CN109272653B - 智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置，其中，智能机械手包括安装支架，所述安装支架下部设置有旋转基座，所述安装支架能够沿所述旋转基座轴向来回滑动，所述安装支架上还设置有可相向或相离运动以夹紧或松开货物的机械手，所述机械手位于旋转基座上方，所述旋转基座上还设置有用于承载货物的托物台。其目的是为了提供一种设置于售货机外部，安装维护方便，取货效率高的智能机械手及使用其的双向行走机构、全自动智能售货装置。
Description
技术领域
本发明涉及用于旋转运动和往复运动的互相转换的传动装置及用于分发离散物品或类似分配作用的投币式设备或类似设备，具体地涉及一种智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置。
背景技术
市场上现有的自动售货机多采用重力结构、螺旋结构、传送带加升降机、小型机器手等技术构建不同规格的货道，通过货道驱动来实现货物自动售卖。其中，螺旋方式自动售货技术依靠电机驱动弹簧旋转将货物推出货道，对货物体积、重量都有严格要求，稍有偏差极容易导致货物卡住甚至弹簧损坏。履带或推进式货道可以说是弹簧货道的一个延伸，该技术主要依靠推手、传送带等将货物从货道中推出，推到传送带或升降机上，再有更多传送带和升降机组合将货物运送至出货口，此类技术的不足之处在于货道的大小限制了商品的种类，因而只适合售卖有固定包装、不容易倒的商品，对于推进过程中容易倾倒的货物会导致出货失败。S形堆积货道是专门为饮料自动售货机开发的专用货道，可以售卖各种瓶装、罐装的饮料(罐装八宝粥也可以)，饮料在货道里面层层堆积，出货口由电磁机构控制，货物依靠重力一个一个滚动下落，该种售货机只能售卖圆柱状商品，对其他不规则包装的商品无法实现自动出货。
总之，上述售货机受限于货道的结构和技术实现方式，仅能在售货机内部实现货物的输送，不但对售货机本身结构设计要求较高，且占用了售货机内部空间，减少了货物陈列数量，售货机工作效率较低。同时，由于输送及取货系统均位于售货机内部，故上述售货机对货物的外形、体积、重量等有诸多限制，取货极易出现故障，货道方式限制了SKU(SKU＝Stock Keeping Unit(库存量单位)，即库存进出计量的基本单元，可以是以件，盒，托盘等为单位)数量，不适用于货物种类繁多需频繁取货的无人超市。另外，上述售货机的货道及出货设备均设置于售货机内部，安装、维修极为不便且一旦损坏，售货机便整体报废，使用成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种设置于售货机外部，安装维护方便，取货效率高的智能机械手。
本发明智能机械手，包括安装支架，所述安装支架下部设置有旋转基座，所述安装支架能够沿所述旋转基座轴向来回滑动，所述安装支架上还设置有可相向或相离运动以夹紧或松开货物的机械手，所述机械手位于旋转基座上方，所述旋转基座上还设置有用于承载货物的托物台。
本发明智能机械手，所述安装支架上装设有电控夹紧带轮组件，所述机械手的两块夹紧板均与所述电控夹紧带轮组件连接且与安装支架之间通过导轨滑块组件B连接，两块夹紧板在电控夹紧带轮组件控制下在安装支架上沿所述托物台宽度W方向相离或相向滑动。
本发明智能机械手，所述电控夹紧带轮组件包括装设于安装支架上的夹紧电机及与其配合实现动力传输的夹紧主动带轮、夹紧从动带轮及连接二者的同步带A，两块夹紧板的端部通过皮带固定板与同步带A固定连接同时与导轨滑块组件B中的两个滑块固定连接，所述安装支架上靠近夹紧从动带轮的位置处装设有接近开关。
本发明智能机械手，所述旋转基座内装设有电控前进带轮组件及导轨滑块组件A，所述安装支架与导轨滑块组件A之间通过连接板连接，所述连接板与电控前进带轮组件连接。
本发明智能机械手，所述电控前进带轮组件包括前进步进电机、前进主动带轮、前进从动带轮、同步带B，所述前进步进电机固定在旋转基座后端，前进从动带轮设置于旋转基座前端，所述连接板通过皮带固定板与同步带B连接，所述旋转基座上靠近前进步进电机的位置处装设有接近开关。
本发明智能机械手，所述安装支架包括安装弓架，所述安装弓架底部固定连接滑动板，所述导轨滑块组件B设于所述滑动板上，两块夹紧板的一端分别固定在所述导轨滑块组件B的两个滑块上，所述旋转基座底部连接旋转气缸，后部设置有后端护板，所述安装弓架上装设有摄像头。
本发明还提供了一种双向行走机构，包括一上一下平行布置的两根X向直线模组及垂直连接在两根X向直线模组之间的Y向直线模组，所述Y向直线模组在X向直线模组带动下能够沿所述X向直线模组往复运动，所述Y向直线模组上设置有上述任一智能机械手，所述智能机械手在Y向直线模组的带动下能够沿所述Y向直线模组轴向往复运动。
本发明双向行走机构，所述Y向直线模组上下两端与两X向直线模组通过滑块A连接，所述智能机械手固定在滑块B上且通过滑块B与所述Y向直线模组连接，所述智能机械手靠近滑块B的一侧设置有坦克链C，所述滑块A、滑块B分别设于X向直线模组、Y向直线模组上，所述X向直线模组、Y向直线模组均与电控系统连接。
本发明还提供了一种包括上述任一智能机械手的全自动智能售货装置。
本发明还提供了一种包括上述任一双向行走机构的全自动智能售货装置。
本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置至少具有以下
有益效果：
1、SKU不受限，通过使用可开合的机械手自动转换抓取规格，能够在货架上抓取、放置外形、体积、重量等大小不一的多种规格的货物，应用范围广；
2、当货架单元较多并前后并排设置时，将双向行走机构布置于前后货架之间，利用智能机械手可旋转的特点实现前后货架取货、补货，极大地提高了售货装置工作效率，节省了取货、补货时间；
3、采用导轨、滑块配合的行进方式，行进稳定，避免了因行进过程中发生颠簸导致货物掉落损坏；
4、货架单元、双向行走结构、智能机械手均为独立装置，可根据售货需求模块化组装，可满足不同售货规模的需求，同时维修方便，售货装置整体报废率大大降低；
5、同步带组件传动稳定、高效，故障率低，维护成本低；
6、双向行走机构在售货装置外部实现货物的输送，对售货装置自身结构设计要求较低，且外部输送的方式，便于及时发现故障，保证售货装置及时维护；
7、货物在售货装置外部输送、取放，大大节省了售货装置的货物陈列空间，提高了售货装置空间利用率，有利于节省经营成本。
总之，本发明智能机械手及使用其的双向行走机构、全自动智能售货装置通过电控系统控制智能机械手抓取货物并在双向行走机构上运动，实现了快速取货、送货，有效节省了人力成本，实现了货物自动管理，同时提高了售货装置运营效率。
下面结合附图对本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置作进一步说明。
附图说明
图1为本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置中双向行走机构的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置中智能机械手的结构示意图；
图4为本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置中智能机械手的另一结构示意图；
图5为本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置中智能机械手的又一结构示意图；
图6为本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置中承载有货物的智能机械手的结构示意图；
图7为本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置中全自动智能售货装置的结构示意图；
图8为本发明智能机械手及其双向行走机构、全自动智能售货装置中全自动智能售货装置的又一结构示意图。
具体实施方式
如图7、图8所示，本发明全自动智能售货装置包括双向行走机构2、智能机械手3，上述双向(X向、Y向)行走机构2布置于货架单元1后侧，电控系统位于货架单元1之间的控制柜内。上述双向行走机构2包括一上一下平行布置的两根X向直线模组21及垂直连接在两根X向直线模组21之间的Y向直线模组22，Y向直线模组22能够沿X向直线模组21往复运动，Y向直线模组22上设置有智能机械手3，智能机械手3能够在Y向直线模组22上往复运动。
如图1、图2所示，双向行走机构2，包括一上一下平行布置的X向直线模组21及垂直连接在两根X向直线模组21之间的Y向直线模组22，位于上方的X向直线模组21上通过X向伺服电机座200装设有X向伺服电机，Y向直线模组22上通过Y向伺服电机座300装设有Y向伺服电机，Y向直线模组22在X向直线模组21带动下沿X向直线模组21往复运动，Y向直线模组22上设置有智能机械手3，智能机械手3在Y向直线模组的带动下沿Y向直线模组22轴向往复运动。位于底部的X向直线模组21上平行固连导向槽A211，导向槽A211内设置有坦克链A212，Y向直线模组22一侧平行固连导向槽B221，导向槽B221内设置有坦克链B222，坦克链A212、坦克链B222的一端均与Y向直线模组22连接。坦克链A212、坦克链B222的设置方便了线缆跟随，保证了行进动作的顺畅。Y向直线模组22上下两端与两X向直线模组21通过滑块A223连接，智能机械手3固定在滑块B224上且通过滑块B224与Y向直线模组22连接，智能机械手3靠近滑块B224的一侧设置有坦克链C312，滑块A223、滑块B224分别设于X向直线模组21、Y向直线模组22上，X向直线模组21、Y向直线模组22均与电控系统连接。
如图3至图6所示，智能机械手3包括安装支架31，安装支架31上装设有机械手33、旋转基座34，旋转基座34位于机械手33下方。具体地，安装支架31包括倒“U”形安装弓架313，安装弓架313底部固定连接滑动板314。安装支架31下方装设有用于承载货物100的托物台32，托物台32上设置有光电开关。托物台32位于旋转基座34内，旋转基座34底部连接旋转气缸341，便于控制智能机械手3根据货物所在位置及时转向抓取货物。旋转基座34后部还设置有后端护板，防止零件或物品掉落。优选的，旋转基座34底部设置有托架平板342，托架平板342通过角钢343与图2中的滑块B224固定连接，角钢343上装设有Y向零点感应开关。托物台32与电控前进带轮组件35连接。具体地，电控前进带轮组件35包括前进步进电机351、前进主动带轮352、前进从动带轮、同步带B353，前进步进电机351通过电机支架固定在旋转基座34上，前进主动带轮352与前进步进电机351的电机轴连接，旋转基座34内远离前进步进电机351的一端设置有前进从动带轮。旋转基座34内还设置有导轨滑块组件A37，导轨滑块组件A37包括设置于旋转基座34内且沿其长度方向延伸的导轨371及与该导轨371适配的滑块372。滑动板314通过连接板36与滑块372固定连接，进而固连安装支架31，连接板36通过皮带固定板与同步带B353连接。旋转基座34上靠近前进步进电机351的位置处装设有接近开关，前进步进电机351启动，安装支架31可沿与图2所示X向直线模组21轴向垂直的方向做直线往复运动，便于来回取放货物100。优选的，安装支架31上装设有电控夹紧带轮组件311，电控夹紧带轮组件311包括装设于安装支架31上的夹紧电机3111及与其配合实现动力传输的夹紧主动带轮3112、夹紧从动带轮3113及连接夹紧主动带轮3112、夹紧从动带轮3113的同步带A3114，夹紧主动带轮3112与夹紧电机3111的电机轴连接，夹紧从动带轮3113通过带轮支架固定在安装弓架313上，机械手33的两块夹紧板331的端部通过皮带固定板与同步带A3114固定连接。同时，滑动板314上装设有导轨滑块组件B38，导轨滑块组件B38包括设置于滑动板314上且沿其宽度方向延伸的导轨及与该导轨适配的两个滑块，两个滑块分别与两块夹紧板331的端部固定连接。安装弓架313上靠近夹紧从动带轮3113的位置处装设有接近开关。两块夹紧板331在电控夹紧带轮组件311控制下在安装支架31上沿托物台32宽度W方向相离或相向滑动，以夹紧或松开货物100。优选的，智能机械手3上设置有摄像头39，摄像头39识别货物种类及数量，并将识别出的信息传输至后台云服务器。优选的，与上述坦克链A212、坦克链B222的设置目的相同，安装支架31靠近滑块B224的一侧设置有坦克链C312。
再结合图7、图8所示，本发明全自动智能售货装置工作原理如下：
原始状态，Y向直线模组22置于X向直线模组21中部，智能机械手3位于Y向直线模组22顶部，电控系统包括控制柜中设置的运动控制器、人机交互模块、数据交互模块，消费者通过人机交互模块中的触摸操作面板6下达取货指令并通过微信、支付宝等移动支付完成结算，数据交互模块采集上述人机交互信息并与后台云服务器通讯，获得消费者详细的购买信息。上述人机交互模块、数据交互模块为行业内常见设备。后台云服务器确认消费者购买的本售货装置编号及其对应放置的货物数量位置、规格等货品信息，该货品信息可由机器放货、补货时自动生成并上传后台云服务器，也可根据实际需求经人工设定修改。运动控制器收到后台云服务器发出的取货指令后，根据指令中包含的数据确定取货位置信息、取货数量信息，生成取货路径，确认可以执行取货动作。运动控制器控制X向直线模组21上的X向伺服电机驱动Y向直线模组22由初始待机位置进行定位运动，运动到指定位置后运动控制器返回定位成功信息，并配合智能机械手3上的摄像头39对所要拣取的货物进行识别判断，确认无误后，运动控制器控制智能机械手3进行提取货物动作，货物提取执行完成后智能机械手3回传信号给运动控制器，运动控制器结合现有停止位置，计算并生成智能机械手3运动到取货仓口的路径，控制Y向伺服电机驱动智能机械手3执行出货定位运动，将货品送至取货仓9。过程执行完毕后，运动控制器返回出货完成信息，上传数据交互模块，并最终回传后台云服务器，对售货装置货物信息执行处理储存，并下发至人机交互模块的触摸操作面板6，提示消费者出货完成。运动控制器控制智能机械手3及Y向直线模组22运动至初始待机位置，确定售货装置进入等待执行状态。优选的，智能机械手3上连接有压力传感器，该压力传感器设定一个上限值，当两块夹紧板331给货物施加的压力到达该上限值时，即表示货物被夹紧。作为另一种选择，也可根据不同货物的尺寸，在后台云服务器中预设一个参数，两块夹紧板331夹取货物时按参数执行运动位置，确保货物被夹紧。
上述行进动作的进行及智能机械手3位置的读取均受控制柜内的电控系统控制，实现了自动化售货，极大地方便了消费者。另外，后台云服务器内设货物量警戒值，后台云服务器不停遍历每一台售货装置的货物陈列数量，当货架单元1上的货物量为可承载货物量的50％时，触摸操作面板6会发出提示信号，提醒补货，显著提高了无人商店经营者管理效率。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种智能机械手(3)，其特征在于：包括安装支架(31)，所述安装支架(31)下部设置有旋转基座(34)，所述安装支架(31)能够沿所述旋转基座(34)轴向来回滑动，所述安装支架(31)上还设置有可相向或相离运动以夹紧或松开货物的机械手(33)，所述机械手(33)位于旋转基座(34)上方，所述旋转基座(34)上还设置有用于承载货物(100)的托物台(32)；
所述安装支架(31)上装设有电控夹紧带轮组件(311)，所述机械手(33)的两块夹紧板(331)均与所述电控夹紧带轮组件(311)连接且与安装支架(31)之间通过导轨滑块组件B(38)连接，两块夹紧板(331)在电控夹紧带轮组件(311)控制下在安装支架(31)上沿所述托物台(32)宽度W方向相离或相向滑动；
所述电控夹紧带轮组件(311)包括装设于安装支架(31)上的夹紧电机(3111)及与其配合实现动力传输的夹紧主动带轮(3112)、夹紧从动带轮(3113)及连接二者的同步带A(3114)，两块夹紧板(331)的端部通过皮带固定板与同步带A(3114)固定连接同时与导轨滑块组件B(38)中的两个滑块固定连接，所述安装支架(31)上靠近夹紧从动带轮(3113)的位置处装设有接近开关；
所述旋转基座(34)内装设有电控前进带轮组件(35)及导轨滑块组件A(37)，所述安装支架(31)与导轨滑块组件A(37)之间通过连接板(36)连接，所述连接板(36)与电控前进带轮组件(35)连接；
所述电控前进带轮组件(35)包括前进步进电机(351)、前进主动带轮(352)、前进从动带轮、同步带B(353)，所述前进步进电机(351)固定在旋转基座(34)后端，前进从动带轮设置于旋转基座(34)前端，所述连接板(36)通过皮带固定板与同步带B(353)连接，所述旋转基座(34)上靠近前进步进电机(351)的位置处装设有接近开关；
所述旋转基座（34）底部设置有托架平板（342），托架平板（342）通过角钢（343）装设有Y向零点感应开关。
2.根据权利要求1所述的智能机械手(3)，其特征在于：所述安装支架(31)包括安装弓架(313)，所述安装弓架(313)底部固定连接滑动板(314)，所述导轨滑块组件B(38)设于所述滑动板(314)上，两块夹紧板(331)的一端分别固定在所述导轨滑块组件B(38)的两个滑块上，所述旋转基座(34)底部连接旋转气缸(341)，后部设置有后端护板，所述安装弓架(313)上装设有摄像头(39)。
3.一种双向行走机构(2)，包括一上一下平行布置的两根X向直线模组(21)及垂直连接在两根X向直线模组(21)之间的Y向直线模组(22)，所述Y向直线模组(22)在X向直线模组带动下能够沿所述X向直线模组(21)往复运动，所述Y向直线模组(22)上设置有根据权利要求1至2中任一项所述的智能机械手(3)，所述智能机械手(3)在Y向直线模组的带动下能够沿所述Y向直线模组(22)轴向往复运动。
4.根据权利要求3所述的双向行走机构(2)，其特征在于：所述Y向直线模组(22)上下两端与两X向直线模组(21)通过滑块A(223)连接，所述智能机械手(3)固定在滑块B(224)上且通过滑块B(224)与所述Y向直线模组(22)连接，所述智能机械手(3)靠近滑块B(224)的一侧设置有坦克链C(312)，所述滑块A(223)、滑块B(224)分别设于X向直线模组(21)、Y向直线模组(22)上，所述X向直线模组(21)、Y向直线模组(22)均与电控系统连接。
5.一种全自动智能售货装置，其特征在于：包括权利要求1-2中任一项所述的智能机械手(3)。
6.一种全自动智能售货装置，其特征在于：包括权利要求3-4中任一项所述的双向行走机构(2)。
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2018
- 2018-10-25 CN CN201811248721.9A patent/CN109272653B/zh active Active
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