CN208246814U - 一种服务型机械手臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种服务型机械手臂，包括机械手臂本体和控制盒，还包括用于盛装茶包的茶包盒；所述控制盒和茶包盒安装于机械手臂本体旁；所述机械手臂本体的前端设有用于抓取茶包的机械爪，所述机械手臂本体的足部设有使得机械爪做旋转运动的舵机机构；所述控制盒包括用于控制机械手臂本体运动状态的控制板、用于测量茶杯与机械爪的位置的超声波传感器，以及用于发出警报提醒用户的蜂鸣器，所述控制板控制连接超声波传感器与蜂鸣器。本实用新型通过在机械手臂上设置超声波传感器与蜂鸣器，使得机械手臂能够不依赖人的操作自动完成泡茶，泡完茶后能提醒用户，其使用方便，智能化程度较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械手臂技术领域，特别是一种服务型机械手臂。
背景技术
随着社会的进步，人们的生活水平越来越高，大批智能家具进入人们的生活，如洗衣机，洗碗机，自动扫地机器人等等，这些设备的投入使用无疑提高了人们的生活品质同时也解放了人们的双手，并节约了大量的时间。虽然生活质量提高了，但大部分人却因为不规律的作息时间或高强度的工作而变的亚健康，因此，人们也开始注意养生。而现代科学证明，茶叶含有丰富的营养成分，饮茶能满足人体对多种维生素和微量元素的需要，此外茶叶还具有强大的抗衰老作用，所以茶叶受到越来越多人的青睐。目前市面上的泡茶机成本过高而且智能化程度较低，如不能够自动添加茶叶，泡完茶之后不能提醒用户等。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能够不依赖人的操作自动完成泡茶、泡完茶后能提醒用户、智能化程度较高、使用更方便的服务型机械手臂。
本实用新型解决其技术问题的解决方案是：一种服务型机械手臂，包括机械手臂本体和控制盒，还包括用于盛装茶包的茶包盒；所述控制盒和茶包盒安装于机械手臂本体旁；所述机械手臂本体的前端设有用于抓取茶包的机械爪，所述机械手臂本体的足部设有使得机械爪做旋转运动的舵机机构；所述控制盒包括用于控制机械手臂本体运动状态的控制板、用于测量茶杯与机械爪的位置的超声波传感器，以及用于发出警报提醒用户的蜂鸣器，所述控制板控制连接超声波传感器与蜂鸣器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述舵机机构包括安装座、圆形底盘、第三电机、旋转支座，所述圆形底盘固定安装在安装座上，所述圆形底盘上设有第三电机，所述旋转支座设于圆形底盘上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述机械手臂本体还包括驱动机构，所述驱动机构安装在旋转支座上，所述机械爪安装在驱动机构的前端。
作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动机构包括第一电机、第二电机、第一臂、第二臂、工具臂、第一转轴与第二转轴，所述第一电机与第二电机固定安装在旋转支座的上方的左右两侧设有，所述第二臂的后端安装在第一电机与第二电机的输出轴上；所述第一臂的后端通过第二转轴与第二臂的前端转动连接；所述工具臂的后端通过第一转轴与第一臂的前端转动连接；所述第一臂内设有主动杆与从动杆，所述主动杆的一端固定在第一电机的输出轴上，所述主动杆的另一端铰接从动杆的一端，从动杆的另一端与第一臂的后端铰接；所述第一臂与第二臂内设有第一拉杆、第二拉杆、三角形板与第三拉杆，所述三角形板的一角固定在第二转轴上，所述三角形板的另外两角分别与第一拉杆、第二拉杆的一端铰接；所述第二拉杆的另一端与第三拉杆的前端铰接，所述第三拉杆的后端固定在旋转支座上；所述第一拉杆的另一端与工具臂的后端铰接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述工具臂上设有用于驱动机械爪的第四电机。
作为上述技术方案的进一步改进，所述控制板控制连接第一电机、第二电机、第三电机与第四电机。
作为上述技术方案的进一步改进，所述机械爪的爪有两个，所述机械爪的爪为L形，所述机械爪的爪的内侧带有防滑纹路。
作为上述技术方案的进一步改进，所述控制板还设有计时器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在机械手臂上设置超声波传感器与蜂鸣器，使得机械手臂能够不依赖人的操作自动完成泡茶，泡完茶后能提醒用户，其使用方便，智能化程度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的机械手臂本体的结构示意图；
图3是本实用新型的电路方框原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图2，一种服务型机械手臂，包括机械手臂本体1和控制盒2，还包括用于盛装茶包的茶包盒3；所述控制盒2和茶包盒3安装于机械手臂本体1旁；所述机械手臂本体1的前端设有用于抓取茶包的机械爪11，所述机械手臂本体1的足部设有使得机械爪11做旋转运动的舵机机构12；所述控制盒2包括用于控制机械手臂本体1运动状态的控制板、用于测量茶杯与机械爪11的位置的超声波传感器，以及用于发出警报提醒用户的蜂鸣器，所述控制板控制连接超声波传感器与蜂鸣器。控制板上设置有预先定义的茶杯距机械臂最远的位置为有效距离值，该有效距离值是为了防止机械手臂发生错误动作；通过超声波传感器测量得到茶杯到机械手臂本体1的距离，控制板通过运算判定该距离是否小于有效距离值，若不满足该条件则蜂鸣器发出警报提醒用户，若满足该条件则进行下一步操作。控制板执行预先定义好的动作组，执行泡茶动作，控制板先控制舵机机构12转动到茶包盒3的位置，之后再机械爪11抓取预先放置好的茶包，当该动作完成后，控制板再控制舵机机构12转到茶杯上方，机械手臂本体1开始上下摆动使茶包在水中上下活动，使其与沸水充分接触，该动作完成后，机械手臂本体1转向另一事先预定的位置，将使用过的茶包集中存放在一处。当所有动作组完成后，蜂鸣器运行，发出警报提醒用户泡茶任务已完成。
进一步作为优选的实施方式，所述舵机机构12包括安装座121、圆形底盘122、第三电机123、旋转支座124，所述圆形底盘122固定安装在安装座121上，所述圆形底盘122上设有第三电机123，所述旋转支座124设于圆形底盘122上。第三电机123驱动旋转支座124，通过圆形底盘122相对于安装座121做旋转运动。
进一步作为优选的实施方式，所述机械手臂本体1还包括驱动机构13，所述驱动机构13安装在旋转支座124上，所述机械爪11安装在驱动机构13的前端。控制板控制驱动机构13工作，驱动机构13带动机械爪11运动，控制板再控制机械爪11工作。
进一步作为优选的实施方式，所述驱动机构13包括第一电机131、第二电机132、第一臂133、第二臂134、工具臂135、第一转轴136与第二转轴137，所述第一电机131与第二电机132固定安装在旋转支座124的上方的左右两侧设有，所述第二臂134的后端安装在第一电机131与第二电机132的输出轴上；所述第一臂133的后端通过第二转轴137与第二臂134的前端转动连接；所述工具臂135的后端通过第一转轴136与第一臂133的前端转动连接；所述第一臂133内设有主动杆138与从动杆139，所述主动杆138的一端固定在第一电机131的输出轴上，所述主动杆138的另一端铰接从动杆139的一端，从动杆139的另一端与第一臂133的后端铰接；所述第一臂133与第二臂134内设有第一拉杆140、第二拉杆141、三角形板142与第三拉杆143，所述三角形板142的一角固定在第二转轴137上，所述三角形板142的另外两角分别与第一拉杆140、第二拉杆141的一端铰接；所述第二拉杆141的另一端与第三拉杆143的前端铰接，所述第三拉杆143的后端固定在旋转支座124上；所述第一拉杆140的另一端与工具臂135的后端铰接。控制板通过控制第一电机131与第二电机132，带动第二臂134以及主动杆138，主动杆138通过从动杆139带动第一臂133；第一拉杆140、第二拉杆141、三角形板142与第三拉杆143，带动工具臂135运动。
进一步作为优选的实施方式，所述工具臂135上设有用于驱动机械爪11的第四电机144。控制板通过控制第四电机144来控制机械爪11工作。
进一步作为优选的实施方式，所述控制板控制连接第一电机131、第二电机132、第三电机123与第四电机144。所有的电机都是由控制板控制工作，可以使得机械手上的各个机构部件共同配合工作。
进一步作为优选的实施方式，所述机械爪11的爪有两个，所述机械爪11的爪为L形，所述机械爪11的爪的内侧带有防滑纹路。带有两个防滑纹路L形爪的机械爪11，能平稳地抓取茶包。
进一步作为优选的实施方式，所述控制板还设有计时器。计时器由控制板上的晶振模块提供，通常情况下，使用茶包泡茶需要一段时间才能够充分利用茶叶。因此，需要设置一定的时间使机械臂上下不断摆动，以完成使茶叶与沸水充分接触完成泡茶的动作。该参数决定了机械手动作的时间长短，当该部分动作完成后，装置会通过电平的变化使蜂鸣器发声提醒用户当前泡茶的所有动作已完成。
参照图3，距离输入：通过超声波传感器测量得到茶杯到机械手臂本体1的距离，由于超声波测距后得到的是模拟量，并不能直接被MCU识别并参与计算。因此需要将测量到的模拟信号转化为数字量才能进入下一步动作。本实用新型使用的处理器为Arduino Uno，该开发板上集成有ADC(模数转换模块)，分辨率为10位。该模块可将测量得到的模拟电压信号转化为数字量并通过一系列运算得到现实世界中的距离。预先定义茶杯距机械臂最远的位置为有效距离值，该有效距离值是为了防止机械臂发生错误动作，再判断该茶杯与机械臂的距值是否为有效距离，即是否小于有效距离值。若满足该条件则进行下一步操作。
进一步作为优选的实施方式，MCU：本实施方式优先使用的微控制单元为ArduinoUno，这是一款开源微处理器，由C/C++语言编制其控制程序，支持跨平台编程，发展快速，能够实现本装置功能的同时成本又相对较低。该集成处理器能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制电机，继电器等其他装置来反馈信息并执行动作。
进一步作为优选的实施方式，计时：计时器由开发板上的晶振模块提供。通常情况下，使用茶包泡茶需要一段时间才能够充分利用茶叶。因此，需要设置一定的时间使机械臂上下不断摆动，以完成使茶叶与沸水充分接触完成泡茶的动作。该参数决定了机械手动作的时间长短，当该部分动作完成后，装置会通过电平的变化控制继电器动作从而使蜂鸣器发声提醒用户当前泡茶的所有动作已完成。
进一步作为优选的实施方式，执行动作：超声波传感器探测到距离量后，经过判断若为有效值，则执行预先定义好的动作组，执行泡茶动作。执行泡茶动作时，控制板先控制舵机机构12转动到茶包盒3的位置，之后再机械爪11抓取预先放置好的茶包，当该动作完成后，控制板再控制舵机机构12转到茶杯上方，机械手臂本体1开始上下摆动使茶包在水中上下活动，使其与沸水充分接触，该动作完成后，机械手臂本体1转向另一事先预定的位置，将使用过的茶包集中存放在一处。当所有动作组完成后，蜂鸣器运行，发出警报提醒用户泡茶任务已完成。
进一步作为优选的实施方式，机械爪动作：当得到的距离为有效值时，控制板输出PWM信号驱动第三电机123，使机械臂转到茶包盒3的位置。当机械臂到达指定位置后，机械爪11动作抓取茶包。并执行之后的一系列动作，直到将使用过后的茶包丢弃，机械爪11复位。
进一步作为优选的实施方式，蜂鸣器动作：机械爪11开始运行抓取茶包时，系统便开始计时，当整个动作组完成后，蜂鸣器动作，发出警报声，提醒用户任务已执行完毕。
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种服务型机械手臂，包括机械手臂本体(1)和控制盒(2)，其特征在于：还包括用于盛装茶包的茶包盒(3)；所述控制盒(2)和茶包盒(3)安装于机械手臂本体(1)旁；所述机械手臂本体(1)的前端设有用于抓取茶包的机械爪(11)，所述机械手臂本体(1)的足部设有使得机械爪(11)做旋转运动的舵机机构(12)；所述控制盒(2)包括用于控制机械手臂本体(1)运动状态的控制板、用于测量茶杯与机械爪(11)的位置的超声波传感器，以及用于发出警报提醒用户的蜂鸣器，所述控制板控制连接超声波传感器与蜂鸣器。
2.根据权利要求1所述的服务型机械手臂，其特征在于：所述舵机机构(12)包括安装座(121)、圆形底盘(122)、第三电机(123)、旋转支座(124)，所述圆形底盘(122)固定安装在安装座(121)上，所述圆形底盘(122)上设有第三电机(123)，所述旋转支座(124)设于圆形底盘(122)上。
3.根据权利要求2所述的服务型机械手臂，其特征在于：所述机械手臂本体(1)还包括驱动机构(13)，所述驱动机构(13)安装在旋转支座(124)上，所述机械爪(11)安装在驱动机构(13)的前端。
4.根据权利要求3所述的服务型机械手臂，其特征在于：所述驱动机构(13)包括第一电机(131)、第二电机(132)、第一臂(133)、第二臂(134)、工具臂(135)、第一转轴(136)与第二转轴(137)，所述第一电机(131)与第二电机(132)固定安装在旋转支座(124)的上方的左右两侧设有，所述第二臂(134)的后端安装在第一电机(131)与第二电机(132)的输出轴上；所述第一臂(133)的后端通过第二转轴(137)与第二臂(134)的前端转动连接；所述工具臂(135)的后端通过第一转轴(136)与第一臂(133)的前端转动连接；所述第一臂(133)内设有主动杆(138)与从动杆(139)，所述主动杆(138)的一端固定在第一电机(131)的输出轴上，所述主动杆(138)的另一端铰接从动杆(139)的一端，从动杆(139)的另一端与第一臂(133)的后端铰接；所述第一臂(133)与第二臂(134)内设有第一拉杆(140)、第二拉杆(141)、三角形板(142)与第三拉杆(143)，所述三角形板(142)的一角固定在第二转轴(137)上，所述三角形板(142)的另外两角分别与第一拉杆(140)、第二拉杆(141)的一端铰接；所述第二拉杆(141)的另一端与第三拉杆(143)的前端铰接，所述第三拉杆(143)的后端固定在旋转支座(124)上；所述第一拉杆(140)的另一端与工具臂(135)的后端铰接。
5.根据权利要求4所述的服务型机械手臂，其特征在于：所述工具臂(135)上设有用于驱动机械爪(11)的第四电机(144)。
6.根据权利要求5所述的服务型机械手臂，其特征在于：所述控制板控制连接第一电机(131)、第二电机(132)、第三电机(123)与第四电机(144)。
7.根据权利要求5所述的服务型机械手臂，其特征在于：所述机械爪(11)的爪有两个，所述机械爪(11)的爪为L形，所述机械爪(11)的爪的内侧带有防滑纹路。
8.根据权利要求1所述的服务型机械手臂，其特征在于：所述控制板还设有计时器。
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| CN201820607873.2U CN208246814U (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种服务型机械手臂 |
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| CN201820607873.2U CN208246814U (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种服务型机械手臂 |
Publications (1)
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| CN208246814U true CN208246814U (zh) | 2018-12-18 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (3)
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| CN108453717A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-08-28 | 佛山科学技术学院 | 一种服务型机械手臂 |
| CN109938604A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-28 | 衢州学院 | 全自动泡茶机 |
| CN109938604B (zh) * | 2019-04-04 | 2021-03-19 | 衢州学院 | 全自动泡茶机 |
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