CN111968306A - 一种无人值守冰淇淋售卖机 - Google Patents

Abstract

一种无人值守冰淇淋售卖机。其包括箱体、箱体门、电子显示屏、以及设置在箱体内部的六自由度机器人、甜筒存放装置、控制器、冰淇淋机、接近传感器和冰淇淋输送装置；本发明效果：能完成甜筒冰淇淋的制作和售卖过程，无需人工参与，既降低了人工成本，又提高了冷饮食品安全可靠性，操作灵活，还可以随时优化甜筒冰淇淋制作方案，可实现24小时在线售卖，大大提高了冰淇淋制作和售卖效率，拥有广阔应用前景。冰淇淋输送装置安装在箱体门上，便于用户取出甜筒冰淇淋，此过程安全、可靠、方便。

Description

一种无人值守冰淇淋售卖机

技术领域

本发明属于智能冷饮设备技术领域，尤其涉及一种无人值守冰淇淋售卖机。

背景技术

近年来，我国冰淇淋销售规模持续增长，销售额已经达到1000亿人民币。炎炎夏日，每个人都想要一只爽口的冰淇淋来祛暑，然而市场上带有包装的冰淇淋占绝大多数，而新鲜质优的现做冰淇淋在市场上十分缺乏，通常只有专卖店才有，而且人工制作和销售成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无人值守冰淇淋售卖机。

为了达到上述目的，本发明提供的无人值守冰淇淋售卖机包括箱体、箱体门、电子显示屏、以及设置在箱体内部的六自由度机器人、甜筒存放装置、控制器、冰淇淋机、接近传感器和冰淇淋输送装置；

其中，箱体门设置在箱体的前端口处，上部形成有一个窗口；

电子显示屏设置在箱体门的外表面；

六自由度机器人包括底座、腰部组件、大臂组件、小臂组件、回转手腕组件、俯仰手腕组件和手爪组件；其中底座固定在箱体的底面一侧；腰部组件包括腰部、腰部电机、腰部联轴器和腰部回转轴；腰部电机安装在底座的内部，输出轴向上且通过腰部联轴器连接在腰部回转轴的下端，腰部回转轴的上端则与腰部的下端相连接，因此腰部电机能够通过腰部联轴器和腰部回转轴驱动腰部以腰部回转轴为中心进行旋转；

大臂组件包括大臂、大臂电机、两个大臂同步带轮和大臂同步带；大臂的下端通过一根水平设置的转动轴铰接在腰部的上端，并且转动轴的一端安装一个大臂同步带轮；大臂电机安装在腰部的一侧，输出轴上安装另一个大臂同步带轮；大臂同步带套在两个大臂同步带轮上，因此大臂电机能够通过大臂同步带轮和大臂同步带驱动大臂以转动轴为中心进行转动；

小臂组件包括小臂、小臂电机、两个小臂同步带轮和小臂同步带；小臂的下端通过一根水平设置的转动轴铰接在大臂的上端，并且转动轴的一端安装一个小臂同步带轮；小臂电机安装在大臂的一侧，输出轴上安装另一个小臂同步带轮；小臂同步带套在两个小臂同步带轮上，因此小臂电机能够通过小臂同步带轮和小臂同步带驱动小臂以转动轴为中心进行转动；

回转手腕组件包括回转手腕、回转手腕电机、手腕联轴器和手腕回转轴；回转手腕电机固定在小臂的内部，输出轴通过手腕联轴器连接在手腕回转轴的后端，手腕回转轴的前端则与回转手腕的后端相连接，因此回转手腕电机能够通过手腕联轴器和手腕回转轴驱动回转手腕以手腕回转轴为中心进行旋转；

俯仰手腕组件包括俯仰手腕、俯仰手腕电机、两个俯仰手腕同步带轮和俯仰手腕同步带；俯仰手腕的后端通过一根水平设置的转动轴铰接在回转手腕的前端，并且转动轴的一端安装一个俯仰手腕同步带轮；俯仰手腕电机安装在回转手腕的下端，输出轴上安装另一个俯仰手腕同步带轮；俯仰手腕同步带套在两个俯仰手腕同步带轮上，因此俯仰手腕电机能够通过俯仰手腕同步带轮和俯仰手腕同步带驱动俯仰手腕以转动轴为中心进行转动；

手爪组件包括手爪、手爪电机、两个手爪同步带轮、手爪同步带、两根垂直设置的转向轴和两个相互啮合的圆锥齿轮；手爪电机固定在回转手腕的一侧，输出轴上安装有一个手爪同步带轮；一根转向轴沿俯仰手腕的轴向设置在俯仰手腕的内前部且前端连接在手爪的后部；另一根转向轴的一端位于俯仰手腕的内前部一侧，另一端位于俯仰手腕的外侧且安装有一个手爪同步带轮；两个圆锥齿轮的中心孔分别套在两根转向轴上；手爪同步带套在两个手爪同步带轮上，因此手爪电机能够通过手爪同步带轮、手爪同步带、转向轴和圆锥齿轮驱动手爪进行操作；

甜筒存放装置安装在箱体另一侧的侧面后部；冰淇淋机设置在甜筒存放装置的前侧，并且上部设有多个喷头；每个喷头后侧安装一个接近传感器；冰淇淋输送装置安装在箱体门上窗口的内侧，并且设有转动盘；控制器分别与六自由度机器人、电子显示屏、冰淇淋机、接近传感器和冰淇淋输送装置电连接。

所述的手爪包括手爪外壳、手爪输出轴、套筒、两根平面杆、圆杆和两根平行手指；其中手爪外壳的后部中间部位形成有一个中心孔，前端为一个手指设置盘；套筒带有内螺纹，设置在手爪外壳的中心孔前部；手爪输出轴设置在中心孔后部，前端带有外螺纹且与套筒螺纹连接，后端与沿俯仰手腕轴向设置的转向轴前端相连接；圆杆的两端分别固定在手指设置盘的两侧面上，中部同时贯穿在两根平行手指的后部；两根平面杆的后端同时铰接在套筒上，前端分别铰接在两根平行手指的后部；因此手爪电机能够通过手爪同步带轮、手爪同步带、转向轴和两个圆锥齿轮驱动手爪输出轴顺时针或逆时针转动，由此带动套筒沿手爪外壳的中心孔向外或向内移动，套筒再通过两根平面杆带动两根平行手指沿圆杆相背或相对进行直线滑动，以实现两根平行手指的张开或闭合。

所述的平面杆由两根一端相连的直杆构成，并且两根直杆间的夹角为钝角。

所述的冰淇淋机上设有四个喷头，用于输出不同口味的冰淇淋。

所述的控制器采用PLC控制器。

所述的六自由度机器人上的所有电机均采用伺服电机，并且均自带有减速器。

所述的底座通过固定台固定在箱体的底面上。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够完成甜筒冰淇淋的制作和售卖过程，无需人工参与，既降低了人工成本，又提高了冷饮食品安全可靠性，操作灵活，还可以随时优化甜筒冰淇淋制作方案，可实现24小时在线售卖，大大提高了冰淇淋制作和售卖效率，拥有广阔应用前景。

2、本发明中将驱动电机分别布置在腰部、大臂和回转手腕下端，水平方向上靠近大臂，使整个机构重心靠下，可避免重量全部集中在小臂和手腕上。负载相对较小，降低了驱动电机的性能要求，节省了成本，而且传动平稳准确。

3、本发明中六自由度机器人上的手爪采用电机驱动手爪输出轴转动，再带动套筒上下运动，使铰接在套筒上对称的平面杆推动两根平行手指在圆杆上移动，实现平行手指的开合，由于冰淇淋重量大约100g，采用简单的杆连接即可满足夹紧力需求，实现取放甜筒的操作。

4、本发明中冰淇淋输送装置安装在箱体门上，便于用户取出甜筒冰淇淋，此过程安全、可靠、方便。

附图说明

图1为本发明提供的无人值守冰淇淋售卖机整体结构立体图；

图2为本发明提供的无人值守冰淇淋售卖机中六自由度机器人结构示意图；

图3为图2中A－A向剖视图；

图4为本发明提供的无人值守冰淇淋售卖机中六自由度机器人上手爪结构示意图；

具体实施方式

下面结合本发明实例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1—图4所示，本发明提供的无人值守冰淇淋售卖机包括箱体1、箱体门13、电子显示屏、以及设置在箱体1内部的六自由度机器人、甜筒存放装置9、控制器10、冰淇淋机11、接近传感器12和冰淇淋输送装置14；

其中，箱体门13设置在箱体1的前端口处，上部形成有一个窗口；

电子显示屏设置在箱体门13的外表面；

六自由度机器人包括底座2、腰部组件、大臂组件、小臂组件、回转手腕组件、俯仰手腕组件和手爪组件；其中底座2固定在箱体1的底面一侧；腰部组件包括腰部3、腰部电机16、腰部联轴器17和腰部回转轴18；腰部电机16安装在底座2的内部，输出轴向上且通过腰部联轴器17连接在腰部回转轴18的下端，腰部回转轴18的上端则与腰部3的下端相连接，因此腰部电机16能够通过腰部联轴器17和腰部回转轴18驱动腰部3以腰部回转轴18为中心进行旋转；

大臂组件包括大臂4、大臂电机19、两个大臂同步带轮20和大臂同步带21；大臂4的下端通过一根水平设置的转动轴铰接在腰部3的上端，并且转动轴的一端安装一个大臂同步带轮20；大臂电机19安装在腰部3的一侧，输出轴上安装另一个大臂同步带轮20；大臂同步带21套在两个大臂同步带轮20上，因此大臂电机19能够通过大臂同步带轮20和大臂同步带21驱动大臂4以转动轴为中心进行转动；

小臂组件包括小臂5、小臂电机22、两个小臂同步带轮23和小臂同步带24；小臂5的下端通过一根水平设置的转动轴铰接在大臂4的上端，并且转动轴的一端安装一个小臂同步带轮23；小臂电机22安装在大臂4的一侧，输出轴上安装另一个小臂同步带轮23；小臂同步带24套在两个小臂同步带轮23上，因此小臂电机22能够通过小臂同步带轮23和小臂同步带24驱动小臂(5)以转动轴为中心进行转动；

回转手腕组件包括回转手腕6、回转手腕电机31、手腕联轴器32和手腕回转轴33；回转手腕电机31固定在小臂5的内部，输出轴通过手腕联轴器32连接在手腕回转轴33的后端，手腕回转轴33的前端则与回转手腕6的后端相连接，因此回转手腕电机31能够通过手腕联轴器32和手腕回转轴33驱动回转手腕6以手腕回转轴33为中心进行旋转；

俯仰手腕组件包括俯仰手腕7、俯仰手腕电机28、两个俯仰手腕同步带轮29和俯仰手腕同步带30；俯仰手腕7的后端通过一根水平设置的转动轴铰接在回转手腕6的前端，并且转动轴的一端安装一个俯仰手腕同步带轮29；俯仰手腕电机28安装在回转手腕6的下端，输出轴上安装另一个俯仰手腕同步带轮29；俯仰手腕同步带30套在两个俯仰手腕同步带轮29上，因此俯仰手腕电机28能够通过俯仰手腕同步带轮29和俯仰手腕同步带30驱动俯仰手腕7以转动轴为中心进行转动；

手爪组件包括手爪8、手爪电机25、两个手爪同步带轮26、手爪同步带27、两根垂直设置的转向轴35和两个相互啮合的圆锥齿轮34；手爪电机25固定在回转手腕6的一侧，输出轴上安装有一个手爪同步带轮26；一根转向轴35沿俯仰手腕7的轴向设置在俯仰手腕7的内前部且前端连接在手爪8的后部；另一根转向轴35的一端位于俯仰手腕7的内前部一侧，另一端位于俯仰手腕7的外侧且安装有一个手爪同步带轮26；两个圆锥齿轮34的中心孔分别套在两根转向轴35上；手爪同步带27套在两个手爪同步带轮26上，因此手爪电机25能够通过手爪同步带轮26、手爪同步带27、转向轴35和圆锥齿轮34驱动手爪8进行操作；

甜筒存放装置9安装在箱体1另一侧的侧面后部；冰淇淋机11设置在甜筒存放装置9的前侧，并且上部设有多个喷头；每个喷头后侧安装一个接近传感器12；冰淇淋输送装置14安装在箱体门13上窗口的内侧，并且设有转动盘；控制器10分别与六自由度机器人、电子显示屏、冰淇淋机11、接近传感器12和冰淇淋输送装置14电连接。

所述的手爪8包括手爪外壳36、手爪输出轴37、套筒38、两根平面杆39、圆杆40和两根平行手指41；其中手爪外壳36的后部中间部位形成有一个中心孔，前端为一个手指设置盘；套筒38带有内螺纹，设置在手爪外壳36的中心孔前部；手爪输出轴37设置在中心孔后部，前端带有外螺纹且与套筒38螺纹连接，后端与沿俯仰手腕7轴向设置的转向轴35前端相连接；圆杆40的两端分别固定在手指设置盘的两侧面上，中部同时贯穿在两根平行手指41的后部；两根平面杆39的后端同时铰接在套筒38上，前端分别铰接在两根平行手指41的后部；因此手爪电机25能够通过手爪同步带轮26、手爪同步带27、转向轴35和两个圆锥齿轮34驱动手爪输出轴37顺时针或逆时针转动，由此带动套筒38沿手爪外壳36的中心孔向外或向内移动，套筒(38)再通过两根平面杆39带动两根平行手指41沿圆杆40相背或相对进行直线滑动，以实现两根平行手指41的张开或闭合。

所述的平面杆39由两根一端相连的直杆构成，并且两根直杆间的夹角为钝角。

所述的冰淇淋机11上设有四个喷头，用于输出不同口味的冰淇淋。

所述的控制器10采用PLC控制器。

所述的六自由度机器人上的所有电机均采用伺服电机，并且均自带有减速器。

所述的底座2通过固定台15固定在箱体1的底面上。

现将本发明提供的无人值守冰淇淋售卖机的工作原理阐述如下：

当消费者想要在本发明提供的无人值守冰淇淋售卖机上购买甜筒冰淇淋时，首先在电子显示屏上选择好冰淇淋的口味和数量，扫码完成付款后，电子显示屏将下单信息传送给控制器10；然后控制器10发出指令给冰淇淋机11，由冰淇淋机11制作冰淇淋；之后发出指令给六自由度机器人，六自由度机器人通过各回转轴及转动轴的配合使手爪8到达甜筒存放装置9的下方，同时张开两根平行手指41，拿到甜筒后将两根平行手指41闭合而夹住甜筒，然后将甜筒送到冰淇淋机11上某一喷头的下方，位于该喷头后侧的接近传感器12检测到手爪8到位信号后，由控制器10发出指令给冰淇淋机11，从该喷头输出冰淇淋并落在甜筒上而制成甜筒冰淇淋，之后手爪8离开喷头处并到达冰淇淋输送装置14的上方，再将甜筒冰淇淋放到冰淇淋输送装置14的转动盘上，张开两根平行手指41，由控制器10控制转动盘旋转180°，由此将甜筒冰淇淋送到箱体门13上的窗口处，这时消费者就可以从该处取到甜筒冰淇淋。最后六自由度机器人回到初始位置，等待下一步指令。

Claims (7)

1.一种无人值守冰淇淋售卖机，其特征在于：所述的无人值守冰淇淋售卖机包括箱体(1)、箱体门(13)、电子显示屏、以及设置在箱体(1)内部的六自由度机器人、甜筒存放装置(9)、控制器(10)、冰淇淋机(11)、接近传感器(12)和冰淇淋输送装置(14)；

其中，箱体门(13)设置在箱体(1)的前端口处，上部形成有一个窗口；

电子显示屏设置在箱体门(13)的外表面；

六自由度机器人包括底座(2)、腰部组件、大臂组件、小臂组件、回转手腕组件、俯仰手腕组件和手爪组件；其中底座(2)固定在箱体(1)的底面一侧；腰部组件包括腰部(3)、腰部电机(16)、腰部联轴器(17)和腰部回转轴(18)；腰部电机(16)安装在底座(2)的内部，输出轴向上且通过腰部联轴器(17)连接在腰部回转轴(18)的下端，腰部回转轴(18)的上端则与腰部(3)的下端相连接，因此腰部电机(16)能够通过腰部联轴器(17)和腰部回转轴(18)驱动腰部(3)以腰部回转轴(18)为中心进行旋转；

大臂组件包括大臂(4)、大臂电机(19)、两个大臂同步带轮(20)和大臂同步带(21)；大臂(4)的下端通过一根水平设置的转动轴铰接在腰部(3)的上端，并且转动轴的一端安装一个大臂同步带轮(20)；大臂电机(19)安装在腰部(3)的一侧，输出轴上安装另一个大臂同步带轮(20)；大臂同步带(21)套在两个大臂同步带轮(20)上，因此大臂电机(19)能够通过大臂同步带轮(20)和大臂同步带(21)驱动大臂(4)以转动轴为中心进行转动；

小臂组件包括小臂(5)、小臂电机(22)、两个小臂同步带轮(23)和小臂同步带(24)；小臂(5)的下端通过一根水平设置的转动轴铰接在大臂(4)的上端，并且转动轴的一端安装一个小臂同步带轮(23)；小臂电机(22)安装在大臂(4)的一侧，输出轴上安装另一个小臂同步带轮(23)；小臂同步带(24)套在两个小臂同步带轮(23)上，因此小臂电机(22)能够通过小臂同步带轮(23)和小臂同步带(24)驱动小臂(5)以转动轴为中心进行转动；

回转手腕组件包括回转手腕(6)、回转手腕电机(31)、手腕联轴器(32)和手腕回转轴(33)；回转手腕电机(31)固定在小臂(5)的内部，输出轴通过手腕联轴器(32)连接在手腕回转轴(33)的后端，手腕回转轴(33)的前端则与回转手腕(6)的后端相连接，因此回转手腕电机(31)能够通过手腕联轴器(32)和手腕回转轴(33)驱动回转手腕(6)以手腕回转轴(33)为中心进行旋转；

俯仰手腕组件包括俯仰手腕(7)、俯仰手腕电机(28)、两个俯仰手腕同步带轮(29)和俯仰手腕同步带(30)；俯仰手腕(7)的后端通过一根水平设置的转动轴铰接在回转手腕(6)的前端，并且转动轴的一端安装一个俯仰手腕同步带轮(29)；俯仰手腕电机(28)安装在回转手腕(6)的下端，输出轴上安装另一个俯仰手腕同步带轮(29)；俯仰手腕同步带(30)套在两个俯仰手腕同步带轮(29)上，因此俯仰手腕电机(28)能够通过俯仰手腕同步带轮(29)和俯仰手腕同步带(30)驱动俯仰手腕(7)以转动轴为中心进行转动；

手爪组件包括手爪(8)、手爪电机(25)、两个手爪同步带轮(26)、手爪同步带(27)、两根垂直设置的转向轴(35)和两个相互啮合的圆锥齿轮(34)；手爪电机(25)固定在回转手腕(6)的一侧，输出轴上安装有一个手爪同步带轮(26)；一根转向轴(35)沿俯仰手腕(7)的轴向设置在俯仰手腕(7)的内前部且前端连接在手爪(8)的后部；另一根转向轴(35)的一端位于俯仰手腕(7)的内前部一侧，另一端位于俯仰手腕(7)的外侧且安装有一个手爪同步带轮(26)；两个圆锥齿轮(34)的中心孔分别套在两根转向轴(35)上；手爪同步带(27)套在两个手爪同步带轮(26)上，因此手爪电机(25)能够通过手爪同步带轮(26)、手爪同步带(27)、转向轴(35)和圆锥齿轮(34)驱动手爪(8)进行操作；

甜筒存放装置(9)安装在箱体(1)另一侧的侧面后部；冰淇淋机(11)设置在甜筒存放装置(9)的前侧，并且上部设有多个喷头；每个喷头后侧安装一个接近传感器(12)；冰淇淋输送装置(14)安装在箱体门(13)上窗口的内侧，并且设有转动盘；控制器(10)分别与六自由度机器人、电子显示屏、冰淇淋机(11)、接近传感器(12)和冰淇淋输送装置(14)电连接。

2.根据权利要求1所述的无人值守冰淇淋售卖机，其特征在于：所述的手爪(8)包括手爪外壳(36)、手爪输出轴(37)、套筒(38)、两根平面杆(39)、圆杆(40)和两根平行手指(41)；其中手爪外壳(36)的后部中间部位形成有一个中心孔，前端为一个手指设置盘；套筒(38)带有内螺纹，设置在手爪外壳(36)的中心孔前部；手爪输出轴(37)设置在中心孔后部，前端带有外螺纹且与套筒(38)螺纹连接，后端与沿俯仰手腕(7)轴向设置的转向轴(35)前端相连接；圆杆(40)的两端分别固定在手指设置盘的两侧面上，中部同时贯穿在两根平行手指(41)的后部；两根平面杆(39)的后端同时铰接在套筒(38)上，前端分别铰接在两根平行手指(41)的后部；因此手爪电机(25)能够通过手爪同步带轮(26)、手爪同步带(27)、转向轴(35)和两个圆锥齿轮(34)驱动手爪输出轴(37)顺时针或逆时针转动，由此带动套筒(38)沿手爪外壳(36)的中心孔向外或向内移动，套筒(38)再通过两根平面杆(39)带动两根平行手指(41)沿圆杆(40)相背或相对进行直线滑动，以实现两根平行手指(41)的张开或闭合。

3.根据权利要求2所述的无人值守冰淇淋售卖机，其特征在于：所述的平面杆(39)由两根一端相连的直杆构成，并且两根直杆间的夹角为钝角。

4.根据权利要求1所述的无人值守冰淇淋售卖机，其特征在于：所述的冰淇淋机(11)上设有四个喷头，用于输出不同口味的冰淇淋。

5.根据权利要求1所述的无人值守冰淇淋售卖机，其特征在于：所述的控制器(10)采用PLC控制器。

6.根据权利要求1所述的无人值守冰淇淋售卖机，其特征在于：所述的六自由度机器人上的所有电机均采用伺服电机，并且均自带有减速器。

7.根据权利要求1所述的无人值守冰淇淋售卖机，其特征在于：所述的底座(2)通过固定台(15)固定在箱体(1)的底面上。

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