CN114176393A - 一种茶道机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及饮水机技术领域，其目的在于提供一种茶道机器人，包括底座以及与底座连接的茶水加热结构、茶杯承托结构、斟茶云台结构、茶杯翻转结构、茶杯运送结构、主控模块及人机互动模块；其中，茶水加热结构,用于取水并对水流进行加热；茶杯承托结构，用于放置茶杯，还用于驱动茶杯升降及旋转；斟茶云台结构，用于接取由茶水加热结构流出的热水，并进行斟茶操作；茶杯翻转结构，用于在放置茶杯后驱动茶杯翻转以对茶杯进行倒水操作；茶杯运送结构，用于在放置茶杯后驱动茶杯移动至底座的指定位置；人机互动模块，用于接收并输出控制指令。本发明可将功夫茶的洗茶、冲泡和运送等流程展现给用户，从而提升用户的泡茶体验，便于发展茶文化。

Description

一种茶道机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及饮水机技术领域，特别是涉及一种茶道机器人。

背景技术

随着社会经济的发展，茶文化的内涵不断丰富，明清以后尤其如此。广州人的“饮早茶”与潮州人的“功夫茶”，便是广东社会文化生活中重要的文化现象。广东素来产茶，而且茶的生产发展颇快，近代广东已有茶叶出口，广东人“嗜食茶”，成为茶叶生产发展的内在动力，而茶叶的丰富，又为广东茶文化的发展提供了可靠的条件。

虽然茶道具有悠久的历史，但是近现代却出现倒退，在当今社会中，随着生活节奏的加快，人们能悠闲恬静地坐下来品茶的时间越来越少。申请人经过大量的调查研究，发现大部分人对茶的态度如牛嚼牡丹，其原因主要在于，现有技术中泡茶的各种工序通常通过人工手动操作，而泡茶的过程过于繁琐，难以适应于当今用户的需求，不利于茶文化的发展，进而无法让用户深刻了解茶文化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本发明提供了一种茶道机器人。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种茶道机器人，包括底座以及与底座连接的茶水加热结构、茶杯承托结构、斟茶云台结构、茶杯翻转结构、茶杯运送结构、主控模块及人机互动模块；其中，

所述茶水加热结构,用于取水并对水流进行加热；

所述茶杯承托结构，用于放置茶杯，还用于驱动茶杯升降及旋转；

所述斟茶云台结构，用于接取由茶水加热结构流出的热水，并向茶杯承托结构上的茶杯内进行斟茶操作；

所述茶杯翻转结构，用于在放置茶杯后驱动茶杯翻转以对茶杯进行倒水操作；

所述茶杯运送结构，用于在放置茶杯后驱动茶杯移动至底座的指定位置；

所述人机互动模块，用于接收并输出加热指令、茶杯驱动指令、斟茶指令、倒水指令及送茶指令至主控模块，以便于主控模块控制茶水加热结构、茶杯承托结构、斟茶云台结构、茶杯翻转结构及茶杯运送结构动作。

在一个可能的设计中，所述茶水加热结构包括固定座、加热筒、导水管和导水驱动机构，所述加热筒设置在固定座的顶部，所述导水管的进水口与加热筒连接，所述导水驱动机构用于驱动加热筒与导水管之间的通断；所述加热筒内设置有金属发热件，所述加热筒外环绕设置有感应线圈，所述感应线圈用于通过电磁感应加热所述金属发热件。

在一个可能的设计中，所述茶水加热结构还包括安装座和卡座，所述卡座与加热筒的下部转动连接，所述安装座套设在卡座外，所述安装座与卡座可拆卸连接，所述安装座设置在固定座上；所述导水管的进水口穿过安装座后与加热筒连接，所述加热筒上配合导水管开设有导水孔；所述导水驱动机构设置在固定座内，所述导水驱动机构的输出端穿过安装座后与加热筒的底部连接；所述加热筒与安装座之间设置有径向滚珠轴承。

在一个可能的设计中，所述茶杯承托结构包括茶杯托架、连接架和茶杯驱动模块，所述茶杯托架用于放置茶杯，所述茶杯托架通过连接架与底座连接，所述茶杯驱动模块与茶杯托架连接，所述茶杯驱动模块用于驱动茶杯托架在水平面内转动；所述茶杯托架包括茶托和茶托骨架，所述茶托骨架设置在连接架的顶部，所述茶托与茶托骨架连接；所述茶杯驱动模块包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的固定端与连接架连接，所述旋转驱动机构的输出端向上穿过连接架后与茶托骨架连接。

在一个可能的设计中，所述茶托与茶托骨架的连接结构设置为榫卯连接结构，所述茶托可在茶托骨架上沿水平方向滑动；所述茶杯托架还包括卡套，所述卡套与茶托的底部连接。

在一个可能的设计中，所述茶杯的底部设置有凸块，所述茶托的顶部配合凸块设置有自锁卡扣；所述茶杯托架还包括杯托，所述杯托环绕自锁卡扣设置在茶托的顶部。

在一个可能的设计中，所述茶杯驱动模块还用于驱动茶杯托架上下移动；所述连接架包括连接板和滑杆，所述滑杆沿底座的高度方向设置在底座内，所述连接板滑动套设在滑杆上；所述茶杯驱动模块还包括竖直驱动机构，所述竖直驱动机构的固定端与底座连接，所述竖直驱动机构的输出端朝上设置且与连接板连接。

在一个可能的设计中，所述斟茶云台结构包括茶漏结构、翻转倒茶驱动机构、茶海结构和茶海驱动机构，所述翻转倒茶驱动机构用于驱动茶漏结构向靠近或远离茶海结构的方向转动，所述茶海结构靠近茶杯承托结构设置，所述茶海驱动机构用于驱动茶海结构向靠近或远离茶杯承托结构的方向转动；所述斟茶云台结构还包括定位座，所述定位座设置在底座上，所述茶海驱动机构的固定端与定位座连接，所述茶海驱动机构的输出端与茶海结构连接。

在一个可能的设计中，所述定位座包括两个对称设置在茶海结构两侧的立板，所述茶海驱动机构的固定端与任一立板连接，所述茶海驱动机构的输出端穿过该立板后与茶海结构连接，所述茶海结构远离茶海驱动机构的一端通过限位轴与另一立板铰接；所述限位轴穿设在另一立板内，所述限位轴远离茶海结构的一端设置有限位块，所述限位块设置为扇形，所述限位块的圆心角小于度；所述另一立板远离茶海结构的一侧配合限位块设置有卡位块，所述茶海驱动机构驱动茶海结构向靠近或远离茶杯承托结构的方向转动时，卡位块可与限位块的两直边接触。

在一个可能的设计中，所述茶杯翻转结构包括翻转倒水结构和废水收集结构；所述翻转倒水结构包括翻转驱动机构和与翻转驱动机构的输出端连接的翻转固定板，所述翻转驱动机构用于驱动翻转固定板绕水平面翻转，所述翻转固定板远离翻转驱动机构的一端设置有茶杯吸附装置；所述废水收集机构包括与翻转倒水结构配合设置的水槽。

在一个可能的设计中，所述翻转倒水结构还包括定位块和导轨，所述导轨设置在底座上，所述翻转驱动机构设置在定位块上，所述定位块与导轨滑动连接，所述导轨的两端分别与茶杯承托结构和废水收集结构靠近。

在一个可能的设计中，所述茶杯运送结构设置在底座内，所述茶杯运送结构包括支撑架和位移驱动机构，所述支撑架用于放置茶杯，所述底座上配合支撑架开设有导向孔；所述位移驱动机构设置有两组，两组位移驱动机构垂直设置，所述支撑架可移动地设置在任一位移驱动机构上，该位移驱动机构可移动地设置在另一组位移驱动机构上。

在一个可能的设计中，所述位移驱动机构包括导向座、位移驱动器和定位套，所述导向座沿底座的横向或纵向延伸设置，所述位移驱动器与导向座连接，所述位移驱动器可沿导向座的长度方向移动，所述定位套套设在位移驱动器外，所述支撑架设置在位移驱动机构的定位套上；所述导向座包括丝杆和设置在丝杆两端的机架，所述位移驱动器套设在丝杆外，所述位移驱动器采用贯穿轴式直线步进电机；所述导向座还包括光轴，所述光轴与丝杆平行设置，所述光轴的两端分别与两个机架连接，所述光轴穿设在定位套内。

在一个可能的设计中，两组位移驱动机构分为横向位移驱动机构和纵向位移驱动机构，所述横向位移驱动机构沿底座的长度方向延伸设置，所述纵向位移驱动机构沿底座的宽度方向延伸设置；所述纵向位移驱动机构设置有两个，所述横向位移驱动机构的两端分别与两个纵向位移驱动机构的定位套连接，所述支撑架设置在横向位移驱动机构的定位套上。

本发明的有益效果是：可将功夫茶的洗茶、冲泡和运送等流程展现给用户，从而提升用户的泡茶体验，便于发展茶文化。本发明在实施过程中，可通过人机互动模块接收并输出加热指令、茶杯驱动指令、斟茶指令、倒水指令及送茶指令，以便于主控模块控制茶水加热结构、茶杯承托结构、斟茶云台结构、茶杯翻转结构及茶杯运送结构动作；具体地，人机互动模块接收加热指令时，主控模块可控制茶水加热结构取水并对水流进行加热；然后，通过茶杯承托结构放置茶杯，主控模块可控制茶杯承托结构驱动茶杯升降及旋转，以便后续斟茶云台结构进行斟茶、茶杯翻转结构进行倒茶及茶杯运送结构进行送茶等操作；接着，斟茶云台结构可接取由茶水加热结构流出的热水，并在主控模块的控制下向茶杯承托结构上的茶杯内进行斟茶操作；随后，主控模块可控制茶杯翻转结构将茶杯内首次冲泡的茶水倒出，以便实现洗茶及洗杯等操作；茶杯承托结构和斟茶云台结构可再次动作，直到茶杯内倒满茶，此时茶杯运送结构可将茶杯运送至底座的指定位置，实现送茶操作。在此过程中，洗茶、洗杯、茶水冲泡及倒茶等工序均通过机器执行，大大减小了用户手动冲泡功夫茶的工作量，利于提高用户饮茶的积极性及用户体验，同时用户可看到功夫茶的洗茶、冲泡和运送等流程，便于促进茶文化的发展。

附图说明

图1是本发明中一种茶道机器人的结构示意图；

图2是本图1所示结构去除引水管后的俯视图；

图3是本发明中茶水加热结构的结构示意图；

图4是图3所示结构的剖视图；

图5是图3所示结构的分解示意图；

图6是图3所示结构中加热筒和卡座的分解示意图；

图7是本发明中茶杯承托结构和茶杯的结构示意图；

图8是图7所示结构中茶杯托架和茶杯的结构示意图；

图9是图7所示结构中茶托骨架的结构示意图；

图10是本发明中茶杯的下部视角的结构示意图；

图11是本发明中茶漏结构和翻转倒茶驱动机构的结构示意图；

图12是本发明中茶海结构和茶海驱动机构的结构示意图；

图13是本发明中茶杯翻转结构的结构示意图；

图14是本发明中茶杯运送结构的结构示意图；

图15是图14所示结构的另一视角的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。

实施例1：

本实施例第一方面提供了一种茶道机器人，如图1和2所示，包括底座1以及与底座1连接的茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5、茶杯运送结构6、主控模块及人机互动模块；其中，

所述茶水加热结构2,用于取水并对水流进行加热；

所述茶杯承托结构3，用于放置茶杯7，还用于驱动茶杯7升降及旋转；

所述斟茶云台结构4，用于接取由茶水加热结构2流出的热水，并向茶杯承托结构3上的茶杯7内进行斟茶操作；

所述茶杯翻转结构5，用于在放置茶杯7后驱动茶杯7翻转以对茶杯7进行倒水操作；

所述茶杯运送结构6，用于在放置茶杯7后驱动茶杯7移动至底座1的指定位置；

所述人机互动模块，用于接收并输出加热指令、茶杯驱动指令、斟茶指令、倒水指令及送茶指令至主控模块，以便于主控模块控制茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5及茶杯运送结构6动作。

本实施例中，人机互动模块包括设置在底座1上的触摸显示屏8及送茶按钮9，触摸显示屏8、送茶按钮9、茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5及茶杯运送结构6均与主控模块电连接。

本实施例可将功夫茶的洗茶、冲泡和运送等流程展现给用户，从而提升用户的泡茶体验，便于发展茶文化。本实施例在实施过程中，可通过人机互动模块接收并输出加热指令、茶杯驱动指令、斟茶指令、倒水指令及送茶指令，以便于主控模块控制茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5及茶杯运送结构6动作；具体地，人机互动模块接收加热指令时，主控模块可控制茶水加热结构2取水并对水流进行加热；然后，通过茶杯承托结构3放置茶杯7，主控模块可控制茶杯承托结构3驱动茶杯7升降及旋转，以便后续斟茶云台结构4进行斟茶、茶杯翻转结构5进行倒茶及茶杯运送结构6进行送茶等操作；接着，斟茶云台结构4可接取由茶水加热结构2流出的热水，并在主控模块的控制下向茶杯承托结构3上的茶杯7内进行斟茶操作；随后，主控模块可控制茶杯翻转结构5将茶杯7内首次冲泡的茶水倒出，以便实现洗茶及洗杯等操作；茶杯承托结构3和斟茶云台结构4可再次动作，直到茶杯7内倒满茶，此时茶杯运送结构6可将茶杯7运送至底座的指定位置，实现送茶操作。在此过程中，洗茶、洗杯、茶水冲泡及倒茶等工序均通过机器执行，大大减小了用户手动冲泡功夫茶的工作量，利于提高用户饮茶的积极性及用户体验，同时用户可看到功夫茶的洗茶、冲泡和运送等流程，便于促进茶文化的发展。

本实施例中，主控模块采用型号为STM32F103RCT6的芯片，其尺寸小至50×59mm，输出功率大至15W，采用5-12V输入，5V输出的电源电路，输入口带有反接保护、防浪涌和静电过压保护，输出带有短路保护、防回流、过热保护和过流保护。

在实施过程中，主控模块通信连接服务器，服务器中存储有不同种类茶叶对应的冲泡流程数据，所述冲泡流程数据包括茶叶量、斟倒水温、冲泡时间、萃取时间以及浸泡程度数据；具体地，在研发过程中，申请人根据红茶、绿茶、黑茶、普尔茶等多种茶叶的生长环境和炒制方法，经过大量的实践测试和专业品茶师的专业建议，进行多次有效的方案修订，得到对应的冲泡流程数据，以便使泡茶效果达到最佳；应当理解的是，用户还可自行调整茶叶量、斟倒水温、冲泡时间、萃取时间以及浸泡程度数据的配比，以便根据用户自身习惯及口味自定义泡茶方式，此处不予赘述。主控模块可通过服务器获取茶叶种类数据，并根据当前用户选择的茶叶种类数据在服务器中选取对应的冲泡流程数据，以便驱动茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5和茶杯运送结构6动作。

茶道机器人还可包括用于进行语音提示的语音提示模块，语音提示模块与主控模块电连接。例如：斟茶完毕提醒用户“茶水温度过高不宜饮用”，等到茶水到达适宜温度提醒用户“茶水温度适宜饮用”，等。

本实施例中，所述茶水加热结构2包括固定座21、加热筒22、导水管23和导水驱动机构24，所述加热筒22设置在固定座21的顶部，所述导水管23的进水口与加热筒22连接，所述导水驱动机构24用于驱动加热筒22与导水管23之间的通断；所述加热筒22内设置有金属发热件，所述加热筒22外环绕设置有感应线圈，感应线圈螺旋状紧密缠绕加热筒22设置，所述感应线圈用于通过电磁感应加热所述金属发热件。本实施例中，所述固定座21的底部设置有支脚。底座1上配合茶水加热结构2还设置有引水管10，用以将水流引入加热筒22内，避免人工倒水。此外，本实施例中，感应线圈排布均匀，进而可保证对水的加热均匀，还便于感应线圈自身的散热。

应当理解的是，本实施例中，在感应线圈内、外设置有高抗电的内绝缘层和外绝缘层，外绝缘层外缠绕一层电磁屏蔽装饰层，以提高电磁加热的安全性。

本实施例可实现对水的即热加热，加热效果好。具体地，本实施例在实施过程中，感应线圈可通过高频交流电产生电磁能，使得金属发热件吸收电磁能发热再把热量传递给水，从而可实现加热筒22内水的加热。本实施例中，通过采用电磁感应加热技术，将水温提升到沸腾所需的温度，利于实现对水的即热加热，对水的加热过程方便快捷，节能环保，适用于茶道机器人使用，具备推广应用的价值。

需要说明的是，相对于热式速热传统茶水机的加热方式，其具备以下优势：

1)更卫生健康：即热式实现水流动性加热，不易结水垢，没有内胆，避免了千沸水的问题，可保证每一杯热水都是新鲜的；

2)快捷方便：即热式可以即时加热，按需加热，无需等待。而现有技术中常用的水加热方式都是整罐统一加热的方式，耗时耗电；

3)节能环保：因为即时加热，无需保温，避免了多次重复加热的耗能；

4)更智能：一般采用微电脑控制，便于自定义出水温度和水流量，通过水流量判断水箱是否有水，可防干烧。

如图3至6所示，所述茶水加热结构2还包括安装座25和卡座26，所述卡座26与加热筒22的下部转动连接，所述安装座25套设在卡座26外，所述安装座25与卡座26可拆卸连接，所述安装座25设置在固定座21上；需要说明的是，卡座26用于实现对加热筒22的定位，安装座25用于实现加热筒22与固定座21之间的装配。

所述导水管23的进水口穿过安装座25后与加热筒22连接，所述加热筒22上配合导水管23开设有导水孔27；所述导水驱动机构24设置在固定座21内，所述导水驱动机构24的输出端穿过安装座25后与加热筒22的底部连接；应当理解的是，本实施例中，导水驱动机构24用于驱动加热筒22转动，正常状态下，加热筒22的导水孔27与导水管23的进水口错位设置，当导水驱动机构24驱动加热筒22转动，并使加热筒22的导水孔27与导水管23的进水口位置相对时，加热筒22内的水可通过导水管23流出，由此实现导水控制操作。此外，安装座25上配合导水驱动机构24开设有安装槽，以便于实现导水驱动机构24的定位。

本实施例中，导水驱动机构24通过安装块与安装座25连接，导水驱动机构24与安装块之间以及安装块与安装座25之间均采用螺栓连接件连接，由此便于实现导水驱动机构24、安装块与安装座25之间的拆卸。另外，本实施例中，导水驱动机构24可以但不仅限于采用旋转电机、旋转气缸等可实现旋转驱动的结构实现。

需要说明的是，导水驱动机构24还可以采用设置在加热筒22与导水管23之间的阀门实现，只要能实现对导水的控制即可。本实施例中，导水驱动机构24的设置，可避免阀门阻塞等风险，同时可使得茶水加热结构2整体的稳定性更好。

所述加热筒22与安装座25之间设置有径向滚珠轴承28。需要说明的是，径向滚珠轴承28的设置，可将加热筒22与安装座25之间的静摩擦转换为滚动摩擦，加热筒22与安装座25之间的摩擦力更小，同时可提高加热筒22与安装座25之间装配的稳定性。

本实施例中，所述加热筒22的外壁设置有第一卡块a1，所述卡座26的内壁配合第一卡块a1分别设置有第一定位槽a2和第二定位槽a3，所述第二定位槽a3通过第一定位槽a2与卡座26的顶部连通，所述第二定位槽a3环绕卡座26的中轴设置；所述卡座26的外壁设置有第二卡块a4，所述安装座25上配合第二卡块a4设置有卡槽a5。本实施例中，第一定位槽a2和第二定位槽a3设置为燕尾卯，所述第一卡块a1设置为燕尾榫，由此提高加热筒22与卡座26连接的稳定性。

本实施例中，所述加热筒22的外壁设置有隔热板29，所述隔热板29设置有多个，多个隔热板29环绕加热筒22设置；所述隔热板29采用陶瓷材料。需要说明的是，隔热板29的设置，可避免用户使用本实施例的过程中误触加热筒22导致的烫伤，隔热板29采用陶瓷材料，耐热性强，同时可起到对加热筒22的保温作用。本实施例中，隔热板29设置为有弧度的花瓣形状，以便于同时增加茶水加热结构2的美观性。

如图7和8所示，所述茶杯承托结构3包括茶杯托架、连接架和茶杯驱动模块，所述茶杯托架用于放置茶杯7，所述茶杯托架通过连接架与底座1连接，所述茶杯驱动模块与茶杯托架连接，所述茶杯驱动模块用于驱动茶杯托架在水平面内转动；所述茶杯托架包括茶托31和茶托骨架32，所述茶托骨架32设置在连接架的顶部，所述茶托31与茶托骨架32连接；所述茶杯驱动模块包括旋转驱动机构33，所述旋转驱动机构33的固定端与连接架连接，所述旋转驱动机构33的输出端向上穿过连接架后与茶托骨架32连接。

需要说明的是，本实施例中，茶杯驱动模块可驱动茶杯托架在水平面内转动，以便实现茶杯托架上茶杯7的移位，如将茶杯7移动至斟茶工位或倒水工位等工位，由此便于实现对茶杯7的斟茶及倒水等工序。

本实施例中，旋转驱动机构33可驱动茶托骨架32以及茶托骨架32上设置的茶托31和茶杯7等结构在水平面内转动，以带动茶托31上的茶杯7移动至斟茶云台结构4的出水端或移动至茶杯翻转结构5的茶杯7放置位，从而便于斟茶云台结构4进行斟茶操作或便于茶杯翻转结构5进行倒水操作。

如图9所示，本实施例中，茶托骨架32采用太阳花样式的结构，茶托骨架32上可连接多个茶托31，从而便于在同一批次对多杯茶进行斟茶，便于多人共同饮茶。

本实施例中，旋转驱动机构33可以但不仅限于采用旋转电机、旋转气缸等可实现旋转驱动的结构实现。

本实施例中，所述茶托31与茶托骨架32的连接结构设置为榫卯连接结构，所述茶托31可在茶托骨架32上沿水平方向滑动；所述茶杯托架还包括卡套34，所述卡套34与茶托31的底部连接。

应当理解的是，茶托31可滑动设置在茶托骨架32上，由此可在茶托31转动至一定位置时，如转动至茶杯翻转结构5的茶杯7放置位时，通过茶杯翻转结构5将茶托31连同茶杯7进行定位，然后实现对茶杯7的翻转倒水操作。

具体地，本实施例中，茶托31上设置有滑块，茶托骨架32上配合滑块开设有滑槽，滑块滑动设置在滑槽内。本实施例中，茶托31与茶托骨架32的连接结构采用燕尾卯结构。具体地，本实施例中，采用梯字型燕尾卯，滑槽设置为燕尾槽，滑块设置为梯型燕尾结构。需要说明的是，滑槽设置为燕尾槽可在最大限度保证运动时的滑行性能的同时，最合理地保证了茶托31静止时的自锁性能。

需要说明的是，卡套34可与茶杯翻转结构5等用于翻转茶杯进行倒水的结构进行连接，从而便于实现对茶杯7的倒水操作，以进行洗茶等。本实施例中，卡套34采用具备磁性的工字型卡套34，以便实现与茶杯翻转结构的磁吸定位。

如图10所示，所述茶杯7的底部设置有凸块71，所述茶托31的顶部配合凸块71设置有自锁卡扣35；具体地，自锁卡扣35设置为凸块71向内按压时张开、凸块71固定后实现自锁的结构，从而实现茶杯7在茶托31顶部的按压式自锁，避免茶杯7发生移位等问题。所述茶杯托架还包括杯托(图中未示出)，所述杯托环绕自锁卡扣35设置在茶托31的顶部。

需要说明的是，本实施例中，杯托环绕自锁卡扣35设置，杯托可引导茶杯7放置在自锁卡扣35所在的位置，同时可避免茶杯7移位，便于用户将茶杯7放置在茶托31上，并通过自锁卡扣35实现定位。本实施例中，杯托可以但不仅限于采用船型、倒圆台型或多边型结构，此处不予限制。

本实施例中，所述茶杯驱动模块还用于驱动茶杯托架上下移动；由此可便于在不需使用本实施例时，将茶杯托架等结构收纳在底座1内，从而减小本实施例整体的占用空间，便于实现本实施例整体的收纳。所述连接架包括连接板36和滑杆37，所述滑杆37沿底座1的高度方向设置在底座1内，所述连接板36滑动套设在滑杆37上；所述茶杯驱动模块还包括竖直驱动机构38，所述竖直驱动机构38的固定端与底座1连接，所述竖直驱动机构38的输出端朝上设置且与连接板36连接。

本实施例中，竖直驱动机构38可驱动连接板36、茶托骨架32以及茶托骨架32上设置的茶托31和茶杯7等结构上下移动，即可带动茶托31等结构向上移动至底座1的顶部，或向下移动至与底座1顶板齐平的位置，实现茶托31等结构的收纳。其中，连接板36滑动套设在滑杆37上，以避免连接板36发生横向位移，另外，滑杆37可以但不仅限于设置多个，以便于连接板36等结构沿底座1的高度方向稳定滑动；本实施例中，底座1内设置有一支柱，竖直驱动机构38的固定端通过该支柱与底座的内壁连接，以便于竖直驱动机构38将茶杯托架上移至底座1外。

需要说明的是，本实施例中，底座1的底板及顶板均配合滑杆37设置有轴承39，以便于增加滑杆37与底座1之间连接的稳定性。

本实施例中，竖直驱动机构38可以但不仅限于采用直线电机、直线气缸等可实现直线驱动的结构实现。

如图11至12所示，所述斟茶云台结构4包括茶漏结构41、翻转倒茶驱动机构42、茶海结构43和茶海驱动机构44，所述翻转倒茶驱动机构42用于驱动茶漏结构41向靠近或远离茶海结构43的方向转动，所述茶海结构43靠近茶杯承托结构3设置，所述茶海驱动机构44用于驱动茶海结构43向靠近或远离茶杯承托结构3的方向转动；所述斟茶云台结构4还包括定位座，所述定位座设置在底座1上，所述茶海驱动机构44的固定端与定位座连接，所述茶海驱动机构44的输出端与茶海结构43连接。

需要说明的是，斟茶云台结构4用于接取由茶水加热结构2流出的热水，并向茶杯承托结构3上的茶杯7内进行斟茶操作，具体地，斟茶云台结构4中的茶漏结构41用于接取热水，然后通过翻转倒茶驱动结构翻转，以便将茶漏结构41中的热水倒入茶海结构43内，随后，茶海驱动机构44驱动茶海结构43翻转，以便将茶海结构43内的热水倒入杯托32上的茶杯7内。

还需要说明的是，定位座可起到茶海驱动机构44与底座1连接的作用，利于实现茶海驱动机构44与底座1之间的装配。

本实施例中，茶海驱动机构44可以但不仅限于采用旋转电机、旋转气缸等可实现旋转驱动的结构。

需要说明的是，在使用时，茶漏结构41内可放置茶叶，用户可预先在茶漏结构41内放置茶叶，以便进行后续的泡茶及斟茶等操作。具体地，本实施例在实施过程中，茶水加热结构2流出的热水可经由漏水孔流入茶漏结构41内，实现茶叶的冲泡，在需要洗茶或饮茶时，可通过翻转倒茶驱动机构42驱动茶漏结构41向靠近茶海结构43的方向转动，茶水即可通过漏水孔流出茶漏结构41，并流动至茶海结构43内。

本实施例中，茶漏结构41包括茶碗411、与茶碗上部铰接的滤板412以及穿设在茶碗内的连杆413，所述翻转倒茶驱动机构42的上部设置为弧形，所述翻转倒茶驱动机构42上开设有用于安装连杆413的导向槽421，连杆413可在导向槽421内自动滑动，从而调整茶漏结构41在翻转倒茶驱动机构42上的位置，翻转倒茶驱动机构42的上部还设置有斜杆422，斜杆422用于在茶漏结构41移动至最上端时推动茶碗411翻转。

本实施例中，所述定位座包括两个对称设置在茶海结构43两侧的立板45，所述茶海驱动机构44的固定端与任一立板45连接，所述茶海驱动机构44的输出端穿过该立板45后与茶海结构43连接，所述茶海结构43远离茶海驱动机构44的一端通过限位轴与另一立板45铰接；由此设置，可提高茶海结构43和茶海驱动机构44的稳定性。所述限位轴穿设在另一立板45内，所述限位轴远离茶海结构43的一端设置有限位块46，所述限位块46设置为扇形，所述限位块46的圆心角小于180度；所述另一立板45远离茶海结构43的一侧配合限位块46设置有卡位块47，所述茶海驱动机构44驱动茶海结构43向靠近或远离茶杯承托结构3的方向转动时，卡位块47可与限位块46的两直边接触。

需要说明的是，本实施例中茶海结构43的两端分别通过直行联轴器与两个立板45连接，其中，限位轴与对应的立板45之间嵌入轴承，以抵消茶海结构43的重力与扭转力矩对该立板45带来的径向力和轴向拉压。本实施例中，限位块46和卡位块47可实现对茶海结构43的最大旋转角度限位，限位块46的圆心角为125度，此时可使得茶海驱动机构44驱动茶海结构43由水平位置旋转至朝向茶杯承托结构3倾斜的位置，且茶海结构43朝向茶杯承托结构3倾斜时，茶海结构43内的茶水刚好可以完全进入茶杯承托结构3上的茶杯内，限位块46和卡位块47配合，对茶海结构43的限位，可有效防止茶海驱动机构44的转动误差，提高茶水倾倒位置的准确性，同时利于降低对茶海驱动机构44进行软件调试的难度。

本实施例中，所述定位座上设置有用于检测茶杯承托结构3是否到位的到位传感器。需要说明的是，本实施例中，到位传感器用于检测茶杯托架中的连接板36是否上升至与底座1顶板齐平的位置，以避免茶水流入底座1内。应当理解的是，本实施例中，到位传感器可以但不仅限于采用红外传感器、超声波传感器等传感器实现，此处不予赘述。

如图13所示，所述茶杯翻转结构5包括翻转倒水结构和废水收集结构；所述翻转倒水结构包括翻转驱动机构51和与翻转驱动机构51的输出端连接的翻转固定板52，所述翻转驱动机构51用于驱动翻转固定板52绕水平面翻转，所述翻转固定板52远离翻转驱动机构51的一端设置有茶杯吸附装置；所述废水收集机构包括与翻转倒水结构配合设置的水槽53。需要说明的是，翻转倒水结构用于对茶杯7进行翻转倒水操作，翻转固定板52用于放置茶杯7；废水收集结构用于收纳茶杯7内的废水，本实施例中，水槽53的开口处配合设置有密封结构，以避免茶水流入底座1的内部，水槽53的底部设置有水槽53吸附装置，茶杯吸附装置和水槽53吸附装置均可以但不仅限于采用磁吸装置实现，以实现对茶杯7或水槽53的定位，当水槽53内集满水后，用户可取出水槽53倒水。

本实施例中，所述翻转倒水结构还包括定位块54和导轨55，所述导轨55设置在底座1上，所述翻转驱动机构51设置在定位块54上，所述定位块54与导轨55滑动连接，所述导轨55的两端分别与茶杯承托结构3和废水收集结构靠近，即导轨55向靠近茶杯承托结构3的一端向靠近废水收集结构的一端延伸设置。

具体地，所述翻转倒水结构通过第二滑块将翻转固定板52固定在导轨55上，用导轨55承担翻转结构中自重和动力机构的重量，通过翻转驱动机构51提供运动动力；具体地，茶杯吸附装置可采用磁铁，以便配合完成茶杯7的吸附和翻转倒水动作。另外，废水收集机构由水槽53、电磁阀和防漏装置组成，水槽53和防漏装置的连接处是通过圆形卯交叉铆接，再从上方反扣防水盖板封死缝隙，达到防水效果。电磁阀在胶皮管道与连接器的连接下，通过主控模块控制阀门通断，自由控制废水排出。

本实施例中，所述茶杯运送结构6设置在底座1内，如图14至15所示，所述茶杯运送结构6包括支撑架61和位移驱动机构，所述支撑架61用于放置茶杯7，所述底座1上配合支撑架61开设有导向孔11；所述位移驱动机构设置有两组，两组位移驱动机构垂直设置，所述支撑架61可移动地设置在任一位移驱动机构上，该位移驱动机构可移动地设置在另一组位移驱动机构上。

本实施例中的茶杯运送结构6可实现对茶杯的自动运送，便于减轻用户泡茶的工作量。具体地，本实施例在实施过程中，支撑架61上可放置茶杯，与支撑架61连接的位移驱动机构可带动支撑架61移动，同时由于该位移驱动机构可移动地设置在另一组位移驱动机构上，使得该位移驱动机构可在另一组位移驱动机构的作用下沿垂直该位移驱动机构位移的方向移动，进而可将茶杯运动至底座上的指定位置，由此便于实现对茶杯的自动运送操作，从而减小用户送茶的工作量，同时避免因茶水外溢伤害用户的情况，利于提高用户饮茶的积极性及用户体验，便于促进茶文化的发展，具有推广应用的价值。

本实施例中，所述位移驱动机构包括导向座、位移驱动器62和定位套63，所述导向座沿底座1的横向或纵向延伸设置，所述位移驱动器62与导向座连接，所述位移驱动器62可沿导向座的长度方向移动，所述定位套63套设在位移驱动器62外，所述支撑架61设置在位移驱动机构的定位套63上。需要说明的是，定位套63可起到保护位移驱动器62的作用，同时便于将其他机构与对应的位移驱动器62连接。

本实施例中，所述导向座包括丝杆64和设置在丝杆64两端的机架65，所述位移驱动器62套设在丝杆64外，所述位移驱动器62采用贯穿轴式直线步进电机。需要说明的是，在装配过程中，机架65与底座1的内壁可以但不仅限于采用螺栓连接件连接，以便于实现位移驱动机构的装配。

需要说明的是，贯穿轴式直线步进电机通过将螺母与电机转子集成为一体，使得丝杆64可穿过电机转子中心，并与电机中的螺母啮合。在使用过程中，当贯穿轴式直线步进电机上电后转子旋转时，贯穿轴式直线步进电机就会沿着丝杆64做直线运动。

本实施例中，采用贯穿轴式直线步进电机和丝杆64的驱动方式，具备以下有益效果：a、允许更大的系统安装误差，一般情况下，若使用外部驱动式直线步进电机，如果丝杆64和导轨安装的平行度不佳，则很有可能导致系统卡滞。然而，使用贯穿轴式直线步进电机，这种致命性的问题可以得到极大的改善，因为其设计的结构特性，可以允许更大的系统误差；b、不受丝杆64临界转速的限制，具体地，选用外部驱动式直线步进电机做高速直线运动时，通常会被丝杆64的临界转速所限制。然而，使用贯穿轴式直线步进电机，固定丝杆64并对其做防转动处理，让电机带动线性导轨的滑块运行。由于丝杆64是静止的，所以在实现高速时则不会受到丝杆64临界转速的限制。c、节省安装空间，具体地，由于贯穿轴式直线步进电机采用螺母内置的结构设计，可避免额外占用丝杆64长度之外的空间，从而节约本实施例中茶杯运送结构6的安装空间。

本实施例中，所述导向座还包括光轴66，所述光轴66与丝杆64平行设置，所述光轴66的两端分别与两个机架65连接，所述光轴66穿设在定位套63内。需要说明的是，光轴66可增加位移驱动器62的稳定性，避免位移驱动器62沿径向移动的问题。

本实施例中，两组位移驱动机构分为横向位移驱动机构和纵向位移驱动机构，所述横向位移驱动机构沿底座1的长度方向延伸设置，所述纵向位移驱动机构沿底座的宽度方向延伸设置；所述纵向位移驱动机构设置有两个，所述横向位移驱动机构的两端分别与两个纵向位移驱动机构的定位套63连接，所述支撑架61设置在横向位移驱动机构的定位套63上。需要说明的是，横向位移驱动机构可在纵向位移驱动机构中位移驱动器62的驱动下沿底座1的纵向移动，支撑架61可在横向位移驱动机构中位移驱动器62的作用下沿底座1的横向移动，从而实现将支撑架61上放置的茶杯7运送至底座1指定位置的作用。本实施例中，设置两个纵向位移驱动机构，可使得横向位移驱动机构、支撑架61及茶杯7的移动过程更为稳定，避免茶杯7晃动的问题。

本实施例中，所述支撑架61的顶部设置有电磁铁67。需要说明的是，电磁铁67通电时可吸合具备磁性的结构，如铁质茶杯7等，本实施例中，茶杯7和工字型卡套34可设置为磁性材质，以便与支撑架61顶部的电磁铁67吸合，从而可实现对茶杯7的平稳运送，避免茶杯7滑脱等问题。

本实施例中，所述支撑架61设置为圆台型，由此可提高支撑架61整体的稳定性。

实施例2：

本实施例提供一种茶道机器人的工作方法，基于实施例1中的茶道机器人实现，茶道机器人的工作方法包括：

获取茶叶种类数据，然后根据茶叶种类数据获取对应的冲泡流程数据，以便驱动茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5和茶杯运送结构6动作；

接收一键自动泡茶指令，然后驱动茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5和茶杯运送结构6进行位置初始化；具体地，位置初始化后，燕尾太阳花转盘上升至初始位置，茶壶和茶杯翻转结构5归位；

驱动茶水加热结构2抽取指定量的水，然后驱动茶水加热结构2对水进行加热并将热水倒入斟茶云台结构4的指定位置；

驱动斟茶云台结构4接取由茶水加热结构2流出的热水，并向茶杯承托结构3上的茶杯7内进行斟茶操作；

驱动茶杯承托结构3动作，以便茶杯承托结构3上升，并带动其上部的茶杯7旋转，直到使茶杯承托结构3上的茶杯7内倒满水并移动至茶杯翻转结构5处；

驱动茶杯翻转结构5动作，以便使茶杯翻转结构5上的茶杯7翻转以对茶杯7进行倒水操作，直到茶杯承托结构3上的茶杯7清洗完毕；

重复驱动茶水加热结构2、斟茶云台结构4和茶杯承托结构3动作，直到茶杯7清洗完成并倒满茶水；

驱动茶杯运送结构6动作，以便使茶杯运送结构6上倒满茶水的茶杯7移动至底座1的指定位置。

具体地，本实施例中，茶杯运送结构6基于主控模块的独立从控模块，通过无线串口与主控模块进行通信，从控模块定时采集、处理现场数据，把实时数据发送给主控模块，并响应主控模块发送的控制命令。

需要说明的是，茶道机器人在进行初始化后，可依次进行洗茶操作、茶杯7温烫操作及倒茶操作，最后进行送茶操作。用户在使用本实施例中的茶道机器人时，还可通过触摸屏上的用户按键向主控模块发送续杯指令，以便于进行续杯操作。

本实施例中，当使用完茶道机器人后可通过触摸屏上的关机按键向主控模块发送关机指令，此时茶杯运送结构6依次收回茶杯7并通过茶杯翻转结构5进行倒水操作，如果茶海内还有茶水，也会进行倒水任务。然后茶水加热结构2、茶杯承托结构3、斟茶云台结构4、茶杯翻转结构5和茶杯运送结构6复位，茶杯承托结构3上的杯托32下降至与底座1的顶板平齐进行归位。最后可通过触摸屏上的电源按键断开总电源。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种茶道机器人，其特征在于：包括底座(1)以及与底座(1)连接的茶水加热结构(2)、茶杯承托结构(3)、斟茶云台结构(4)、茶杯翻转结构(5)、茶杯运送结构(6)、主控模块及人机互动模块；其中，

所述茶水加热结构(2),用于取水并对水流进行加热；

所述茶杯承托结构(3)，用于放置茶杯(7)，还用于驱动茶杯(7)升降及旋转；

所述斟茶云台结构(4)，用于接取由茶水加热结构(2)流出的热水，并向茶杯承托结构(3)上的茶杯(7)内进行斟茶操作；

所述茶杯翻转结构(5)，用于在放置茶杯(7)后驱动茶杯(7)翻转以对茶杯(7)进行倒水操作；

所述茶杯运送结构(6)，用于在放置茶杯(7)后驱动茶杯(7)移动至底座(1)的指定位置；

所述人机互动模块，用于接收并输出加热指令、茶杯驱动指令、斟茶指令、倒水指令及送茶指令至主控模块，以便于主控模块控制茶水加热结构(2)、茶杯承托结构(3)、斟茶云台结构(4)、茶杯翻转结构(5)及茶杯运送结构(6)动作。

2.根据权利要求1所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述茶水加热结构(2)包括固定座(21)、加热筒(22)、导水管(23)和导水驱动机构(24)，所述加热筒(22)设置在固定座(21)的顶部，所述导水管(23)的进水口与加热筒(22)连接，所述导水驱动机构(24)用于驱动加热筒(22)与导水管(23)之间的通断；所述加热筒(22)内设置有金属发热件，所述加热筒(22)外环绕设置有感应线圈，所述感应线圈用于通过电磁感应加热所述金属发热件。

3.根据权利要求2所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述茶水加热结构(2)还包括安装座(25)和卡座(26)，所述卡座(26)与加热筒(22)的下部转动连接，所述安装座(25)套设在卡座(26)外，所述安装座(25)与卡座(26)可拆卸连接，所述安装座(25)设置在固定座(21)上；所述导水管(23)的进水口穿过安装座(25)后与加热筒(22)连接，所述加热筒(22)上配合导水管(23)开设有导水孔(27)；所述导水驱动机构(24)设置在固定座(21)内，所述导水驱动机构(24)的输出端穿过安装座(25)后与加热筒(22)的底部连接；所述加热筒(22)与安装座(25)之间设置有径向滚珠轴承(28)。

4.根据权利要求1所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述茶杯承托结构(3)包括茶杯托架、连接架和茶杯驱动模块，所述茶杯托架用于放置茶杯(7)，所述茶杯托架通过连接架与底座(1)连接，所述茶杯驱动模块与茶杯托架连接，所述茶杯驱动模块用于驱动茶杯托架在水平面内转动；所述茶杯托架包括茶托(31)和茶托骨架(32)，所述茶托骨架(32)设置在连接架的顶部，所述茶托(31)与茶托骨架(32)连接；所述茶杯驱动模块包括旋转驱动机构(33)，所述旋转驱动机构(33)的固定端与连接架连接，所述旋转驱动机构(33)的输出端向上穿过连接架后与茶托骨架(32)连接。

5.根据权利要求4所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述茶托(31)与茶托骨架(32)的连接结构设置为榫卯连接结构，所述茶托(31)可在茶托骨架(32)上沿水平方向滑动；所述茶杯托架还包括卡套(34)，所述卡套(34)与茶托(31)的底部连接；

所述茶杯(7)的底部设置有凸块(71)，所述茶托(31)的顶部配合凸块(71)设置有自锁卡扣(35)；所述茶杯托架还包括杯托，所述杯托环绕自锁卡扣(35)设置在茶托(31)的顶部；

所述茶杯驱动模块还用于驱动茶杯托架上下移动；所述连接架包括连接板(36)和滑杆(37)，所述滑杆(37)沿底座(1)的高度方向设置在底座(1)内，所述连接板(36)滑动套设在滑杆(37)上；所述茶杯驱动模块还包括竖直驱动机构(38)，所述竖直驱动机构(38)的固定端与底座(1)连接，所述竖直驱动机构(38)的输出端朝上设置且与连接板(36)连接。

6.根据权利要求1所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述斟茶云台结构(4)包括茶漏结构(41)、翻转倒茶驱动机构(42)、茶海结构(43)和茶海驱动机构(44)，所述翻转倒茶驱动机构(42)用于驱动茶漏结构(41)向靠近或远离茶海结构(43)的方向转动，所述茶海结构(43)靠近茶杯承托结构(3)设置，所述茶海驱动机构(44)用于驱动茶海结构(43)向靠近或远离茶杯承托结构(3)的方向转动；所述斟茶云台结构(4)还包括定位座，所述定位座设置在底座(1)上，所述茶海驱动机构(44)的固定端与定位座连接，所述茶海驱动机构(44)的输出端与茶海结构(43)连接。

7.根据权利要求6所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述定位座包括两个对称设置在茶海结构(43)两侧的立板(45)，所述茶海驱动机构(44)的固定端与任一立板(45)连接，所述茶海驱动机构(44)的输出端穿过该立板(45)后与茶海结构(43)连接，所述茶海结构(43)远离茶海驱动机构(44)的一端通过限位轴与另一立板(45)铰接；所述限位轴穿设在另一立板(45)内，所述限位轴远离茶海结构(43)的一端设置有限位块(46)，所述限位块(46)设置为扇形，所述限位块(46)的圆心角小于180度；所述另一立板(45)远离茶海结构(43)的一侧配合限位块(46)设置有卡位块(47)，所述茶海驱动机构(44)驱动茶海结构(43)向靠近或远离茶杯承托结构(3)的方向转动时，卡位块(47)可与限位块(46)的两直边接触。

8.根据权利要求1所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述茶杯翻转结构(5)包括翻转倒水结构和废水收集结构；所述翻转倒水结构包括翻转驱动机构(51)和与翻转驱动机构(51)的输出端连接的翻转固定板(52)，所述翻转驱动机构(51)用于驱动翻转固定板(52)绕水平面翻转，所述翻转固定板(52)远离翻转驱动机构(51)的一端设置有茶杯吸附装置；所述废水收集机构包括与翻转倒水结构配合设置的水槽(53)；

所述翻转倒水结构还包括定位块(54)和导轨(55)，所述导轨(55)设置在底座(1)上，所述翻转驱动机构(51)设置在定位块(54)上，所述定位块(54)与导轨(55)滑动连接，所述导轨(55)的两端分别与茶杯承托结构(3)和废水收集结构靠近。

9.根据权利要求1所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述茶杯运送结构(6)设置在底座(1)内，所述茶杯运送结构(6)包括支撑架(61)和位移驱动机构，所述支撑架(61)用于放置茶杯(7)，所述底座(1)上配合支撑架(61)开设有导向孔(11)；所述位移驱动机构设置有两组，两组位移驱动机构垂直设置，所述支撑架(61)可移动地设置在任一位移驱动机构上，该位移驱动机构可移动地设置在另一组位移驱动机构上。

10.根据权利要求9所述的一种茶道机器人，其特征在于：所述位移驱动机构包括导向座、位移驱动器(62)和定位套(63)，所述导向座沿底座(1)的横向或纵向延伸设置，所述位移驱动器(62)与导向座连接，所述位移驱动器(62)可沿导向座的长度方向移动，所述定位套(63)套设在位移驱动器(62)外，所述支撑架(61)设置在位移驱动机构的定位套(63)上；所述导向座包括丝杆(64)和设置在丝杆(64)两端的机架(65)，所述位移驱动器(62)套设在丝杆(64)外，所述位移驱动器(62)采用贯穿轴式直线步进电机；所述导向座还包括光轴(66)，所述光轴(66)与丝杆(64)平行设置，所述光轴(66)的两端分别与两个机架(65)连接，所述光轴(66)穿设在定位套(63)内；

两组位移驱动机构分为横向位移驱动机构和纵向位移驱动机构，所述横向位移驱动机构沿底座(1)的长度方向延伸设置，所述纵向位移驱动机构沿底座的宽度方向延伸设置；所述纵向位移驱动机构设置有两个，所述横向位移驱动机构的两端分别与两个纵向位移驱动机构的定位套(63)连接，所述支撑架(61)设置在横向位移驱动机构的定位套(63)上。

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