(6)，工位转换机构(6)用于将饮料杯转运至下一级机构中进行操作，水粉机构(2)用于往饮料杯内自动加入液体和固体原料进行调配饮品，所述整机控制系统包括控制器(8)，控制器(8)连接上述机构实现其电气控制。
2.根据权利要求1所述的软饮机器人设备，其特征在于：所述的壳体(1)的内部还设有一加冰机构(9)，加冰机构(9)用于往饮料杯内自动加入冰块，壳体(1)的外部设有前面板(13)，前面板(13)的外部设有操作显示屏(10)，控制器(8)电气连接操作显示屏(10)，操作显示屏(10)的下方设有吸管机构(11)和开门机构(12)。
3.根据权利要求1所述的软饮机器人设备，其特征在于：所述的落杯机构(7)包括杯架(71)，杯架(71)的内侧设有内齿圈(72)，内齿圈(72)的上方设有若干个落杯齿轮(73)，杯架(71)的外部通过落杯机构连杆(75)联接落杯机构电机(77)，杯架(71)的外部还设有落杯机构初始限位开关(74)和落杯机构到位限位开关(76)，落杯机构连杆(75)的两端分别与落杯机构初始限位开关(74)和落杯机构到位限位开关(76)相对应，落杯机构初始限位开关(74)和落杯机构到位限位开关(76)电气连接控制器(8)，控制器(8)电气连接落杯机构电机(77)。
4.根据权利要求3所述的软饮机器人设备，其特征在于：所述的落杯齿轮(73)包括落杯齿轮转轴(731)，落杯齿轮转轴(731)的下方设有销轴(736)，落杯齿轮转轴(731)的外部设有螺旋齿(733)，螺旋齿(733)的下方设有齿轮(737)，齿轮(737)与内齿圈(72)相啮合，螺旋齿(733)包括A端面(734)、B端面(732)和C端面(735)，其中的A端面(734)与C端面(735)为水平的，B端面(732)位于A端面(734)的下方。
5.根据权利要求1所述的软饮机器人设备，其特征在于：所述的工位转换机构(6)包括工位转换平台(61)，工位转换平台(61)的上方设有导圈(63)，导圈(63)的内侧设有主轴(64)，主轴(64)的下方转动联接一工位转换机构步进电机(69)，主轴(64)上部联接有转动臂(65)，转动臂(65)另一端安装有杯套(66)，杯套(66)的下方设置有杯托(67)，杯托(67)可上下移动的安装在转动臂(65)下方，杯托(67)的下方设有滚轮，导圈(63)上设有供滚轮滚动且使杯托(67)完成升降的轨道，导圈(63)内侧设置有原点复位传感器(701)，工位转换机构步进电机(69)和原点复位传感器(701)电气连接控制器(8)。
6.根据权利要求5所述的软饮机器人设备，其特征在于：所述的杯托(67)为L形，杯托(67)一端托住杯子，另一端外侧固定有导向套，导向套套在杯托导杆(70)上，导向套另一侧固定有连接板，滚轮安装在连接板下部。
7.根据权利要求6所述的软饮机器人设备，其特征在于：所述的导圈(63)顶部外边缘设置有凹槽(68)，凹槽(68)底面两端与导圈(63)顶部之间设置有过渡圆弧轨道(62)，所述轨道包括导圈(63)顶部外边缘、凹槽(68)底面和连接两者的过渡圆弧轨道(62)，滚轮为凸轮轴承。
8.根据权利要求2所述的软饮机器人设备,其特征在于：所述的加冰机构(9)包括冰桶(91)、两端开口的锥形桶(94)和导斗(96)，冰桶(91)联接锥形桶(94)的大开口，锥形桶(94)的小开口联接导斗(96)，冰桶(91)内设有可转动的旋转架(97)，旋转架(97)通过加冰机构连杆(98)和曲柄联接有防蓬电机(99)，冰桶(91)的底部设有定位装置(92)，旋转架(97)底部设有搅拌棒(93)，搅拌棒(93)位于锥形桶(94)内，锥形桶(94)和导斗(96)之间设有分度轮(95)，所述分度轮(95)的中轴联接有分冰电机(100)，分冰电机(100)用于带动分度轮(95)旋转，防蓬电机(99)和分冰电机(100)均电气连接控制器(8)。
9.根据权利要求1所述的软饮机器人设备,其特征在于：所述的水粉机构(2)包括水桶(21)，水桶(21)内设有用于加热水的热胆(22)，水桶(21)的外部设有粉盒(28)，粉盒(28)联接搅拌单元(29)，水桶(21)的外部设有常温水管道(25)、热水管道(26)、冒气管道(27)和原料管道，其中常温水管道(25)直接连通水桶(21)，热水管道(26)连通热胆(22)和搅拌单元(29)，常温水管道(25)和热水管道(26)上分别设有净水阀(24)和热水阀(23)，原料管道通过抽水泵(30)联接有液体原料桶(4)，净水阀(24)、热水阀(23)和抽水泵(30)电气连接控制器(8)。
10.根据权利要求1所述的软饮机器人设备,其特征在于：所述的下一级机构还包括落盖机构(3)和压盖机构(5)，所述落盖机构(3)用于将杯盖自动落入饮料杯上，所述压盖机构(5)用于将落在饮料杯上的杯盖压紧，包括压盖机构基座(51)，压盖机构基座(51)上设有压盖机构曲柄(52)，压盖机构曲柄(52)的一端联接压盖机构电机(58)，另一端联接一鱼眼轴承(53)，鱼眼轴承(53)的下端联接压头(54)，压头(54)的位置和形状与杯体(55)上的杯盖一致，压盖机构曲柄(52)的一端和压盖机构基座(51)上分别设有压盖机构初始限位开关(57)和压盖机构到位限位开关(56)，压盖机构初始限位开关(57)和压盖机构到位限位开关(56)电气连接控制器(8)，控制器(8)电气连接压盖机构电机(58)。
11.根据权利要求2所述的软饮机器人设备,其特征在于：所述的吸管机构(11)包括底部开口的吸管盒(111)、落管驱动机构、落管盒(116)，所述吸管盒(111)上宽下窄，其内水平存放有多支吸管，所述落管盒(116)设置在吸管盒(111)的正下方，所述落管驱动机构设置在吸管盒(111)一侧且恰好封堵吸管盒(111)的底部开口，落管驱动机构包括吸管机构电机(112)、偏心轮(113)、滑板(115)，所述吸管机构电机(112)连接偏心轮(113)，偏心轮(113)连接滑板(115)，所述滑板(115)上设有与吸管直径适配的吸管卡槽(114)，吸管机构电机(112)电气连接控制器(8)。
12.根据权利要求2所述的软饮机器人设备,其特征在于：所述的开门机构(12)包括两侧的滑动导轨(126)，滑动导轨(126)的外部设有与其配合安装的取杯门(122)，取杯门(122)的外部联接曲柄连杆机构(123)，曲柄连杆机构(123)电气连接开门机构电机(124)，通过开门机构电机(124)带动曲柄连杆机构(123)实现取杯门(122)在滑动导轨(126)上的运动，开门机构电机(124)的下方设有开门机构初始限位开关(125)，滑动导轨(126)的一侧设有开门机构到位限位开关(128)，其中开门机构到位限位开关(128)与取杯门(122)行程的末端平齐，滑动导轨(126)的左右两侧设有光栅传感器组(127)，滑动导轨(126)内侧设有防夹手装置(121)，防夹手装置(121)位于取杯门(122)在滑动导轨(126)上行程末端的下方，开门机构初始限位开关(125)、开门机构到位限位开关(128)和光栅传感器组(127)连接控制器(8)，控制器(8)连接开门机构电机(124)。
13.一种软饮机器人控制方法，应用于权利要求1-12任意一项所述的软饮机器人设备，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
S1：工位转换机构(6)转动至初始位置处，落杯机构(7)落杯，等待点单；
S2：用户通过操作显示屏(10)进行点单，控制器(8)接收制作饮品的信号；
S3：控制器(8)控制吸管机构电机(112)转动一个周期出一个吸管，同时控制器(8)判断是否需要加冰，若需要加冰则执行步骤S4，否则，控制器(8)控制工位转换机构(6)逆时针旋转一定角度至水粉机构(2)的工位，而后执行步骤S7；
S4：控制器(8)控制工位转换机构步进电机(69)逆时针转一定角度至加冰机构(9)的工位；
S5：控制器(8)控制分冰电机(100)转一定的圈数，同时控制器(8)控制防蓬电机(99)旋转一定的时间，完成加冰和防蓬冰操作；
S6：控制器(8)控制工位转换机构步进电机(69)逆时针转一定角度至水粉机构(2)的工位；
S7：水粉机构(2)根据各种饮品的配方来确定抽水泵(30)、净水阀(24)和热水阀(23)的动作时间；
S8：控制器(8)控制工位转换机构步进电机(69)逆时针转一定角度至落盖机构(3)工位，由落盖机构(3)进行自动落盖；
S9：落盖完成后，控制器(8)控制工位转换机构步进电机(69)逆时针旋转一定角度至压盖机构(5)的工位，由压盖机构(5)进行自动压盖；
S10：压盖完成后，控制器(8)控制工位转换机构步进电机(69)逆时针转一定角度至取杯门(122)处，由开门机构(12)自动开门，顾客取杯；
S11：顾客取杯后，控制器(8)控制工位转换机构步进电机(69)逆时针转动至初始位置，返回步骤S1进行再次循环操作。
14.根据权利要求13所述的软饮机器人控制方法，其特征在于：所述的步骤S1中落杯机构(7)落杯包括以下步骤：
S21：落杯机构(7)的初始状态是落杯机构连杆(75)处联接的曲柄位于落杯机构初始限位开关(74)处，当需要落杯时，控制器(8)先控制落杯机构电机(77)正转；
S22：饮料杯在初始位置时，杯沿下表面与落杯齿轮(73)上螺旋齿(733)的C端面(735)接触，内齿圈(72)转动带动齿轮(737)转动，从而带动螺旋齿(733)转动，螺旋齿(733)的B端面(732)与饮料杯的杯沿上表面接触，将饮料杯挤压下落，同时螺旋齿(733)的A端面(734)与第二个饮料杯的杯沿下表面接触，防止第二个饮料杯落下；
S23：落杯机构电机(77)带动落杯机构连杆(75)处联接的曲柄转至落杯机构到位限位开关(76)使其动作时停止转动，饮料杯完成下落；
S24：一段时间后控制器(8)控制落杯机构电机(77)反转，转至落杯机构连杆(75)处联接的曲柄碰到落杯机构初始位限位开关(74)使其动作时停止转动，完成一个落杯过程。
15.根据权利要求13所述的软饮机器人控制方法，其特征在于：所述的步骤S10中开门机构(12)的控制过程包括以下步骤：
S31：开门机构(12)的初始状态是曲柄连杆机构(123)位于开门机构初始位限位开关(125)处，当需要开门时，控制器(8)先控制开门机构电机(124)正转，带动取杯门(122)上升开门；
S32：开门机构电机(124)带动曲柄连杆机构(123)转至开门机构到位限位开关(128)使其动作时停止转动，当有顾客的手在取杯时，任何一条光线被遮挡时，光栅传感器组(127)的内部电路经过处理后会输出一个高电平或者低电平的通断变化，由控制器(8)进行接收，此时控制器(8)维持取杯门(122)一直处于开启的状态，避免夹手；
S33：开门机构(12)处光栅传感器组(127)不动作后一段时间后，控制器(8)再控制开门机构电机(124)反转，转至曲柄连杆机构(123)碰到开门机构初始限位开关(125)使其动作时停止转动，完成关门过程。
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