CN110539992A - 一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法，所述机械臂包括夹持机构和传动臂，所述垃圾车包括所述机械臂、垃圾箱、以及清洗箱；所述垃圾车的上料方法包括七个步骤，通过这七个步骤来实现机械臂自动将垃圾桶的垃圾倾倒进垃圾车中并对垃圾桶进行清洗后放回原位的功能。本发明通过使用机械臂来实现收集垃圾桶内垃圾的功能，提高作业效率；还通过增加清洗箱对垃圾桶进行清洗，能够减少污水对环境的污染；同时通过给机械臂增加感测件以及摄影装置还有控制单元来实现自动倾倒垃圾桶中的垃圾到垃圾车上并对垃圾桶进行清洗的功能。

Description

一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法

技术领域

本发明涉及道路清洁设备领域，具体而言，涉及一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法。

背景技术

垃圾车主要用于市政环卫及大型厂矿运输各种垃圾，尤其适用于运输小区生活垃圾。垃圾车的诞生与发展对于人类社会来说是一重大发明与创造，尤其是对城市来说。城市人口集中，每天产生的垃圾量很大，而城市土地有限，垃圾的及时处理是一大难题。垃圾车的出现可以帮助环卫工人及时清理垃圾，并有可能现场将垃圾变废为宝，大大的减轻了环卫工人的工作强度，也缓解了城市垃圾问题。垃圾车发展不仅可以解决城市垃圾问题、缓解环卫工人压力。

经过海量检索，发现现有技术中的垃圾车如公开号为CN102658941B公开的一种垃圾车，通过增加举升机构将垃圾箱在工作状态时朝向车头方向倾斜从而解决了污水泄露的问题；或如公开号为CN105775528A公开的一种垃圾车，通过增加大型机械臂来提升地埋式垃圾桶；或如公开号为CN106628760A通过在垃圾车上增加吸尘器等组件解决现有垃圾车功能比较单一，不能吸尘，且体积较大，存放容腔较小，密封性不好，结构复杂的现象。

综上所述，现有技术中的垃圾车效率低下，在倾倒垃圾时逸散的灰尘、和腐烂味道等容易对运输人员的健康造成损伤。再次，现有的垃圾运输车辆没有安装垃圾桶清洗结构，因此倾倒完垃圾后，被上层垃圾遮住的内部臭味会散发出来污染周围空气。

发明内容

本发明提出了一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法以解决所述问题，

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种机械臂，包括依次连接的夹持机构、传动臂；其中，

所述夹持机构，用于夹持垃圾桶；

所述传动臂，用于带动所述夹持机构进行立体多角度转动。

进一步地，所述传动臂包括依次连接的枢转机构、多节转动臂机构、以及固定臂机构，所述多节转动臂机构包括多节首尾相连的转动臂机构，且各转动臂机构首尾相连的铰接处安装有驱动装置；

所述枢转机构，用于带动所述夹持机构实现翻转功能；

所述多节转动臂机构，用于带动所述枢转机构进而带动所述夹持机构实现立体多角度转动；

所述驱动装置，用于提供所述多节转动臂机构转动的动力；

所述固定臂机构，用于给所述多节转动臂机构提供一个支点。

进一步地，所述机械臂包括控制单元和摄像装置，所述摄像装置能够向所述控制单元发出图像信号，所述控制单元根据所述图像信号获取位置信息，并根据所述位置信息控制所述机械臂。

进一步地，所述机械臂包括若干个角度感测件、以及若干个倾角感测件；其中，

若干个所述角度感测件分别安装于所述夹持机构、所述枢转机构、所述多节转动臂机构、以及固定臂机构上，所述角度感测件用于感测各机构的转动角度；

若干个所述倾角感测件分别安装于所述多节转动臂机构的各转动臂机构上，所述倾角感测件用于感测各转动臂机构的倾角；

各个感测件能够向所述控制单元发送角度感测信号，所述控制单元根据所述角度信号获取所述夹持机构、所述枢转机构、所述多节转动臂、以及所述固定臂机构的实时位置。

进一步地，所述控制单元根据所述位置信息计算出所述夹持机构、所述枢转机构和所述多节转动臂和所述固定臂机构的目标位置，比较所述目标位置和所述实时位置并根据所述比较结果调整所述机械臂。

一种垃圾车，包括所述机械臂、垃圾箱、以及清洗箱；

所述机械臂，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；

所述垃圾箱，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；

所述清洗箱，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分。

进一步地，所述清洗箱包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头。

一种垃圾车的上料方法，所述垃圾车包括所述机械臂、垃圾箱、以及清洗箱，所述机械臂，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；所述垃圾箱，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；所述清洗箱，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分；所述清洗箱包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头；

所述上料方法包括：

第一步，所述摄像装置获取工作区域内的垃圾桶的位置图像，并将图像信号传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述图像信号获取垃圾桶的位置信息；

第二步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂，使得所述夹持机构抓取垃圾桶；

第三步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶移动至预定倾倒位置，并使得所述夹持机构转动以倾倒垃圾；

第四步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶从预订倾倒位置移动到预订清洗位置，并启动所述垃圾桶清洗结构给垃圾桶进行清洗；

第五步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂将所述垃圾桶移动至初始位置，完成上料；

第六步，所述摄像单元再次获取垃圾桶位置的图像，并将该图像信号传输至控制单元，所述控制单元根据所述图像信号判断工作区域内的垃圾桶是否处理完毕；

第七步，假如所述工作区域内的垃圾桶处理完毕，则控制所述机械臂进入收臂状态，假如所述工作区域内的垃圾桶未处理完毕，则重复所述第一步至第六步。

进一步地，在所述第一步之前，使得所述机械臂进入准备作业状态，所述夹持机构处于准备夹持位。

本发明所取得的有益技术效果是：

1、通过使用机械臂来实现收集垃圾桶内垃圾的功能，提高作业效率。

2、通过增加清洗箱对垃圾桶进行清洗，能够减少污水对环境的污染。

3、通过给机械臂增加感测件以及摄影装置还有控制单元来实现自动倾倒垃圾桶中的垃圾到垃圾车上并对垃圾桶进行清洗的功能。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明实施例之一中一种垃圾车的上料方法的流程示意图；

图2是本发明实施例之一中一种机械臂的结构示意图；

图3是本发明实施例之一中一种垃圾车的结构示意图；

图4是本发明实施例之一中一种垃圾车的结构示意图；

图5是本发明实施例之一中一种垃圾车的结构示意图；

图6是本发明实施例之一中一种垃圾车的结构示意图。

附图标记说明：1-机械臂；11-夹持机构；12-传动臂；121-枢转机构；122-多节转动臂机构；123-固定臂机构；124-驱动装置；2-垃圾箱；3-清洗箱。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明为一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法，根据附图说明所示讲述以下实施例：

实施例一：

一种机械臂1，包括依次连接的夹持机构11、传动臂12；其中，

所述夹持机构11，用于夹持垃圾桶；

所述传动臂12，用于带动所述夹持机构11进行立体多角度转动。

所述传动臂12包括依次连接的枢转机构121、多节转动臂机构122、以及固定臂机构123，所述多节转动臂机构122包括多节首尾相连的转动臂机构，且各转动臂机构首尾相连的铰接处安装有驱动装置124；

所述枢转机构121，用于带动所述夹持机构11实现翻转功能；

所述多节转动臂机构122，用于带动所述枢转机构121进而带动所述夹持机构11实现立体多角度转动；

所述驱动装置124，用于提供所述多节转动臂机构122转动的动力；

所述固定臂机构123，用于给所述多节转动臂机构122提供一个支点。

所述机械臂1包括控制单元和摄像装置，所述摄像装置能够向所述控制单元发出图像信号，所述控制单元根据所述图像信号获取位置信息，并根据所述位置信息控制所述机械臂1。

所述机械臂1包括若干个角度感测件、以及若干个倾角感测件；其中，

若干个所述角度感测件分别安装于所述夹持机构11、所述枢转机构121、所述多节转动臂机构122、以及固定臂机构123上，所述角度感测件用于感测各机构的转动角度；

若干个所述倾角感测件分别安装于所述多节转动臂机构122的各转动臂机构上，所述倾角感测件用于感测各转动臂机构的倾角；

各个感测件能够向所述控制单元发送角度感测信号，所述控制单元根据所述角度信号获取所述夹持机构11、所述枢转机构121、所述多节转动臂、以及所述固定臂机构123的实时位置。

所述控制单元根据所述位置信息计算出所述夹持机构11、所述枢转机构121和所述多节转动臂和所述固定臂机构123的目标位置，比较所述目标位置和所述实时位置并根据所述比较结果调整所述机械臂1。

一种垃圾车，包括所述机械臂1、垃圾箱2、以及清洗箱3；

所述机械臂1，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；

所述垃圾箱2，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；

所述清洗箱3，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分。

所述清洗箱3包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头。

一种垃圾车的上料方法，所述垃圾车包括所述机械臂1、垃圾箱2、以及清洗箱3，所述机械臂1，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；所述垃圾箱2，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；所述清洗箱3，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分；所述清洗箱3包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头；

所述上料方法包括：

第一步，所述摄像装置获取工作区域内的垃圾桶的位置图像，并将图像信号传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述图像信号获取垃圾桶的位置信息；

第二步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂，使得所述夹持机构抓取垃圾桶；

第三步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶移动至预定倾倒位置，并使得所述夹持机构转动以倾倒垃圾；

第四步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶从预订倾倒位置移动到预订清洗位置，并启动所述垃圾桶清洗结构给垃圾桶进行清洗；

第五步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂将所述垃圾桶移动至初始位置，完成上料；

第六步，所述摄像单元再次获取垃圾桶位置的图像，并将该图像信号传输至控制单元，所述控制单元根据所述图像信号判断工作区域内的垃圾桶是否处理完毕；

第七步，假如所述工作区域内的垃圾桶处理完毕，则控制所述机械臂进入收臂状态，假如所述工作区域内的垃圾桶未处理完毕，则重复所述第一步至第六步。

在所述第一步之前，使得所述机械臂进入准备作业状态，所述夹持机构处于准备夹持位。

实施例二：

一种机械臂1，包括依次连接的夹持机构11、传动臂12；其中，

所述夹持机构11，用于夹持垃圾桶；

所述传动臂12，用于带动所述夹持机构11进行立体多角度转动。

所述传动臂12包括依次连接的枢转机构121、多节转动臂机构122、以及固定臂机构123，所述多节转动臂机构122包括多节首尾相连的转动臂机构，且各转动臂机构首尾相连的铰接处安装有驱动装置124；

所述枢转机构121，用于带动所述夹持机构11实现翻转功能；

所述多节转动臂机构122，用于带动所述枢转机构121进而带动所述夹持机构11实现立体多角度转动；

所述驱动装置124，用于提供所述多节转动臂机构122转动的动力；

所述固定臂机构123，用于给所述多节转动臂机构122提供一个支点。

所述机械臂1包括控制单元和摄像装置，所述摄像装置能够向所述控制单元发出图像信号，所述控制单元根据所述图像信号获取位置信息，并根据所述位置信息控制所述机械臂1。

所述机械臂1包括若干个角度感测件、以及若干个倾角感测件；其中，

若干个所述角度感测件分别安装于所述夹持机构11、所述枢转机构121、所述多节转动臂机构122、以及固定臂机构123上，所述角度感测件用于感测各机构的转动角度；

若干个所述倾角感测件分别安装于所述多节转动臂机构122的各转动臂机构上，所述倾角感测件用于感测各转动臂机构的倾角；

各个感测件能够向所述控制单元发送角度感测信号，所述控制单元根据所述角度信号获取所述夹持机构11、所述枢转机构121、所述多节转动臂、以及所述固定臂机构123的实时位置。

所述控制单元根据所述位置信息计算出所述夹持机构11、所述枢转机构121和所述多节转动臂和所述固定臂机构123的目标位置，比较所述目标位置和所述实时位置并根据所述比较结果调整所述机械臂1。

一种垃圾车，包括所述机械臂1、垃圾箱2、以及清洗箱3；

所述机械臂1，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；

所述垃圾箱2，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；

所述清洗箱3，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分。

所述清洗箱3包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头。

垃圾箱和清洗箱顶部均成形有开口。

使用时，传动臂将夹持机构运送到垃圾桶位置，然后所述夹持机构的两个夹持臂相对运动，将垃圾桶夹住，然后运送到垃圾箱顶部的开口处，将垃圾倒入垃圾箱，再横移垃圾桶，运送到清洗箱的开口处，垃圾桶清洗结构承接垃圾箱，将垃圾箱清洗干净。然后夹持臂再夹住垃圾箱，将其送回原位。

具体实现夹持的方式：两个夹持臂分别转动连接于固定于枢轴机构上的对称设置的两个固定柱上，两个固定柱通过辅助连杆分别连接于交叉连杆的上下部，交叉连杆中部连接有推拉结构，推拉结构为油缸或气缸。

另一种实现夹持的方式：两个夹持臂分别连接有旋转装置，旋转装置为电机或液压马达。

垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台连接有升降结构；升降台外侧安装有外侧旋转喷头，外侧旋转喷头通过横管连通旋转结构的转轴；升降台上安装有内旋转喷头，升降结构为油缸或气缸；旋转结构为电机或液压马达。

垃圾桶被运送到清洗箱处时，升降台上升到开口处，然后垃圾箱被扣在升降台上，随后升降台下降，外侧旋转喷头和内旋转喷头旋转喷水清洗垃圾箱。

本实施例的垃圾桶清洗结构需要喷头进行旋转，因此喷头的管路至少有一处需要轴接，而轴接处由于摩擦等，很容易导致漏水情况，即其使用寿命不高，为了解决上述问题，进行如下改进，具体：

垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头；旋转装置为电机或液压马达，这样通过旋转。这样，清洗垃圾桶时，外喷头和内喷头均不需要转动，仅仅升降台旋转即可。升降台可安装弯曲的弹性杆，从而便于将垃圾箱固定。升降台连接升降结构如气缸。油缸等实现升降。

由于垃圾箱清洗旋转，可能出现清洗完成后垃圾箱壁与夹持臂成45°角，这样由于接触面积减小，且夹持力不变很容易使得垃圾箱变形或破损而影响其使用寿命。所以设置回位装置，具体的：

配合升降台安装有回位装置；所述回位装置包括与升降台配合的电磁刹和通过绝缘材料与转轴连接的导电环，导电环上成形有缺口；电磁刹电连接有延时开关；电磁刹和延时开关与导电环电性并联连接。

这样当断电后，延时开关开关继续维持电磁刹、延时开关和导电环之间的闭合电路，但是当电线连接点到达缺口处时，闭合电路断开，电磁刹将升降台刹住，从而保证垃圾桶处于不会被夹坏的角度。优选的导电环两个电连接点之间对应的圆心角为九十度的整数倍。

绝缘材料为塑料或陶瓷；所述电磁刹包括壳体，壳体内安装有电磁铁，电磁铁通过第一弹簧连接有与刹车片相连的磁块或铁块。

在夹装有垃圾的垃圾箱时也有可能出现的情况，因此为了防止夹坏垃圾箱，作如下改进：

夹持臂上安装有调正垃圾桶放入垃圾桶调正机构；垃圾桶调正机构包括轴接在夹持臂上的若干旋转柱，旋转柱外套设有皮带，其中一个夹持臂上的旋转柱连接有动力装置，动力装置为电机或液压马达。这样当夹持垃圾箱时，动力装置转动，即与垃圾箱接触的夹持臂上的皮带转动，从而将垃圾箱摆正，防止夹坏垃圾箱。

垃圾桶调正机构包括与夹持臂滑动连接的滑板，滑板两端通过第二弹簧与夹持臂相连；夹持臂内侧面成形有与滑板配合的滑动槽，滑动槽内安装有滚柱或滚珠；其中一个滑板外侧面与夹持臂内侧面平行，另一个滑板的外侧面与夹持臂的内侧面的角度为a，a为五到十之间的数字。

这样，不需要设置额外的动力结构，由于两个滑板，一个外表面平行，一个倾斜，因此当出现图的情况是，必然有一个夹持面与垃圾桶表面不是正好°，这样在夹持的过程中两个滑板会前后交错滑动，从而将垃圾桶摆正。由于a的角度不大，而垃圾桶基本为塑料制成，所以加持后，垃圾桶的形变很小，几乎不会对其造成破坏。而当松开垃圾桶后，由于弹簧的弹力，滑板复位，从而进行下一个垃圾桶垃圾的的倾倒和垃圾桶的清洗。

为了便于快速更换清洗箱和便于根据不同情况选择仅仅使用垃圾运输功能还是垃圾桶清洗功能与运输功能同时使用，以适应市场的不同需求，作如下改进，车身包括前车身和后车身；前车身和后车身通过可拆卸结构可拆卸连接，其中可拆卸结构包括U形架和与U形架配合的插板；U形架和插板均对应设置有插孔，插孔内插入有T形固定杆。

所述多节转动臂机构的具体结构，包括与固定臂连接的横向转动的水平转动臂，水平转动臂铰接横向转动的水平竖直过渡手臂的一端，水平竖直过渡手臂的另一端连接有竖向设置的垂直转动臂，垂直转动臂铰接有竖向旋转的设置的翻转转动臂，翻转转动臂铰接所述枢转机构。各铰接处通过驱动装置实现旋转，所述驱动装置具体为液压马达或电机等。

为了省去升降结构，清洗箱顶部安装有上门，侧面安装有侧门。

实施例的结构存在如下问题：水平臂和抓手臂各有一个周向的旋转自由度，这导致机械臂旋转夹住垃圾桶后，向垃圾箱运输倾倒垃圾的时候，由于水平臂和抓手臂的旋转导致垂直臂旋转，进而导致垃圾桶也会出现旋转，从而使得垃圾桶的倾倒方向发生偏转，倾倒垃圾时很难正对垃圾箱的垃圾入口，导致倾倒垃圾时垃圾倾洒出来。此外，若出现垂直臂旋转超过九十度的情况，甚至会导致倾倒垃圾时，直接全部倾倒在垃圾箱外。因此需要设计一种定向控制器，保证水平臂和抓手臂转动时，垂直臂始终与垃圾箱侧壁保持平行，从而保证垃圾不会被倾倒在垃圾箱外。

所述定向控制器的结构之一：

包括与水平臂的转轴处轴接连接的第一锥齿轮，第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，第二锥齿轮通过第一横向杆固定连接有第三锥齿轮，第三锥齿轮啮合有第四锥齿轮，第四锥齿轮同轴固定连接有第五锥齿轮，第四锥齿轮通过旋转轴与抓手臂的转轴处旋转轴接；第五锥齿轮啮合有第六锥齿轮，第六锥齿轮通过第二横向杆固定连接有第七锥齿轮，第七锥齿轮啮合有第八锥齿轮，第八锥齿轮与垂直臂固定连接。第四锥齿轮和第五锥齿轮朝向相反。

第一横向杆和第二横向杆的结构可以分别固定安装在水平臂和抓手臂内，也可，安装在水平臂和抓手臂外，第一横向杆外套有第一轴承，第二横向杆,外套有第二轴承；第一轴承通过第一连杆固定在水平臂上，第二轴承通过第二连杆固定在抓手臂上。第八锥齿轮通过转动轴与抓手臂轴接。水平臂固定连接有固定连接臂，第一锥齿轮与固定连接臂或车身固定连接。

本发明实现垂直臂与垃圾箱始终垂直的原理如下：

当水平臂旋转角度为a时，带动第一锥齿轮不动，而第二锥齿轮被水平臂带动绕第一锥齿轮转动，然后通过第一横向杆和第三锥齿轮及第四锥齿轮传递到第五锥齿轮；由于第四锥齿轮和第五锥齿轮与抓手臂轴接，因此不会导致抓手臂转动，第五锥齿轮将转动的角度通过第六锥齿轮、第二横向杆和第七锥齿轮传递到第八锥齿轮，从而使得第八锥齿轮旋转a度，将水平臂引起的角度偏转抵消，从而维持垂直臂与垃圾箱平行。

当抓手臂旋转角度为b时，由于第四锥齿轮和第五锥齿轮已经被第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一横向杆和第三锥齿轮形成的啮合传动结构锁死，所以第五锥齿轮不会转动，而第六锥齿轮则绕第五锥齿轮转动b个角度，并通过第二横向杆和第七锥齿轮传递到第八锥齿轮，使得第八锥齿轮，转动b个角度将抓手臂的旋转角度抵消。

这样实现了水平臂和抓手臂各自独立灵活转动的同时，保证了其转动不会传递到垂直臂，保证垂直臂与垃圾箱始终平行，从而保证垃圾桶的倾倒角度正确。

可以进行如下结构的变形：包括与水平臂的转轴处轴接连接的第一齿轮，第一齿轮通过第一链条连接第二齿轮；第二齿轮与水平臂和抓手臂轴接；第二齿轮同轴固定连接有第三齿轮；第三齿轮通过第二链轮连接有第四齿轮，第四齿轮与抓手臂轴接并与垂直臂固定连接。第一齿轮固定连接臂或车身固定连接。

其实现原理如下：第二齿轮绕第一齿轮随水平臂的转动，再将红钻东传递到第三齿轮，第三齿轮带动第四齿轮转动，实现抵消了水平臂的转动对垂直臂的影响，保证垂直臂始终与垃圾箱平行。

实施例的另外一种实现方式：包括与水平臂的转轴处转动轴接连接的第一被动齿轮和安装在水平臂上的第二被动齿轮；第一被动齿轮和第二被动齿轮之间通过第一传动齿轮啮合传动；第二被动齿轮同轴固定连接有第三被动齿轮；第二被动齿轮和第三被动齿轮与水平臂和抓手臂均轴接；抓手臂臂上轴接有第四被动齿轮，第三被动齿轮与第四被动齿轮之间通过第二传动齿轮啮合传动。第一传动齿轮和第二传动齿轮的个数均为奇数。第一被动齿轮与与固定连接臂或车身固定连接。

实施例的另外一种机械臂结构形式：包括固定在车身上的支座，支座通过伸缩结构连接有臂座，臂座上铰接有竖向旋转的U形架，U形架上铰接有旋转臂，旋转臂上铰接有抓手臂，抓手臂包括与旋转臂铰接的旋转座，旋转座上铰接夹持臂，夹持臂与旋转座之间铰接动力装置。伸缩结构和动力装置均为气缸或油缸。

由于连续的铰接难以控制，因此设置改进的交接式结构，所示：包括安装在车身上的竖向臂，竖向臂铰接有竖向翻转臂，竖向翻转臂铰接连接第一抓手臂。清洗箱内安装有竖向伸缩结构，竖向伸缩结构连接有横向推拉结构。横向推拉结构连接有竖向杆，竖向杆连接有前后推拉结构，前后推拉结构连接有第二抓手臂。第一抓手臂、第二抓手臂与抓手臂的结构相同。竖向伸缩结构、横向推拉结构和前后推拉结构为气缸或油缸。也可省去竖向伸缩结构，使用带有升降结构的升降台。

垃圾箱内成形有两个或两个以上腔体，从而不同类的垃圾，如餐饮垃圾、可回收垃圾、不可回收垃圾等分别放在不同的腔体呢从而实现垃圾分类。

垃圾箱还可以设置为压缩垃圾箱，从而增加垃圾的放置体积。

一种垃圾车的上料方法，所述垃圾车包括所述机械臂1、垃圾箱2、以及清洗箱3，所述机械臂1，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；所述垃圾箱2，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；所述清洗箱3，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分；所述清洗箱3包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头；

所述上料方法包括：

第一步，所述摄像装置获取工作区域内的垃圾桶的位置图像，并将图像信号传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述图像信号获取垃圾桶的位置信息；

第二步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂，使得所述夹持机构抓取垃圾桶；

第三步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶移动至预定倾倒位置，并使得所述夹持机构转动以倾倒垃圾；

第四步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶从预订倾倒位置移动到预订清洗位置，并启动所述垃圾桶清洗结构给垃圾桶进行清洗；

第五步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂将所述垃圾桶移动至初始位置，完成上料；

第六步，所述摄像单元再次获取垃圾桶位置的图像，并将该图像信号传输至控制单元，所述控制单元根据所述图像信号判断工作区域内的垃圾桶是否处理完毕；

第七步，假如所述工作区域内的垃圾桶处理完毕，则控制所述机械臂进入收臂状态，假如所述工作区域内的垃圾桶未处理完毕，则重复所述第一步至第六步。

在所述第一步之前，使得所述机械臂进入准备作业状态，所述夹持机构处于准备夹持位。

更具体的如下：为了实现全自动夹取垃圾箱，而不需要人工确认位置，在车身上安装双摄像头，双摄像头通过无线或有线网络连接图像采集系统，图像采集系统点连接夹持机构的控制装置，控制装置电连接夹持机构的的动力装置，动力装置控制夹持机构运行。具体步骤如下：

第一步，收集车到达位置后，安装在车厢侧面的个高清摄像头实时获取路边垃圾桶的位置照片

第二步，使用C#进行程序编写，采用RGB法处理图像，通过OTSU算法对绿色垃圾桶动态阈值划分，采集绿色垃圾桶的视频信息，对拍摄的照片进行处理和分析，判断垃圾桶的位置及垃圾桶的污秽程度

第三步，工控机根据视频信息规划机械臂的运行路线，发送控制信号给相应的驱动系统，驱动系统控制机械臂执行机构(液压马达)运转，实现垃圾桶的自动寻找并夹紧、垃圾桶运至清洗仓时，工控机根据垃圾桶的污秽程度判定清洗时间，控制清洗的时间和水流强度，以达到清洁垃圾桶的目的。

垃圾桶要放在清洗箱中清洗，加上各种清洗设备，使得清洗箱在清洗垃圾桶时要有较高的高度，但是有很多道路有限高杆，导致运输车无法通过。

对此，做如下改进，清洗箱包括下部的固定箱和上部的活动箱，活动箱底部开口且其宽度小于固定箱；固定箱活动箱之间安装有伸缩结构，所述伸缩结构为油缸或气缸。

综上所述,本发明提供了一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法，通过使用机械臂来实现收集垃圾桶内垃圾的功能，提高作业效率；还通过增加清洗箱对垃圾桶进行清洗，能够减少污水对环境的污染；同时通过给机械臂增加感测件以及摄影装置还有控制单元来实现自动倾倒垃圾桶中的垃圾到垃圾车上并对垃圾桶进行清洗的功能。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置,例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种机械臂，其特征在于，包括依次连接的夹持机构、传动臂；其中，

所述夹持机构，用于夹持垃圾桶；

所述传动臂，用于带动所述夹持机构进行立体多角度转动。

2.如权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于，所述传动臂包括依次连接的枢转机构、多节转动臂机构、以及固定臂机构，所述多节转动臂机构包括多节首尾相连的转动臂机构，且各转动臂机构首尾相连的铰接处安装有驱动装置；

所述枢转机构，用于带动所述夹持机构实现翻转功能；

所述多节转动臂机构，用于带动所述枢转机构进而带动所述夹持机构实现立体多角度转动；

所述驱动装置，用于提供所述多节转动臂机构转动的动力；

所述固定臂机构，用于给所述多节转动臂机构提供一个支点。

3.如前述权利要求之一所述的一种机械臂，其特征在于，所述机械臂包括控制单元和摄像装置，所述摄像装置能够向所述控制单元发出图像信号，所述控制单元根据所述图像信号获取位置信息，并根据所述位置信息控制所述机械臂。

4.如前述权利要求之一所述的一种机械臂，其特征在于，所述机械臂包括若干个角度感测件、以及若干个倾角感测件；其中，

若干个所述角度感测件分别安装于所述夹持机构、所述枢转机构、所述多节转动臂机构、以及固定臂机构上，所述角度感测件用于感测各机构的转动角度；

若干个所述倾角感测件分别安装于所述多节转动臂机构的各转动臂机构上，所述倾角感测件用于感测各转动臂机构的倾角；

各个感测件能够向所述控制单元发送角度感测信号，所述控制单元根据所述角度信号获取所述夹持机构、所述枢转机构、所述多节转动臂、以及所述固定臂机构的实时位置。

5.如前述权利要求之一所述的一种机械臂，其特征在于，所述控制单元根据所述位置信息计算出所述夹持机构、所述枢转机构和所述多节转动臂和所述固定臂机构的目标位置，比较所述目标位置和所述实时位置并根据所述比较结果调整所述机械臂。

6.一种垃圾车，其特征在于，所述垃圾车包括根据权利要求1-5中任意一项所述机械臂、垃圾箱、以及清洗箱；

所述机械臂，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；

所述垃圾箱，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；

所述清洗箱，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分。

7.如权利要求6所述的一种垃圾车，其特征在于，所述清洗箱包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头。

8.一种垃圾车的上料方法，其特征在于，所述垃圾车包括根据权利要求3-5中任意一项所述机械臂、垃圾箱、以及清洗箱，所述机械臂，用于夹持垃圾桶完成收集垃圾和清洗垃圾桶的动作，安装于所述垃圾车的车身上；所述垃圾箱，用于收集从垃圾桶倒出的垃圾，安装于所述垃圾车的车尾上；所述清洗箱，用于清洗倒完垃圾后的垃圾桶，安装于所述垃圾车靠近所述车头部分；所述清洗箱包括垃圾桶清洗结构，所述垃圾桶清洗结构包括升降台，升降台轴接有内喷头并连接有旋转装置；旋转装置的转轴中空，且转轴内穿过与内喷头连通的输水管；升降台外安装有外喷头；

所述上料方法包括：

第一步，所述摄像装置获取工作区域内的垃圾桶的位置图像，并将图像信号传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述图像信号获取垃圾桶的位置信息；

第二步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂，使得所述夹持机构抓取垃圾桶；

第三步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶移动至预定倾倒位置，并使得所述夹持机构转动以倾倒垃圾；

第四步，所述控制单元控制所述机械臂将垃圾桶从预订倾倒位置移动到预订清洗位置，并启动所述垃圾桶清洗结构给垃圾桶进行清洗；

第五步，所述控制单元根据所述位置信息控制所述机械臂将所述垃圾桶移动至初始位置，完成上料；

第六步，所述摄像单元再次获取垃圾桶位置的图像，并将该图像信号传输至控制单元，所述控制单元根据所述图像信号判断工作区域内的垃圾桶是否处理完毕；

第七步，假如所述工作区域内的垃圾桶处理完毕，则控制所述机械臂进入收臂状态，假如所述工作区域内的垃圾桶未处理完毕，则重复所述第一步至第六步。

9.如前述权利要求之一所述的一种机械臂、垃圾车和垃圾车的上料方法，其特征在于，在所述第一步之前，使得所述机械臂进入准备作业状态，所述夹持机构处于准备夹持位。