CN110749139B - 一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜，涉及烤串用装置技术领域，包括柜体，柜体设有空腔，空腔分隔设为多个储物空间，储物空间对应设有门体，门体与柜体之间设有自动启闭机构，柜体上连接有滑行架，滑行架与柜体之间设有自动取串结构，自动取串结构包括机械手、机械臂，机械臂包括托板、竖直驱动机构、水平驱动机构，托板滑动连接在滑行架上，竖直驱动机构驱动托板在滑行架上往复滑动，柜体上还设有控制箱，控制箱中设有控制器，控制箱连接有显示屏，显示屏中设有控制主板，控制主板与控制器电连接，控制器与自动启闭机构、竖直驱动机构、水平驱动机构电性连接，无需商户寻找烤串、拿取烤串，实现自动化取串，减少商户的劳动量。

Description

一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜

技术领域

本发明涉及烤串用装置技术领域，更具体地说，它涉及一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜。

背景技术

烧烤可能是人类最原始的烹调方式，是以燃料加热和干燥空气，并把食物放置于热干空气中一个比较接近热源的位置来加热食物。一般来说，烧烤是在火上将食物(多为肉类，海鲜，蔬菜)烹调至可食用；现代社会，由于有多种用火方式，烧烤方式也逐渐多样化，发展出各式烧烤炉、烧烤架。

烤串的材料一般为蔬菜类、肉类以及生鲜类，为了保证烤串中材料的新鲜度以及质量，烤串一般储存在冷藏柜中，客户下单之后，商户需要人工从冷藏柜中取出相应的烤串之后再对烤串进行烤制，增加商户的劳动量，且现有的市场上烤串都是采用传统的烤炉或者烤架结构，需要人工把串放到烤炉或烤架上，烤炉或烤架在发热过程中实现烤串，因此，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明目的在于提出一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜，通过设置自动取串结构，无需人工在柜体中寻找对应的烤串以及拿取烤串，也无需人工手持烤串在烤炉上进行烤串，实现自动化取串以及实现自动化烤串，减少商户的劳动量，具体方案如下：

一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜，包括柜体，所述柜体内部设有空腔，所述空腔分隔设置为多个储物空间，每个所述储物空间对应设置有门体，所述门体与柜体转动连接，每个所述门体与柜体之间设有自动启闭机构以控制所述门体的启闭，所述柜体上固定连接有滑行架，所述滑行架沿所述柜体的高度方向设置，所述滑行架与所述柜体之间设有自动取串结构；

所述自动取串结构包括抓取烤串的机械手以及带动所述机械手移动的机械臂，所述机械臂包括托板、竖直驱动机构以及水平驱动机构，所述托板上设有多个相互平行设置的水平驱动机构，所述水平驱动机构包括第一齿条、滑轨、第一驱动电机、主动齿轮以及安装板，所述第一齿条与所述滑轨固定连接且所述第一齿条开设有齿槽的侧面与所述滑轨形成空隙，所述主动齿轮处于所述空隙中与所述第一齿条啮合，所述安装板通过滑块滑动连接在所述滑轨上，所述机械手、所述第一驱动电机均固定于所述安装板上，且所述第一驱动电机的输出轴与所述主动齿轮同轴驱动连接以带动所述机械手伸入或退出所述储物空间；

所述托板滑动连接在所述滑行架上，所述竖直驱动机构驱动所述托板在滑行架上往复滑动；

所述柜体上还设有控制箱，所述控制箱中设有控制器，所述控制箱还连接有供人员输入取串信息的显示屏，所述显示屏中设有控制主板，所述控制主板与所述控制器电连接，所述控制器与所述自动启闭机构、竖直驱动机构以及水平驱动机构电性连接以控制所述自动启闭机构、竖直驱动机构以及水平驱动机构的工作。

通过上述技术方案，商户接到烤串下单信息后，在显示屏中输入烤串信息，控制器通过控制主板接收到烤串信息，由于控制器中提前输入过柜体中不同储物空间中的烤串种类以及烤串数量，控制器通过控制自动启闭机构将对应的门体打开，且控制器还控制竖直驱动机构以及水平驱动机构工作，竖直驱动机构驱动托板在滑行架上滑动，直至滑动到对应打开的门体处，第一驱动电机转动带动主动齿轮转动，主动齿轮在第一齿条运动，带动安装板以及安装板上的机械手做伸进储物空间的运动，直至将对应的烤串稳定抓取，第一驱动电机反转，带动安装板以及抓取好烤串的机械手从储物空间中退出，之后，竖直驱动机构驱动托板做靠近柜体顶部的滑行运动，柜体顶部可事先放置烤炉或者烤架，水平驱动机构再次工作驱动安装板以及抓取有烤串的机械手做伸进烤炉的运动，使得烤炉对烤串进行烤制，综上，整个过程商户只需在显示屏上进行操作输入烤串的信息，无需人工在柜体中寻找对应的烤串，无需人工去柜体中拿取烤串，也无需人工手持烤串在烤炉上进行烤串，实现自动化取串以及实现自动化烤串，减少商户的劳动量。

进一步的，所述柜体上安装有支架板，所述自动启闭机构包括均与所述控制器电连接的正反电机、上限位开关以及下限位开关，所述正反电机、上限位开关以及下限位开关固定安装于所述支架板上，所述正反电机与所述门体传动连接；

当所述正反电机驱动所述门体转动至与所述上限位开关接触时，所述控制器控制所述正反电机停止工作；

当所述正反电机驱动所述门体反向转动至与所述下限位开关接触时，所述控制器控制所述正反电机停止工作。

通过上述技术方案，控制器控制正反电机的工作实现打开门体，门体与上限位开关接触时正反电机不再驱动门体转动，避免正反电机继续转动造成损坏，实现门体保持一定的角度呈现打开的状态，便于机械手伸入储物空间中取串，门体与下限位开关接触时正反电机不再驱动门体转动，避免正反电机继续转动造成损坏。

进一步的，所述滑行架上设有第二齿条，所述第二齿条沿所述柜体的高度方向布置，所述竖直驱动机构包括第二驱动电机、传动轴以及传动齿轮，所述第二驱动电机与所述控制器电连接且与所述传动轴传动连接，所述传动齿轮与所述传动轴固定连接且所述传动齿轮与所述第二齿条啮合。

通过上述技术方案，控制器控制第二驱动电机的工作，通过传动轴带动传动齿轮转动，在第二齿条上运动，实现整个托板以及托板上的零件在滑行架上运动，结构合理，传动效果好。

进一步的，所述滑行架设有两个，两个所述滑行架分别处于所述水平驱动机构的两侧。

通过上述技术方案，使得托板同时滑动于两个滑行架上，提高托板的运动稳定性，从而使得托板上的多个机械手能稳定抓取储物空间中的烤串。

进一步的，所述滑行架与所述柜体之间设有加强筋，所述加强筋的两端分别与所述滑行架、柜体可拆卸固定连接。

由于滑行架需要承受整个托板上物体的重量，通过上述技术方案，加强筋的设置提高滑行架与柜体支架的连接强度，减少滑行架倾斜的可能性，从而减小托板滑动过程的阻力，使得托板能顺畅在竖直方向滑动。

进一步的，所述第一齿条上设有探测所述安装板上滑块位置的感应开关，所述感应开关、第一驱动电机均与所述控制器电连接，当所述机械手从所述储物空间中退出且所述滑块经过所述感应开关时，所述控制器控制所述第一驱动电机停止转动以控制所述滑块静止。

通过上述技术方案，机械手抓取好对应的烤串之后，第一驱动电机反转带动安装板以及机械手退回至滑轨上，滑轨经过感应开关后控制器控制第一驱动电机停止继续转动，避免安装板、机械手滑出滑轨，使得安装板、机械手稳定处于滑轨上。

进一步的，所述感应开关处于所述第一齿条远离所述柜体的一端，当所述滑块经过所述感应开关而静止时，所述机械手、烤串均处于所述滑轨的正上方。

通过上述技术方案，感应开关处于远离柜体的一端保证机械手抓取的烤串能顺利从储物空间中取出，且机械手、烤串均处于滑轨的正上方，避免烤串与滑轨表面接触，造成对烤串的污染，保证烤串的卫生程度以及质量。

进一步的，所述机械手包括推杆，所述安装板上设有转动结构，所述转动结构包括从动齿轮、旋转齿轮以及转动电机，所述从动齿轮与所述推杆同轴固定连接，所述旋转齿轮与所述从动齿轮啮合且所述旋转齿轮与所述转动电机传动连接，所述转动电机固定于所述安装板上。

通过上述技术方案，当烤串伸入烤炉中进行烤制时，转动电机工作，带动旋转齿轮转动，从而带动与从动齿轮固定的机械手转动，带动烤串转动，使得烤串均匀受热，缩短烤制的时间，提高烤串的口味。

进一步的，所述滑行架的高度大于所述第二齿条的高度，且所述第二齿条的端部所在平面与所述滑行架的端部所在平面错开设置。

通过上述技术方案，主动齿轮运动至第一齿条的末端时，避免托板在滑行架中滑动时脱离滑行架，保证装置的运动稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)通过设置自动取串结构，在显示屏中输入烤串信息，控制器通过控制主板接收到烤串信息，控制器通过控制自动启闭机构将对应的门体打开，且控制器还控制竖直驱动机构以及水平驱动机构工作，使得机械手做伸进储物空间的运动，直至将对应的烤串稳定抓取，再从储物空间中退出，之后，竖直驱动机构驱动托板做靠近柜体顶部的滑行运动，水平驱动机构再次工作驱动安装板以及抓取有烤串的机械手做伸进烤炉的运动，使得烤炉对烤串进行烤制，综上，整个过程商户只需在显示屏上进行操作输入烤串的信息，无需人工在柜体中寻找对应的烤串，无需人工去柜体中拿取烤串，也无需人工手持烤串在烤炉上进行烤串，实现自动化取串以及实现自动化烤串，减少商户的劳动量；

(2)通过设置转动结构，当烤串伸入烤炉中进行烤制时，转动电机工作，带动旋转齿轮转动，从而带动与从动齿轮固定的机械手转动，带动烤串转动，使得烤串均匀受热，缩短烤制的时间，提高烤串的口味。

附图说明

图1为本发明的实施例的整体示意图；

图2为本发明展示机械臂与机械手连接关系的结构示意图；

图3为本发明展示竖直驱动结构的结构示意图；

图4为本发明展示传动齿轮与传动轴的结构示意图；

图5为本发明展示夹头与推杆连接关系的结构示意图；

图6为本发明展示上限位开关、下限位开关与支架板连接关系的结构示意图；

图7为本发明展示感应开关与第一齿条连接关系的结构示意图；

图8为本发明展示显示屏与控制箱连接关系的结构示意图。

附图标记：1、柜体；2、门体；3、滑行架；4、机械手；41、套筒；42、推杆；43、气泵；44、夹头；5、机械臂；6、托板；7、竖直驱动机构；71、第二驱动电机；72、传动轴；73、传动齿轮；8、水平驱动机构；81、第一齿条；82、滑轨；83、第一驱动电机；84、主动齿轮；85、安装板；9、第二齿条；10、减速机；11、加强筋；12、控制箱；13、显示屏；14、支架板；15、自动启闭机构；16、正反电机；17、上限位开关；18、下限位开关；19、感应开关；20、从动齿轮；21、旋转齿轮；22、转动电机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示，一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜，包括柜体1，柜体1内部设有空腔，空腔分隔设置为五个储物空间，每个储物空间对应设置有门体2，门体2与柜体1转动连接，每个门体2与柜体1之间设有自动启闭机构15以控制门体2的启闭，柜体1上固定连接有滑行架3，滑行架3沿柜体1的高度方向设置，滑行架3与柜体1之间设有自动取串结构，通过自动取串结构抓取储物空间中对应的烤串，减少商户人工从柜体1中寻找、抓取烤串的劳动量。

结合图2和图3，具体的，自动取串结构包括抓取烤串的机械手4以及带动机械手4移动的机械臂5。机械臂5包括托板6、竖直驱动机构7以及水平驱动机构8，托板6上设有十二个相互平行设置的水平驱动机构8，水平驱动机构8用于带动机械手4伸入储物空间中抓取烤串以及退出储物空间中。滑行架3设有两个，两个滑行架3分别处于水平驱动机构8的两侧，托板6的两相对侧分别滑动连接在两个滑行架3上，竖直驱动机构7驱动托板6在滑行架3上往复滑动，用于带动托板6整体靠近对应打开的门体2，另外，还用于带动托板6以及托板6上的烤串靠近柜体1的上端面，柜体1的上端面可放置大小适合的烤炉或烤架，水平驱动机构8再带动机械手4上的烤串伸入烤炉中进行对烤串的烤制，实现自动烤串。

如图2所示，水平驱动机构8包括第一齿条81、滑轨82、第一驱动电机83、主动齿轮84以及安装板85，第一齿条81、滑轨82之间均相互平行设置，第一齿条81与滑轨82固定连接且第一齿条81开设有齿槽的侧面与滑轨82形成空隙，主动齿轮84处于空隙中与第一齿条81啮合，安装板85通过滑块滑动连接在滑轨82上，机械手4、第一驱动电机83均固定于安装板85上，且第一驱动电机83的输出轴穿过安装板85与主动齿轮84同轴驱动连接。

如图3所示，两个滑行架3上均设有第二齿条9，第二齿条9沿柜体1的高度方向布置，竖直驱动机构7包括第二驱动电机71、传动轴72以及传动齿轮73。托板6背离滑轨82的侧面固定设置有减速机10，第二驱动电机71通过减速机10与传送轴传动连接，传动轴72穿设在减速机10中，传动轴72的两端分别固定连接有传动齿轮73(如图4所示)，传动齿轮73与第二齿条9啮合。优化的，滑行架3的高度大于第二齿条9的高度，第二齿条9整体固定在滑行架3上且第二齿条9的端部所在平面与滑行架3的端部所在平面错开设置。滑行架3与柜体1之间设有加强筋11，加强筋11的两端分别与滑行架3、柜体1通过螺钉可拆卸固定连接。

如图8所示，柜体1上还设有控制箱12，控制箱12中设有控制器，控制器采用PLC控制器，控制箱12还连接有供人员输入取串信息的显示屏13，显示屏13中设有控制主板，控制主板与控制器电连接，控制器与自动启闭机构15、竖直驱动机构7以及水平驱动机构8电性连接以控制自动启闭机构15、竖直驱动机构7以及水平驱动机构8的工作。

具体的，控制器与第一驱动电机83、第二驱动电机71通过导线电连接，商户提前将柜体1中每个储物空间中的烤串种类、数量转化成代码编辑于控制器中，使得控制器可通过控制第一驱动电机83的正反转动、转动时间等变量最终控制机械手4在滑轨82上的往复运动以及位移量，实现伸入以及退出储物空间，使得控制器通过控制第二驱动电机71的正反转动、转动时间等变量最终控制托板6在滑行架3上的往复运动以及位移量。

结合图1和图6，柜体1沿其高度方向的两相对侧壁上分别固定安装有支架板14，自动启闭机构15包括均与控制器电连接的正反电机16、上限位开关17以及下限位开关18，正反电机16、上限位开关17以及下限位开关18固定安装于支架板14上，正反电机16的输出轴通过齿轮与门体2的转轴传动连接，当正反电机16驱动门体2转动至与上限位开关17接触时，控制器控制正反电机16停止工作，使得门体2保持一定的转动角度，约100°，便于机械手4伸入储物空间中，机械手4取串之后退出储物空间，当正反电机16驱动门体2反向转动至与下限位开关18接触时，此时，门体2与柜体1表面贴合，控制器控制正反电机16停止工作。

如图7所示，优化的，第一齿条81上设有探测安装板85上滑块位置的感应开关19，且感应开关19处于第一齿条81远离柜体1的一端，感应开关19与控制器电连接，当机械手4从储物空间中退出且滑块经过感应开关19时，控制器控制第一驱动电机83停止转动以控制滑块静止，使得安装板85上的机械手4完全从储物空间中退出后静止。当滑块经过感应开关19而静止时，机械手4、烤串均处于滑轨82的正上方，避免烤串与滑轨82接触而造成污染。

结合图2和图5，机械手4采用夹持方式抓取烤串，具体的，机械手4包括套筒41、推杆42、气泵43以及剪叉式的夹头44，夹头44固定于套筒41中，推杆42的一段处于套筒41中与夹头44固定，气泵43与推杆42传动连接，当气泵43推动推杆42深入套筒41中时，带动夹头44打开，气泵43拉动推杆42退出套筒41中时，夹头44收紧从而抓紧烤串的签子。安装板85上设有转动结构，每个机械手4均对应设置有转动结构，转动结构包括从动齿轮20、旋转齿轮21以及转动电机22，从动齿轮20与推杆42同轴固定连接，旋转齿轮21与从动齿轮20啮合且旋转齿轮21与转动电机22传动连接，转动电机22固定于安装板85上，转动电机22转动带动机械手4转动，从而带动烤串转动。

转动电机22与气泵43可设置成与控制器电连接，当机械手4逐渐伸入储物空间的过程中气泵43工作使得机械手4的夹头44打开，抓取烤串后收紧夹头44，当托板6运动至高于柜体1时，控制器控制第一驱动电机83带动机械手4伸入烤炉中，且控制器控制转动电机22工作，使得机械手4上的烤串绕自身轴线转动，均匀受热。

本发明的工作过程如下：

商户在显示屏13中输入烤串信息，控制器接收到来自控制主板的烤串信息后，控制器控制对应的正反电机16工作，将对应的门体2打开，控制器控制第二驱动电机71工作，带动托板6整体在滑行架3上滑动至打开的门体2附近，控制器控制第一驱动电机83工作，带动机械手4伸入对应的储物空间中，气泵43工作，使得机械手4的夹头44打开抓取烤串以及收紧夹头44，第一驱动电机83反转带动机械手4退出储物空间，第二驱动电机71带动托板6整体上升滑动靠近柜体1上的烤炉，第一驱动电机83转动带动机械手4以及烤串伸入烤炉中，控制器控制转动电机22工作，使得烤串转动，在烤炉中均匀受热，实现烤制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种烤串机器人用的智能取串冷藏柜，包括柜体(1)，所述柜体(1)内部设有空腔，所述空腔分隔设置为多个储物空间，每个所述储物空间对应设置有门体(2)，所述门体(2)与柜体(1)转动连接，其特征在于，每个所述门体(2)与柜体(1)之间设有自动启闭机构(15)以控制所述门体(2)的启闭，所述柜体(1)上固定连接有滑行架(3)，所述滑行架(3)沿所述柜体(1)的高度方向设置，所述滑行架(3)与所述柜体(1)之间设有自动取串结构；

所述自动取串结构包括抓取烤串的机械手(4)以及带动所述机械手(4)移动的机械臂(5)，所述机械臂(5)包括托板(6)、竖直驱动机构(7)以及水平驱动机构(8)，所述托板(6)上设有多个相互平行设置的水平驱动机构(8)，所述水平驱动机构(8)包括第一齿条(81)、滑轨(82)、第一驱动电机(83)、主动齿轮(84)以及安装板(85)，所述第一齿条(81)与所述滑轨(82)固定连接且所述第一齿条(81)开设有齿槽的侧面与所述滑轨(82)形成空隙，所述主动齿轮(84)处于所述空隙中与所述第一齿条(81)啮合，所述安装板(85)通过滑块滑动连接在所述滑轨(82)上，所述机械手(4)、所述第一驱动电机(83)均固定于所述安装板(85)上，且所述第一驱动电机(83)的输出轴与所述主动齿轮(84)同轴驱动连接以带动所述机械手(4)伸入或退出所述储物空间；

所述托板(6)滑动连接在所述滑行架(3)上，所述竖直驱动机构(7)驱动所述托板(6)在滑行架(3)上往复滑动；

所述柜体(1)上还设有控制箱(12)，所述控制箱(12)中设有控制器，所述控制箱(12)还连接有供人员输入取串信息的显示屏(13)，所述显示屏(13)中设有控制主板，所述控制主板与所述控制器电连接，所述控制器与所述自动启闭机构(15)、竖直驱动机构(7)以及水平驱动机构(8)电性连接以控制所述自动启闭机构(15)、竖直驱动机构(7)以及水平驱动机构(8)的工作；

所述机械手(4)包括套筒(41)、推杆(42)、气泵(43)以及剪叉式的夹头(44)，所述夹头(44)固定于所述套筒(41)中，所述推杆(42)的一段处于所述套筒(41)中与所述夹头(44)固定，所述气泵(43)与所述推杆(42)传动连接，当所述气泵(43)推动所述推杆(42)深入所述套筒(41)中时，带动所述夹头(44)打开，所述气泵(43)拉动所述推杆(42)退出所述套筒(41)中时，所述夹头(44)收紧从而抓紧烤串的签子，所述安装板(85)上设有转动结构，所述转动结构包括从动齿轮(20)、旋转齿轮(21)以及转动电机(22)，所述从动齿轮(20)与所述推杆(42)同轴固定连接，所述旋转齿轮(21)与所述从动齿轮(20)啮合且所述旋转齿轮(21)与所述转动电机(22)传动连接，所述转动电机(22)固定于所述安装板(85)上。

2.根据权利要求1所述的烤串机器人用的智能取串冷藏柜，其特征在于，所述柜体(1)上安装有支架板(14)，所述自动启闭机构(15)包括均与所述控制器电连接的正反电机(16)、上限位开关(17)以及下限位开关(18)，所述正反电机(16)、上限位开关(17)以及下限位开关(18)固定安装于所述支架板(14)上，所述正反电机(16)与所述门体(2)传动连接；

当所述正反电机(16)驱动所述门体(2)转动至与所述上限位开关(17)接触时，所述控制器控制所述正反电机(16)停止工作；

当所述正反电机(16)驱动所述门体(2)反向转动至与所述下限位开关(18)接触时，所述控制器控制所述正反电机(16)停止工作。

3.根据权利要求1所述的烤串机器人用的智能取串冷藏柜，其特征在于，所述滑行架(3)上设有第二齿条(9)，所述第二齿条(9)沿所述柜体(1)的高度方向布置，所述竖直驱动机构(7)包括第二驱动电机(71)、传动轴(72)以及传动齿轮(73)，所述第二驱动电机(71)与所述控制器电连接且与所述传动轴(72)传动连接，所述传动齿轮(73)与所述传动轴(72)固定连接且所述传动齿轮(73)与所述第二齿条(9)啮合。

4.根据权利要求3所述的烤串机器人用的智能取串冷藏柜，其特征在于，所述滑行架(3)设有两个，两个所述滑行架(3)分别处于所述水平驱动机构(8)的两侧。

5.根据权利要求1所述的烤串机器人用的智能取串冷藏柜，其特征在于，所述滑行架(3)与所述柜体(1)之间设有加强筋(11)，所述加强筋(11)的两端分别与所述滑行架(3)、柜体(1)可拆卸固定连接。

6.根据权利要求1所述的烤串机器人用的智能取串冷藏柜，其特征在于，所述第一齿条(81)上设有探测所述安装板(85)上滑块位置的感应开关(19)，所述感应开关(19)、第一驱动电机(83)均与所述控制器电连接，当所述机械手(4)从所述储物空间中退出且所述滑块经过所述感应开关(19)时，所述控制器控制所述第一驱动电机(83)停止转动以控制所述滑块静止。

7.根据权利要求6所述的烤串机器人用的智能取串冷藏柜，其特征在于，所述感应开关(19)处于所述第一齿条(81)远离所述柜体(1)的一端，当所述滑块经过所述感应开关(19)而静止时，所述机械手(4)、烤串均处于所述滑轨(82)的正上方。

8.根据权利要求3所述的烤串机器人用的智能取串冷藏柜，其特征在于，所述滑行架(3)的高度大于所述第二齿条(9)的高度，且所述第二齿条(9)的端部所在平面与所述滑行架(3)的端部所在平面错开设置。

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