CN108030400A - 一种机器人自动烹饪抽屉柜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种机器人自动烹饪抽屉柜，柜内设置有多个储物区和十字形的机械抓手通道，机械抓手可以在该通道内移动，拿取食材，然后在操作台上进行自动烹饪。上述机械抓手通过开合电机控制抓手的开合，通过旋转电机直接连接机械抓手实现抓手的360°任意方向的旋转，电缸和步进电机相互配合控制抓手在平面内任意运动，机械机构十分简单，并且丰富了机械抓手的运动方式，扩大了机械抓手的工作空间，拓展了机械抓手的应用范围，能够有效满足多种工况下对机械抓手的要求，并且上述结构布置其传动部件较少，能够有效的降低装置的故障率，大大提升机械抓手的使用寿命，同时也极大的降低了机械抓手的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及储存物品所用设备的技术领域，尤其是涉及一种机器人自动烹饪抽屉柜。
背景技术
随着科学技术的不断发展，科研水平逐渐提高；近年来，在各行各业机器人越来越受欢迎，使用机器人代替人工，不仅可以提高工作效率、工作标准化程度，同时还可以降低人工成本和人为出错率。
一日三餐是人们补充能量的主要来源，做饭是个费时费力的事情，因此，使用机器人做饭，解放人类，就是大势所趋；在做饭时，需要很多原材料，这些原材料通常放在储物柜中，而现有技术中的储物柜一般都是根据人的使用习惯来设计的，若使用机器人分拣物品会有诸多的不变，例如：工作效率较低、容易出错等等。
机械抓手是一种能够模拟人类手部和手臂某些动作的自动操作装置，其能够按照固定程序抓取、搬运物件或操作工具，通过相应的程序控制来完成各种作业，因而广泛应用于机械制造、钢铁及有色金属冶金、电力电子、医疗手术等行业；机械手臂具有优于人体手臂的灵活度和耐力度，随着科技的迅猛发展，机械抓手的应用会越来越广泛，机械抓手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，其能够保证作业的准确性和并且在多种苛刻的环境中完成作业。机械抓手主要包括手部、臂部、以及驱动机构，手部用来抓持工件或工具，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式；手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需的位置上；驱动机构用于为手部、臂部提供动力。
现有技术中的机械抓手，往往结构较为复杂，故障率较高、使用寿命较短、运动方式单一、运动范围较窄、制造成本较高，配备这种机械抓手对于中小企业来说经济负担较重，且往往得不到好的效果，但是机械抓手又是实现加工制造过程的自动化的必须设备，因此，开发一种结构简单、故障率低、使用寿命长、运动方式丰富、制造成本低的机械抓手成为行业亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人自动烹饪抽屉柜，以解决现有技术中存在的储物柜不适用于机器人分拣，从而造成工作效率较低，容易出错；以及机械抓手结构复杂、使用寿命短、运动范围较窄且方式较为单一、制造成本高的技术问题。
本发明提供的一种机器人自动烹饪抽屉柜，一种机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，包括：柜体、多个储物区、机械抓手和机械抓手通道；多个储物区均匀的分布在柜体内部的四个方向上，且与柜体固定连接；且多个储物区之间形成十字形的机械抓手通道，机械抓手在机械抓手通道内移动；每个储物区内均包括储物外壳和多个抽屉，多个抽屉分层设置在储物外壳的内部，且与储物外壳滑动连接；且每个抽屉上均设置有把手，把手的外形与使用的抓手相匹配；位于下方的两个储物区的上表面设置有操作台，操作台用于烹饪；
机械抓手包括：第一滑块、第二滑块、步进电机、电缸、旋转电机、抓手、步进齿轮、齿条、滑轨；其中，
第一滑块安装在电缸上，电缸驱动第一滑块运动；
第二滑块固定安装在第一滑块上，步进电机固定安装第二滑块上，第二滑块与滑轨之间滑动安装，齿条固定安装在滑轨上，步进齿轮套装在步进电机的输出端，步进齿轮与齿条啮合；滑轨安装在柜体的内部；
第一滑块的运动方向与齿条的方向是垂直的；
抓手包括基座、旋转电机连接轴、第一抓合部、第二抓合部、开合电机，第一抓合部、第二抓合部均为弧形，两个抓合部形成被抓物体的容纳空间，第一抓合部的一端以及第二抓合部的一端均可转动的安装在基座上，开合电机控制第一抓合部、第二抓合部的开合；
旋转电机固定在齿条的一端并且旋转电机的输出端与旋转电机连接轴固定连接，旋转电机连接轴固定连接在基座上。
进一步地，第一抓合部包括第一弧形连接臂、第二弧形连接臂，第一弧形连接臂的一端以及第二弧形连接臂的一端均固定连接在贯穿基座的第一转轴上，第一弧形连接臂的另一端和第二弧形连接臂的另一端通过肋条固定连接，第一弧形连接臂与第一转轴相连接的一端具有第一啮合部、第二弧形连接臂与第一转轴相连接的一端具有第二啮合部；第二抓合部包括第三弧形连接臂、第四弧形连接臂，第三弧形连接臂的一端以及第四弧形连接臂的一端均固定连接在贯穿基座的第二转轴上，第三弧形连接臂的另一端和第四弧形连接臂的另一端通过肋条固定连接，第三弧形连接臂与第二转轴相连接的一端具有第三啮合部、第四弧形连接臂与第二转轴相连接的一端具有第四啮合部；第一啮合部与第三啮合部相啮合，第二啮合部与第四啮合部相啮合。
进一步地，第一弧形连接臂与第二弧形连接臂具有相同的弧度；第三弧形连接臂与第四弧形连接臂具有相同的弧度。
进一步地，开合电机设置在基座内部，开合电机输出端上套装第一齿轮，第一转轴上套装第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合传动。
进一步地，每个抽屉均包括外面板和托板，外面板和托板固定连接，把手设置在外面板上，托板与储物外壳之间滑动连接。
进一步地，托板的对应侧边设置有导向条，储物外壳的内表面与导向条对应的位置设置有上导板和下导板，上导板和下导板之间形成导向槽，导向条位于导向槽内，且能够在导向槽内滑动。
进一步地，托板上设置有多个通槽。
进一步地，柜体包括柜体外壳、柜门和观察窗，柜门设置在柜体外壳上，观察窗设置在柜门上；储物外壳设置在柜体外壳上；滑轨设置在柜体外壳上。
进一步地，观察窗包括窗口、第一窗扇、第二窗扇和窗口驱动机构，第一窗扇和第二窗扇均设置在柜门上，窗口驱动机构用于控制第一窗扇和第二窗扇的启闭。
进一步地，窗口驱动机构包括窗口电机、窗口转轴、第一窗口齿轮和第二窗口齿轮，窗口电机设置在柜门上，窗口转轴的一端与窗口电机的输出端连接，另一端与第一窗口齿轮连接，第一窗口齿轮设置在第一窗扇上；第二窗口齿轮设置在第二窗扇上，且与第一窗口齿轮啮合。
本发明提供的一种机器人自动烹饪抽屉柜，柜内设置有多个储物区和十字形的机械抓手通道，机器人可以在该通道内移动，拿取食材，然后在操作台上进行自动烹饪，使用机器人烹饪，可以解放人类，节省时间，使人们有更多的时间去做其他有意义的事情；同时还可以避免在人类烹饪时，由于疏忽而造成的一些不必要的损失。
上述机械抓手通过开合电机控制抓手的开合，通过旋转电机直接连接机械抓手实现抓手的360°任意方向的旋转，电缸和步进电机相互配合控制抓手在平面内任意运动，机械机构十分简单，并且丰富了机械抓手的运动方式，扩大了机械抓手的工作空间，拓展了机械抓手的应用范围，能够有效满足多种工况下对机械抓手的要求，并且上述结构布置其传动部件较少，能够有效的降低装置的故障率，大大提升机械抓手的使用寿命，同时也极大的降低了机械抓手的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的机器人自动烹饪抽屉柜的轴侧图；
图2为图1所示的机器人自动烹饪抽屉柜的分解图；
图3为图2所示的A处的局部方法示意图；
图4为本发明实施例提供的机器人自动烹饪抽屉柜去掉柜门和储物外壳后的主视图；
图5为本发明其中一种实施例提供的可升降、可旋转机械抓手示意图；
图6为图5提供的可升降、可旋转机械抓手的分解示意图；
图7为本发明其中一种实施例提供的开合电机、第一齿轮、第二齿轮、第一转轴的分解示意图。
附图标记：
1-第一滑块；2-第二滑块；3-步进电机；4-滑轨；5-齿条；6-步进齿轮；7-旋转电机；8-第一弧形连接臂；9-第二弧形连接臂；10-肋条；11-第一转轴；12-第二转轴；13-第一啮合部；14-第三啮合部；15-第三弧形连接臂；16-第四弧形连接臂；17-基座；18-旋转电机连接轴；19-开合电机；20-第一齿轮；21-第二齿轮；22-储物外壳；23-外面板；24-托板；26-上导板；27-下导板；29-柜体外壳；30-柜门；31-观察窗。
具体实施方式
如图1-7所示，本实施例提供的一种机器人自动烹饪抽屉柜，包括：柜体、多个储物区和机械抓手通道；多个储物区均匀的分布在柜体内部的四个方向上，且与柜体固定连接；且多个储物区之间形成十字形的机械抓手通道，机械抓手在机械抓手通道内移动；每个储物区内均包括储物外壳22和多个抽屉，多个抽屉分层设置在储物外壳22的内部，且与储物外壳22滑动连接；且每个抽屉上均设置有把手，把手的外形与使用的抓手相匹配；位于下方的两个储物区的上表面设置有操作台，操作台用于烹饪；
机械抓手，包括第一滑块1、第二滑块2、步进电机3、电缸、旋转电机7、抓手、步进齿轮6、齿条5、滑轨4；其中，
第一滑块1安装在电缸上，电缸驱动第一滑块1运动；
第二滑块2固定安装在第一滑块1上，步进电机3固定安装第二滑块2上，第二滑块2与滑轨4之间滑动安装，齿条5固定安装在滑轨4上，步进齿轮6套装在步进电机3的输出端，步进齿轮6与齿条5啮合；滑轨4设置在柜体上；
第一滑块1的运动方向与齿条5的方向是垂直的；即通过电缸的驱动和步进电机3的驱动，实现了齿条5在平面内水平方向和竖直方向的运动；
抓手包括基座17、旋转电机连接轴18、第一抓合部、第二抓合部、开合电机19，第一抓合部、第二抓合部均为弧形，两个抓合部形成被抓物体的容纳空间，第一抓合部的一端以及第二抓合部的一端均可转动的安装在基座17上，开合电机19控制第一抓合部、第二抓合部的开合；
具体的，第一抓合部包括第一弧形连接臂8、第二弧形连接臂9，第一弧形连接臂8的一端以及第二弧形连接臂9的一端均固定连接在贯穿基座17的第一转轴11上，第一弧形连接臂8的另一端和第二弧形连接臂9的另一端通过肋条10固定连接，第一弧形连接臂8与第一转轴11相连接的一端具有第一啮合部13、第二弧形连接臂9与第一转轴11相连接的一端具有第二啮合部；第二抓合部包括第三弧形连接臂15、第四弧形连接臂16，第三弧形连接臂15的一端以及第四弧形连接臂16的一端均固定连接在贯穿基座17的第二转轴12上，第三弧形连接臂15的另一端和第四弧形连接臂16的另一端通过肋条10固定连接，第三弧形连接臂15与第二转轴12相连接的一端具有第三啮合部14、第四弧形连接臂16与第二转轴12相连接的一端具有第四啮合部；第一啮合部13与第三啮合部14相啮合，第二啮合部与第四啮合部相啮合；
开合电机19设置在基座17内部，开合电机19输出端上套装第一齿轮20，第一转轴11上套装第二齿轮21，第一齿轮20与第二齿轮21啮合传动；通过开合电机19的旋转，驱动安装在第一转轴11上的第一弧形连接臂8与第二弧形连接臂9，进而通过与第一啮合部13相啮合的第三啮合部14驱动第三弧形连接臂15、通过与第二啮合部相啮合的第四啮合部驱动第四弧形连接臂16，从而控制第一抓合部和第二抓合部的开合；
第一弧形连接臂8与第二弧形连接臂9具有相同的弧度，且二者之间具有多根肋条10；第三弧形连接臂15与第四弧形连接臂16具有相同的弧度，且二者之间具有多根肋条；
旋转电机7固定在齿条5的一端并且旋转电机7的输出端与旋转电机连接轴18固定连接，旋转电机连接轴18固定连接在基座17上。
作为优选的技术方案，第一齿轮和第二齿轮的传动比根据开合电机的转速、对抓手开合速度的要求、对抓手抓合力的要求进行调整，优选为5:1～15:1；更优选为7:1～10:1。
作为优选的技术方案，第一齿轮与开合电机的输出端通过键连接固定，键连接拆装方便，连接的可靠性高，应力集中小，使用寿命高，成本低。
作为优选的技术方案，第一弧形连接臂、第二弧形连接臂、第三弧形连接臂、第四弧形连接臂均为钛合金材质，优选的，肋条材质也为钛合金材质，钛合金具有低密度、轻便、强度高、耐腐蚀及耐热性优异的特点，选用钛合金作为抓手的材料，能够使抓手满足于多种工况条件，有利于拓展机械抓手的适用范围。
作为优选的技术方案，齿条与滑轨的长度相同，这样的布置方式能够充分利用空间，最大限度的保证机械抓手的工作范围。
上述机器人自动烹饪抽屉柜内设置有多个储物区和十字形的机械抓手通道，机器人可以在该通道内移动，拿取食材，然后在操作台上进行自动烹饪，使用机器人烹饪，可以解放人类，节省时间，使人们有更多的时间去做其他有意义的事情；同时还可以避免在人类烹饪时，由于疏忽而造成的一些不必要的损失。
在上述实施例的基础上，具体地，如图2所示，每个抽屉均包括外面板23和托板24，外面板23和托板24固定连接，把手设置在外面板23上，托板24与储物外壳22之间滑动连接。
设置把手，机器人的抓手通过拉拽把手实现抽屉的启闭，方便操作。且托板24与储物外壳22之间滑动连接，减小摩擦力，方便开启。
在上述实施例的基础上，具体地，如图3所示，托板24的对应侧边设置有导向条，储物外壳22的内表面与导向条对应的位置设置有上导板26和下导板27，上导板26和下导板27之间形成导向槽，导向条位于导向槽内，且能够在导向槽内滑动。
设置上导板26和下导板27，导向条位于上导板26和下导板27形成的空间内，确保抽屉移动的方向是直线。
在上述实施例的基础上，具体地，托板24上设置有多个通槽。
在托板24上设置通槽，起到透气和通风的目的，有利于保鲜食材，延长食材储存时间。
在上述实施例的基础上，具体地，如图2所示，柜体包括柜体外壳29、柜门30和观察窗31，柜门30设置在柜体外壳29上，观察窗31设置在柜门30上；储物外壳22设置在柜体外壳29上；滑轨4设置在柜体外壳29上。
设置观察窗31，使使用者能够实时掌握机器人自动烹饪分层储物柜内的情况，便于及时做出反应。
在上述实施例的基础上，具体地，观察窗31包括窗口、第一窗扇、第二窗扇和窗口驱动机构，第一窗扇和第二窗扇均设置在柜门30上，窗口驱动机构用于控制第一窗扇和第二窗扇的启闭。
设置第一窗扇和第二窗扇，在不需要观察时，关闭窗口，保证机器人自动烹饪分层储物柜内环境的稳定。
采用窗口驱动机构驱动第一窗扇和第二窗扇的启闭，使操作更加方便快捷，提高自动化程度。
在上述实施例的基础上，具体地，窗口驱动机构包括窗口电机、窗口转轴、第一窗口齿轮和第二窗口齿轮，窗口电机设置在柜门30上，窗口转轴的一端与窗口电机的输出端连接，另一端与第一窗口齿轮连接，第一窗口齿轮设置在第一窗扇上；第二窗口齿轮设置在第二窗扇上，且与第一窗口齿轮啮合。
采用齿轮啮合，达到第一窗扇和第二窗扇的同时启闭，而且齿轮啮合的方式连接稳定，性能较高；采用扇形的方式，减少开窗时，第一窗扇和第二窗扇占用的空间。
在上述实施例的基础上，具体地，还包括蒸柜、冷藏柜和烤箱，蒸柜、冷藏柜和烤箱均设置在柜体上。
为了使该机器人自动烹饪分层储物柜的功能更多元化，在其内设置蒸柜、冷藏柜和烤箱。
在上述实施例的基础上，具体地，还包括抽风机和净化器，抽风机设置在柜体外壳29上，净化器与抽风机相连，用于净化和排出烟气。
抽风机能够将柜体的油烟抽出，净化器净化该油烟然后再将油烟排进空气中；在上述实施例的基础上，还可以包括冷风系统，冷风系统设置在柜体外壳29上，能够向托板24上吹风，从而可以确保食材新鲜，延长食材的保质期。
在上述实施例的基础上，具体地，还包括多个万向轮和多个支柱，多个万向轮均匀分布在柜体外壳29的底部，且每个万向轮的一侧均设置有一个支柱。
设置万向轮，使该实施例提供的机器人自动烹饪分层储物柜方便移动；设置支柱，在该储物柜不需要移动时，起到支撑作用，保证良好的平稳性。
在上述实施例的基础上，具体地，外面板23上设置有标示物，标示物用于表明对应的抽屉内所储存的物品。
最后应说明的是：以上各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，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对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。
Claims (10)
1.一种机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，包括：柜体、多个储物区、机械抓手和机械抓手通道；多个储物区均匀的分布在柜体内部的四个方向上，且与柜体固定连接；且多个储物区之间形成十字形的机械抓手通道，机械抓手在机械抓手通道内移动；每个储物区内均包括储物外壳和多个抽屉，多个抽屉分层设置在储物外壳的内部，且与储物外壳滑动连接；且每个抽屉上均设置有把手，把手的外形与使用的抓手相匹配；位于下方的两个储物区的上表面设置有操作台，操作台用于烹饪；
机械抓手包括：第一滑块、第二滑块、步进电机、电缸、旋转电机、抓手、步进齿轮、齿条、滑轨；其中，
第一滑块安装在电缸上，电缸驱动第一滑块运动；
第二滑块固定安装在第一滑块上，步进电机固定安装第二滑块上，第二滑块与滑轨之间滑动安装，齿条固定安装在滑轨上，步进齿轮套装在步进电机的输出端，步进齿轮与齿条啮合；滑轨安装在柜体的内部；
第一滑块的运动方向与齿条的方向是垂直的；
抓手包括基座、旋转电机连接轴、第一抓合部、第二抓合部、开合电机，第一抓合部、第二抓合部均为弧形，两个抓合部形成被抓物体的容纳空间，第一抓合部的一端以及第二抓合部的一端均可转动的安装在基座上，开合电机控制第一抓合部、第二抓合部的开合；
旋转电机固定在齿条的一端并且旋转电机的输出端与旋转电机连接轴固定连接，旋转电机连接轴固定连接在基座上。
2.根据权利要求1所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，第一抓合部包括第一弧形连接臂、第二弧形连接臂，第一弧形连接臂的一端以及第二弧形连接臂的一端均固定连接在贯穿基座的第一转轴上，第一弧形连接臂的另一端和第二弧形连接臂的另一端通过肋条固定连接，第一弧形连接臂与第一转轴相连接的一端具有第一啮合部、第二弧形连接臂与第一转轴相连接的一端具有第二啮合部；第二抓合部包括第三弧形连接臂、第四弧形连接臂，第三弧形连接臂的一端以及第四弧形连接臂的一端均固定连接在贯穿基座的第二转轴上，第三弧形连接臂的另一端和第四弧形连接臂的另一端通过肋条固定连接，第三弧形连接臂与第二转轴相连接的一端具有第三啮合部、第四弧形连接臂与第二转轴相连接的一端具有第四啮合部；第一啮合部与第三啮合部相啮合，第二啮合部与第四啮合部相啮合。
3.根据权利要求2所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，第一弧形连接臂与第二弧形连接臂具有相同的弧度；第三弧形连接臂与第四弧形连接臂具有相同的弧度。
4.根据权利要求2所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，开合电机设置在基座内部，开合电机输出端上套装第一齿轮，第一转轴上套装第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合传动。
5.根据权利要求1-4任一项所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，每个抽屉均包括外面板和托板，外面板和托板固定连接，把手设置在外面板上，托板与储物外壳之间滑动连接。
6.根据权利要求5所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，托板的对应侧边设置有导向条，储物外壳的内表面与导向条对应的位置设置有上导板和下导板，上导板和下导板之间形成导向槽，导向条位于导向槽内，且能够在导向槽内滑动。
7.根据权利要求5所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，托板上设置有多个通槽。
8.根据权利要求1-4任一项所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，柜体包括柜体外壳、柜门和观察窗，柜门设置在柜体外壳上，观察窗设置在柜门上；储物外壳设置在柜体外壳上；滑轨设置在柜体外壳的内部。
9.根据权利要求8所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，观察窗包括窗口、第一窗扇、第二窗扇和窗口驱动机构，第一窗扇和第二窗扇均设置在柜门上，窗口驱动机构用于控制第一窗扇和第二窗扇的启闭。
10.根据权利要求9所述的机器人自动烹饪抽屉柜，其特征在于，窗口驱动机构包括窗口电机、窗口转轴、第一窗口齿轮和第二窗口齿轮，窗口电机设置在柜门上，窗口转轴的一端与窗口电机的输出端连接，另一端与第一窗口齿轮连接，第一窗口齿轮设置在第一窗扇上；第二窗口齿轮设置在第二窗扇上，且与第一窗口齿轮啮合。
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