CN111942673A - 一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，包括行走装置、升降驱动装置、支撑臂、旋转收缩装置、伸缩臂及扎口装置，升降驱动装置设在行走装置的上方，包括固定架、第一升降座和第二升降座，第一、第二升降座通过丝杠导杆机构与固定架活动相连。旋转收缩装置包括旋转机构及多个夹持组件，各夹持组件布置在旋转机构下方。扎口装置包括外壳、捆扎钉盒、压钉机构、推钉机构及卡爪组件，捆扎钉盒固定在外壳下方，压钉机构设在捆扎钉盒内部，外壳远离伸缩臂的一侧设有导入槽，推钉机构设在外壳的内部，卡爪组件有两个，对称设在导入槽两侧。本发明结构设计巧妙，自动化程度高，替代人工进行医疗垃圾袋收集，省事省力，提高了收集效率。

Description

一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体公开一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人。

背景技术

现有的医疗垃圾放置在垃圾桶内，存放一段时间就需要收集起来运走统一处理，存放的时间会滋生一定量的病菌，现有医疗垃圾的收集都是采用人工进行收集，工作过程佩戴手套和口罩，避免沾染细菌，整个过程劳动强度大，费时费力，收集效率低，佩戴防护用具尤其是在夏天容易带来各种不适。因此，需要开发一种能够收集医疗垃圾袋的机器人替代人工收集。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是在于提出一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，解决人工收集医疗垃圾劳动强度大，费时费力，工作效率低，尤其是易沾染病菌，对健康存在较大威胁的问题。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，包括行走装置、升降驱动装置、支撑臂、旋转收缩装置、伸缩臂及扎口装置，所述行走装置包括底架及设在底架上的行走轮，底架内侧设有电源及电控系统。

升降驱动装置固定安装在行走装置的上方，其包括固定架、第一升降座和第二升降座，第一、第二升降座一高一低相对于布置在固定架内，且通过丝杠导杆机构与固定架活动相连。

旋转收缩装置位于固定架的外侧，通过支撑臂与第一升降座固定相连，其包括旋转机构及多个夹持组件，各夹持组件呈环形均匀布置在旋转机构的下方，每个夹持组件均通过一个直线驱动组件与旋转机构的底部活动相连。

所述扎口装置位于夹持组件的下方，其包括外壳、捆扎钉盒、压钉机构、推钉机构及卡爪组件，所述外壳靠近固定架的一侧通过伸缩臂与第二升降座活动相连。

捆扎钉盒固定在外壳的下方，压钉机构设置在捆扎钉盒的内部，所述外壳的内部具有出钉通道，出钉通道与捆扎钉盒的内部相通，外壳远离伸缩臂的一侧设有导入槽，所述导入槽与出钉通道相通。

推钉机构设置在外壳的内部，卡爪组件有两个，对称设置在导入槽的两侧。

进一步地，行走轮有两组，对称布置在底架的两侧，每组行走轮包括间隔布置的至少两个行走轮。

行走轮均采用麦克纳姆轮，每个所述行走轮均配置有第一伺服电机，各第一伺服电机均由所述电源为其供电，同时，各第一伺服电机的信号端均与电控系统通讯相连。

进一步地，固定架是由C型钢制成的，固定架竖向布置，其上端设有顶板，下端与底架的顶部固定相连成一体。

丝杠导杆机构位于固定架的内部，包括第一丝杠、第二丝杠和四个导杆，四个导杆竖向布置在正方形的四角上，各导杆的上端与顶板固定相连，下端与底架的顶部固定相连。

第一、第二升降座上均配置有与导杆数量相等且位置对应的导向套，各导杆均穿过对应的导向套与第一、第二升降座滑动导向配合，第一丝杠、第二丝杠分别驱动第一升降座和第二升降座各自独立升降。

进一步地，所述第一丝杠、第二丝杠均竖向布置在四个导杆围成的区域内，两个丝杠的上端均与顶板转动配合，下端分别配置有第二伺服电机，第二伺服电机由所述电源为其供电，所述第一丝杠与第一升降座螺纹配合，第二丝杠与第二升降座螺纹配合。

进一步地，旋转机构包括安装架、大齿轮及小齿轮，所述支撑臂横向布置，其一端与第一升降座固定相连，另一端与安装架的对应侧固定相连。

大齿轮位于安装架的下方，其齿轮轴与安装架转动配合。

所述小齿轮位于大齿轮的一侧，且与大齿轮啮合，所述小齿轮的齿轮轴上配置有第三伺服电机，第三伺服电机固定在安装架上，由所述电源为其供电。

进一步地，直线驱动组件位于大齿轮的下方，其包括导轨、导滑块及第一气缸，所述导轨有两个，相对平行固定安装在大齿轮的底部。

导滑块与两个导轨滑动配合，所述第一气缸安装在大齿轮的边缘处，其伸缩端与导滑块相连，驱动导滑块沿大齿轮的法线方向运动，所述大齿轮上表面安装有气源，气源为第一气缸供气。

进一步地，夹持组件固定安装在对应导滑块的底部，其包括支撑架、第二气缸及夹爪，所述支撑架的上端与导滑块固定相连，第二气缸固定安装在支撑架内侧。

第二气缸的活塞杆上设有横撑，横撑的中部与第二气缸的活塞杆十字相交且固定为一体，第二气缸的活塞杆的下端设有吸盘，吸盘与设置在大齿轮上的气泵相连。

夹爪有两个，对称布置在支撑架的下端两侧，夹爪的上端与支撑架转动相连，其中部通过推拉杆与横撑对应端转动相连，第二气缸通过推拉杆驱动两个夹爪同步运动。

进一步地，捆扎钉盒的内侧上部具有容纳捆扎钉的储钉空腔，其内侧下部为弹簧安装空腔，储钉空腔的上端与出钉通道相通，其下端与弹簧安装空腔的相通，所述捆扎钉盒的底部可拆卸安装有下盖板。

压钉机构位于弹簧安装空腔内，其包括压钉支架和弹簧，压钉支架包括挡板和与储钉空腔相匹配的C形块，C形块的下端与挡板固定相连成一体，其上端可伸入储钉空腔内部，所述弹簧设置在挡板与下盖板之间。

进一步地，推钉机构包括推钉块及直线电机，所述推钉块位于出钉通道内，且与出钉通道的内壁滑动配合，所述直线电机固定安装在推钉块背离导入槽的一侧，直线电机的活动端与推钉块固定相连，驱动推钉块沿出钉通道的长度方向运动。

卡爪组件包括电动伸缩杆和卡爪，卡爪的中部与捆扎钉盒转动相连，其一端与电动伸缩杆的伸缩端转动相连，电动伸缩杆的另一端与捆扎钉盒转动，所述两个电动伸缩杆同步伸缩，驱动两个卡爪张开或闭合。

进一步地，伸缩臂包括固定板和活动板，固定板的一端与第二升降座固定相连，活动板的一端与固定板的另一端插接配合。

所述固定板的上表面沿其长度方向开设有方形开口，活动板的上表面内嵌有与方形开口位置对应的齿条。

所述固定板的上方设有第四伺服电机，第四伺服电机的输出端配置有直齿轮，直齿轮驱动活动板相对于固定板伸缩。

通过采用前述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明结构设计巧妙，自动化程度高，替代人工进行医疗垃圾袋收集，省事省力，提高了收集效率，同时，避免人工直接接触医疗垃圾，避免受到病毒的感染，保障工作人员的身体健康。

附图说明

图1是本发明一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人的结构原理示意图。

图2是图1中本发明某一部分的结构示意图，示出的是扎口装置。

图3是图2中本发明的捆扎钉盒的结构示意图。

图4是本发明一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人的俯视结构示意图。

图5是图1中本发明的A部分的结构放大图。

图6是图1中本发明的B部分的结构放大图。

图7是图3中示出的捆扎钉盒的结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1至图7，一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，包括行走装置1、升降驱动装置2、支撑臂3、旋转收缩装置、伸缩臂4及扎口装置5，所述行走装置1包括底架11及设在底架11上的行走轮12，底架11内侧设有电源14及电控系统15。行走轮12有两组，对称布置在底架11的两侧，每组行走轮12包括间隔布置的至少两个行走轮12。行走轮12均采用麦克纳姆轮，每个所述行走轮12均配置有第一伺服电机13，各第一伺服电机13均由所述电源14为其供电，同时，各第一伺服电机13的信号端均与电控系统通讯相连,所述电控系统15采用现有技术已有的STM32F405单片机。

底架11的外侧边缘安装有分别设有巡线传感器和红外测距传感器，巡线传感器优选采用霍尔传感器，所述红外测距传感器和巡线传感器分别与STM32F405单片机的ADC接口电连接，行走装置1可通过地面张贴的巡线标识到达医疗垃圾桶的放置位置。垃圾桶的内部放置垃圾袋，所述垃圾袋的袋口由垃圾桶的顶部向外翻出。

升降驱动装置2固定安装在行走装置1的上方，其包括固定架21、第一升降座22和第二升降座23，固定架21是由一段C型钢制成的，固定架21竖向布置，其上端设有顶板211，下端与底架11的顶部固定相连成一体。第一升降座22和第二升降座23一高一低相对于布置在固定架21内，且通过丝杠导杆机构与固定架21活动相连。

具体地，所述丝杠导杆机构位于固定架21的内部，包括第一丝杠24、第二丝杠25和四个导杆26，四个导杆26竖向布置在正方形的四角上，各导杆26的上端与顶板211固定相连，下端与底架11的顶部固定相连。第一升降座22和第二升降座23上均配置有与导杆26数量相等且位置对应的导向套，各导杆26均穿过对应的导向套与第一升降座22、第二升降座23滑动导向配合，导杆26为第一升降座22、第二升降座23的升降起到竖向的导向作用

所述第一丝杠24、第二丝杠25均竖向布置在四个导杆26围成的区域内，第一丝杠24、第二丝杠25的上端均与顶板211转动配合，下端分别配置有第二伺服电机27，第二伺服电机27由所述电源14为其供电，所述第一丝杠24与第一升降座22螺纹配合，第二丝杠25与第二升降座23螺纹配合，第一丝杠24、第二丝杠25分别驱动第一升降座22和第二升降座23各自独立升降。

所述第二升降座23上开设有第一丝杠24可穿过的第二圆孔，第一丝杠24与第二升降座23不接触，第一升降座22上开设有第二丝杠25可穿过的第一圆孔，所述第二丝杠25与第一升降座22不接触，第一丝杠24驱动第一升降座22始终在第二升降座23的上方竖向运动，第二丝杠25驱动第二升降座23始终在第一升降座22的下方竖向运动。

旋转收缩装置位于固定架21的外侧，通过支撑臂3与第一升降座22固定相连，其包括旋转机构61及四个夹持组件62，各夹持组件62呈环形均匀布置在旋转机构61的下方，每个夹持组件62均通过一个直线驱动组件63与旋转机构61的底部活动相连。旋转机构61包括安装架611、大齿轮612及小齿轮613，所述支撑臂3横向布置，支撑臂3的一端与第一升降座22固定相连，另一端与安装架611的对应侧固定相连。

大齿轮612位于安装架611的下方，其齿轮轴与安装架611转动配合。所述小齿轮613位于大齿轮612的一侧，且与大齿轮612啮合，所述小齿轮613的齿轮轴上配置有第三伺服电机614，第三伺服电机614固定在安装架611上，由所述电源14为其供电。第三伺服电机614通过小齿轮613驱动大齿轮612转动，所述大齿轮612带动其底部的四个夹持组件62一起转动。

直线驱动组件63位于大齿轮612的下方，其包括导轨631、导滑块632及第一气缸633，所述导轨631有两个，相对平行固定安装在大齿轮612的底部。导滑块632与两个导轨631滑动配合，所述第一气缸633安装在大齿轮612的边缘处，其伸缩端与导滑块632相连，驱动导滑块632沿大齿轮612的法线方向运动，所述大齿轮612上表面安装有气源64，气源64为第一气缸633供气。

夹持组件62固定安装在对应导滑块632的底部，其包括支撑架621、第二气缸622及夹爪623，所述支撑架621的上端与导滑块632固定相连，第二气缸622固定安装在支撑架621内侧。各第一气缸633通过导滑块632同步驱动夹持组件62由大齿轮612的边缘向其中心位置运动。第二气缸622的活塞杆上设有横撑624，横撑624的中部与第二气缸622的活塞杆十字相交且固定为一体，第二气缸622的活塞杆的下端设有吸盘626，吸盘626与设置在大齿轮612上的气泵相连。夹爪623有两个，对称布置在支撑架621的下端两侧，夹爪623的上端与支撑架621转动相连，其中部通过推拉杆625与横撑624对应端转动相连，第二气缸622通过推拉杆625驱动两个夹爪623同步运动。

工作状态下，行走装置1到达垃圾桶的位置，第一升降座22升高，旋转收缩装置位于垃圾桶的正上方，四个夹持组件62均位于大齿轮612的边缘，其两个夹爪623呈张开状态，第一丝杠24通过第一升降座22驱动四个夹持组件62向下运动，四个夹持组件62靠近垃圾桶的顶部时，吸盘626吸住垃圾袋并上提，同时，第二气缸622驱动两个夹爪623夹住垃圾袋。继续上提一段距离后停止运动，各第一气缸633同步驱动对应的导滑块632向大齿轮612的的中心运动，到位后停止，此时，垃圾袋的底部仍压住垃圾桶的底部。第三伺服电机614通过小齿轮613驱动大齿轮612转动，四个夹持组件62夹紧垃圾袋的的袋口并旋转，在垃圾袋的上部形成条状的颈缩结构。

所述扎口装置5位于夹持组件62的下方，其包括外壳51、捆扎钉盒52、压钉机构、推钉机构及卡爪组件，所述外壳51靠近固定架21的一侧通过伸缩臂4与第二升降座23活动相连。伸缩臂4包括固定板41和活动板42，固定板41的一端与第二升降座23固定相连，活动板42的一端与固定板41的另一端插接配合。所述固定板41的上表面沿其长度方向开设有方形开口，活动板42的上表面内嵌有与方形开口位置对应的齿条45。所述固定板41的上方设有第四伺服电机43，第四伺服电机43的输出端配置有直齿轮44，直齿轮44驱动活动板42相对于固定板41伸缩。

捆扎钉盒52固定在外壳51的下方，压钉机构设置在捆扎钉盒52的内部，所述外壳51的内部具有出钉通道511，出钉通道511与捆扎钉盒52的内部相通，外壳51远离伸缩臂4的一侧设有导入槽512，所述导入槽512与出钉通道511相通。捆扎钉盒52的内侧上部具有容纳捆扎钉7的储钉空腔522，其内侧下部为弹簧54安装空腔，储钉空腔的上端与出钉通道511相通，其下端与弹簧54安装空腔的相通，所述捆扎钉盒52的底部可拆卸安装有下盖板521。捆扎钉盒52的内部一侧具有与捆扎钉盒52一体结构的支撑块523，支撑块523与捆扎钉盒52的内壁之间配合形成C形结构的储钉空腔522，位于最上方的捆扎钉7可由储钉空腔522进入出钉通道511内。

压钉机构位于弹簧54安装空腔内，其包括压钉支架53和弹簧54，压钉支架53包括挡板和与储钉空腔相匹配的C形块，C形块的下端与挡板固定相连成一体，其上端可伸入储钉空腔内部，所述弹簧54设置在挡板与下盖板521之间。

推钉机构设置在外壳51的内部，推钉机构包括推钉块55及直线电机56，所述推钉块55位于出钉通道511内，且与出钉通道511的内壁滑动配合，所述直线电机56固定安装在推钉块55背离导入槽512的一侧，直线电机56的活动端与推钉块55固定相连，驱动推钉块55沿出钉通道511的长度方向运动。

卡爪组件有两个，对称设置在导入槽512的两侧。卡爪组件包括电动伸缩杆57和卡爪58，卡爪58的中部通过销轴59与捆扎钉盒52转动相连，其一端与电动伸缩杆57的伸缩端转动相连，电动伸缩杆57的另一端与捆扎钉盒52转动，所述两个电动伸缩杆57同步伸缩，驱动两个卡爪58张开或闭合。

第四伺服电机43的输出端通过直齿轮44驱动活动板42向外运动，垃圾袋上部颈缩部分进入导入槽512内，直线电机56通过推钉块55驱动捆扎钉7沿出钉通道511向导入槽512的位置运动，垃圾袋上部颈缩部分将进入捆扎钉7内侧，电动伸缩杆57驱动两个卡爪58同步转动，捆扎钉7的两端同时向内侧弯折并收紧，推钉块55与两个卡爪58将垃圾袋上部颈缩部分扎紧。两个升降座一起向上运动，将垃圾道从垃圾桶内提出，行走装置1将垃圾道运送至垃圾收集车上。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，包括行走装置、升降驱动装置、支撑臂、旋转收缩装置、伸缩臂及扎口装置，其特征在于，所述行走装置包括底架及设在底架上的行走轮，底架内侧设有电源及电控系统；

升降驱动装置固定安装在行走装置的上方，其包括固定架、第一升降座和第二升降座，第一、第二升降座一高一低相对于布置在固定架内，且通过丝杠导杆机构与固定架活动相连；

旋转收缩装置位于固定架的外侧，通过支撑臂与第一升降座固定相连，其包括旋转机构及多个夹持组件，各夹持组件呈环形均匀布置在旋转机构的下方，每个夹持组件均通过一个直线驱动组件与旋转机构的底部活动相连；

所述扎口装置位于夹持组件的下方，其包括外壳、捆扎钉盒、压钉机构、推钉机构及卡爪组件，所述外壳靠近固定架的一侧通过伸缩臂与第二升降座活动相连；

捆扎钉盒固定在外壳的下方，压钉机构设置在捆扎钉盒的内部，所述外壳的内部具有出钉通道，出钉通道与捆扎钉盒的内部相通，外壳远离伸缩臂的一侧设有导入槽，所述导入槽与出钉通道相通；

推钉机构设置在外壳的内部，卡爪组件有两个，对称设置在导入槽的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，行走轮有两组，对称布置在底架的两侧，每组行走轮包括间隔布置的至少两个行走轮；

行走轮均采用麦克纳姆轮，每个所述行走轮均配置有第一伺服电机，各第一伺服电机均由所述电源为其供电，同时，各第一伺服电机的信号端均与电控系统通讯相连。

3.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，固定架是由C型钢制成的，固定架竖向布置，其上端设有顶板，下端与底架的顶部固定相连成一体；

丝杠导杆机构位于固定架的内部，包括第一丝杠、第二丝杠和四个导杆，四个导杆竖向布置在正方形的四角上，各导杆的上端与顶板固定相连，下端与底架的顶部固定相连；

第一、第二升降座上均配置有与导杆数量相等且位置对应的导向套，各导杆均穿过对应的导向套与第一、第二升降座滑动导向配合，第一丝杠、第二丝杠分别驱动第一升降座和第二升降座各自独立升降。

4.根据权利要求3所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，所述第一丝杠、第二丝杠均竖向布置在四个导杆围成的区域内，两个丝杠的上端均与顶板转动配合，下端分别配置有第二伺服电机，第二伺服电机由所述电源为其供电，所述第一丝杠与第一升降座螺纹配合，第二丝杠与第二升降座螺纹配合。

5.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，旋转机构包括安装架、大齿轮及小齿轮，所述支撑臂横向布置，其一端与第一升降座固定相连，另一端与安装架的对应侧固定相连；

大齿轮位于安装架的下方，其齿轮轴与安装架转动配合；

所述小齿轮位于大齿轮的一侧，且与大齿轮啮合，所述小齿轮的齿轮轴上配置有第三伺服电机，第三伺服电机固定在安装架上，由所述电源为其供电。

6.根据权利要求5所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，直线驱动组件位于大齿轮的下方，其包括导轨、导滑块及第一气缸，所述导轨有两个，相对平行固定安装在大齿轮的底部；

导滑块与两个导轨滑动配合，所述第一气缸安装在大齿轮的边缘处，其伸缩端与导滑块相连，驱动导滑块沿大齿轮的法线方向运动，所述大齿轮上表面安装有气源，气源为第一气缸供气。

7.根据权利要求6所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，夹持组件固定安装在对应导滑块的底部，其包括支撑架、第二气缸及夹爪，所述支撑架的上端与导滑块固定相连，第二气缸固定安装在支撑架内侧；

第二气缸的活塞杆上设有横撑，横撑的中部与第二气缸的活塞杆十字相交且固定为一体，第二气缸的活塞杆的下端设有吸盘，吸盘与设置在大齿轮上的气泵相连；

夹爪有两个，对称布置在支撑架的下端两侧，夹爪的上端与支撑架转动相连，其中部通过推拉杆与横撑对应端转动相连，第二气缸通过推拉杆驱动两个夹爪同步运动。

8.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，捆扎钉盒的内侧上部具有容纳捆扎钉的储钉空腔，其内侧下部为弹簧安装空腔，储钉空腔的上端与出钉通道相通，其下端与弹簧安装空腔的相通，所述捆扎钉盒的底部可拆卸安装有下盖板；

压钉机构位于弹簧安装空腔内，其包括压钉支架和弹簧，压钉支架包括挡板和与储钉空腔相匹配的C形块，C形块的下端与挡板固定相连成一体，其上端可伸入储钉空腔内部，所述弹簧设置在挡板与下盖板之间。

9.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，推钉机构包括推钉块及直线电机，所述推钉块位于出钉通道内，且与出钉通道的内壁滑动配合，所述直线电机固定安装在推钉块背离导入槽的一侧，直线电机的活动端与推钉块固定相连，驱动推钉块沿出钉通道的长度方向运动；

卡爪组件包括电动伸缩杆和卡爪，卡爪的中部与捆扎钉盒转动相连，其一端与电动伸缩杆的伸缩端转动相连，电动伸缩杆的另一端与捆扎钉盒转动，所述两个电动伸缩杆同步伸缩，驱动两个卡爪张开或闭合。

10.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾袋自动捆扎收集机器人，其特征在于，伸缩臂包括固定板和活动板，固定板的一端与第二升降座固定相连，活动板的一端与固定板的另一端插接配合；

所述固定板的上表面沿其长度方向开设有方形开口，活动板的上表面内嵌有与方形开口位置对应的齿条；

所述固定板的上方设有第四伺服电机，第四伺服电机的输出端配置有直齿轮，直齿轮驱动活动板相对于固定板伸缩。

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