餐具清理回收机器人的制作方法

本实用新型涉及一种餐桌清理回收设备，具体涉及一种餐具清理回收机器人，属于机器人技术领域。

背景技术：

最近几年，自助餐在中国发展迅速，大量的人群在自助餐中就餐，然而自助餐中餐具的回收、整理、清洁等环节依然是依靠人工进行，这消耗了大量的人力资源。

查阅相关资料，机器人餐厅作为一种特色餐厅文化，在大众中比较流行，但是在机器人特色餐厅中，机器人只负责送餐和做菜，清理餐具依然依靠人工进行。经文献查询，由新松公司研发的智能送餐机器人正从实验室走进我们的生活，该智能送餐机器人具有自动送餐、菜品介绍、自动充电等实用功能，集成了移动机器人、多传感器信息融合与导航等技术，能够代替或者部分代替餐厅服务员为顾客服务，但是没有餐具清理回收功能，如餐盘回收和餐桌清理等。

技术实现要素：

本实用新型是为解决目前没有清理餐具的机器人，完全需要人工回收清理清洁餐具的问题，进而提供一种餐具清理回收机器人。

本实用新型为解决上述问题采取的技术方案是：餐具清理回收机器人包括机身运动模块、餐盘垃圾回收模块和桌面清理器；

所述机身运动模块包括底架和驱动行走机构；驱动行走机构布置在所述底架的底部并能驱动所述底架行走；

所述餐盘垃圾回收模块包括支架、回收箱、动车身、静车身、夹持分离机构、两套抓取机构和两套垃圾袋收展机构；

所述支架安装在所述底架的边缘上，所述支架与所述底架之间形成容纳回收箱的腔室；所述支架上相对设置有间距可调的动车身和静车身，所述动车身和所述静车身的上部各设有用于抓取餐盘的一套抓取机构；所述动车身和所述静车身的侧部各设有用于盛放垃圾的一套垃圾袋收展机构；所述回收箱的上方布置有与所述静车身连接的用于餐盘垃圾相分离的所述夹持分离机构，所述静车身的上部还安装有能清理餐桌的桌面清理器。

本实用新型的有益效果是：一本实用新型底架的设计保证了动车身和静车身运动过程中的稳定性。垃圾袋收展机构实现了收集从餐桌桌面上掉落的垃圾，抓取机构将餐盘打到夹持分离机构上，夹持分离机构实现餐盘和垃圾的分离以及餐盘的回收，餐盘回收至回收箱中，桌面清理器将餐桌上的垃圾送入垃圾袋。驱动行走机构采用简支梁的力学模型安排轴承位置，主动轮两端均设计有支座以均匀分布载荷，以免出现单侧轴承受力过大或悬臂梁刚度过低的不合理情况。本实用新型适用于自助餐餐厅的桌面的清理，尤其适用于KFC 餐桌清理和餐具回收。

附图说明

图1是本实用新型整体立体结构示意图；图2为图1的主视图，图3为图1的俯视图，图4为机身运动模块的立体图，图5为餐盘垃圾回收模块和桌面清理器连接的前侧向立体结构图，图6为图5的主视图，图7为餐盘垃圾回收模块和桌面清理器连接的后侧向立体结构图，图8为图7的侧视图，图9为餐盘被夹持和释放回收时的动车身和静车身间距调整状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步地说明。

结合图1-图8说明，本实施方式的餐具清理回收机器人包括机身运动模块1、餐盘垃圾回收模块2和桌面清理器3；

所述机身运动模块1包括底架1-1和驱动行走机构1-2；驱动行走机构1-2布置在所述底架1-1的底部并能驱动所述底架1-1行走；

所述餐盘垃圾回收模块2包括支架2-1、回收箱2-2、动车身2-3、静车身2-4、夹持分离机构2-5、两套抓取机构2-6和两套垃圾袋收展机构2-7；

所述支架2-1安装在所述底架1-1的边缘上，所述支架2-1与所述底架1-1之间形成容纳回收箱2-2的腔室；所述支架2-1上相对设置有间距可调的动车身2-3和静车身2-4，所述动车身2-3和所述静车身2-4的上部各设有用于抓取餐盘的一套抓取机构2-6；所述动车身2-3和所述静车身2-4的侧部各设有用于盛放垃圾的一套垃圾袋收展机构2-7；所述回收箱2-2的上方布置有与所述静车身2-4连接的用于餐盘垃圾相分离的所述夹持分离机构 2-5，所述静车身2-4的上部还安装有能清理餐桌的桌面清理器3。

本实施方式可借助依靠光电传感器，按照预先设定好的轨迹黑线，机身运动模块行走到需要清洁的餐桌。利用已经比较成熟的轨迹导航模块，在地上画一条黑线，实现导航需求。借助四个光电传感器，位于底架1-1前部，并排排列。底架1-1两端的光电传感器传输车身位置，中部的两个光电传感器保证车身的直线前进。光电传感器参数：传感距离优选2cm，基本可以保证如KFC快餐的需要。本实用新型可完成对摆放较为规则的餐盘的回收整理(餐盘边沿与车身偏差不能超过30°)。尤其可对餐后剩余的体积较大，粘着性较差的食物残骸进行清理，比如空可乐瓶。7为垃圾袋挂钩，可以用于挂放垃圾袋。

结合图1、图2和图4说明，驱动行走机构1-2包括两套主动轮驱动器和四个脚轮1-21；每套主动轮驱动器包括主动轮1-22和驱动电机1-23；两套主动轮驱动器相对设置在所述底架1-1上，所述驱动电机1-23的输出轴与所述主动轮1-22连接，所述主动轮1-22的轮轴转动安装在所述底架1-1上，所述底架1-1上阵列布置有四个所述脚轮1-21。

设计底架1-1时，首先根据机器人整体的大小，选择合适的主动轮1-22以及脚轮轮1-21 尺寸，然后选择与之对应的轴、联轴器、轴承以及轴承支座的尺寸，以便于购买相应的零件。根据《机械设计手册》中的常见轴系设计方法，采用简支梁的力学模型安排轴承位置，主动轮1-22两端均设计有支座以均匀分布载荷，以免出现单侧轴承受力过大或悬臂梁刚度过低的不合理情况。主动轮1-22通过花键与驱动电机1-23的输出轴相连，以便有效传递动力。使用时实现对驱动电机1-23的正转、反转、停车以及两个驱动电机1-23不同转速的控制。

如图1、图5和图7说明，为了实现餐盘和垃圾的分离以及餐盘的回收，所述夹持分离机构2-5包括二号电机、承载限位板2-52、限位挡块2-53和平面四杆机构；

所述平面四杆机构布置在所述动车身2-3和所述静车身2-4之间的所述回收箱2-2上方，所述平面四杆机构包括主动杆2-54、一号从动杆2-55和二号从动杆2-56；所述二号电机布置在所述静车身2-4内的下部，所述二号电机的输出轴与所述主动轮1-22的轮轴的轴向平行，所述二号电机的输出轴与所述主动杆2-54的一端连接，所述主动杆2-54的另一端与所述一号从动杆2-55的一端铰接，所述一号从动杆2-55的另一端与所述二号从动杆2-56的一端铰接，所述二号从动杆2-56的另一端与所述静车身2-4的底部铰接；所述承载限位板2-52安装在所述一号从动杆2-55的上表面，所述承载限位板2-52的与二号从动杆2-56相邻的一端设置有用于限制餐盘脱位的限位挡块2-53。

利用平面四杆机构实现将垃圾倾倒入垃圾袋的功能，同时保证餐盘固连在承载限位板 2-52上。利用二号电机驱动平面四杆机构，将主动杆2-54处于竖直初始位置；利用平面四杆机构的携带，将垃圾与餐盘6分离，使垃圾(饮料瓶)掉落在垃圾箱中；利用限位挡块 2-53实现餐盘固连在承载限位板2-52；如图9所示，动车身2-3向静车身2-4运动，动车身2-3向静车身2-4间距减小，餐盘6被夹持在动车身2-3和承载限位板2-52之间，将垃圾倾倒入垃圾箱后，动车身2-3背离静车身2-4，动车身2-3和静车身2-4间距增大，餐盘 6落入中间的餐盘回收箱2-2中。然后，动车身2-3向静车身2-4移动，回到初始位置，如此反复。

如图1、图5和图7说明，为了实现餐盘的抓取和餐盘回收，每个所述抓取机构2-6 包括抓取杆2-61、一号连杆2-62、二号连杆2-63、一号电机2-64和支座2-65；

所述动车身2-3和所述静车身2-4上各布置有一个所述支座2-65，所述二号连杆2-63 的一端与所述一号电机2-64的输出轴连接，所述二号连杆2-63的另一端与所述抓取杆2-61 铰接，所述一号连杆2-62的一端与所述支座2-65铰接，所述一号连杆2-62的另一端与所述抓取杆2-61铰接；所述抓取杆2-61顺着静车身2-4的行进方向设置，所述一号电机2-64 的输出轴的轴向与所述主动轮1-22的轮轴的轴向平行而与所述抓取杆2-61的长度方向相垂直。本实施方式利用两侧抓取杆2-61的作用，将散乱于桌面上的餐盘基本固定，使底架 1-1、动车身2-3和静车身2-4倒退，利用重力作用驱动餐盘放在承载限位板2-52上。通过抓取杆2-61的作用，将餐盘固定在一定空间位置，实现餐盘位置的固定，参见图5；利用位于抓取杆2-61上的一号电机2-64驱动，将餐盘打到平面四杆机构的承载限位板2-52 上，参见图7。

如图1和图5说明，为了实现将垃圾倾倒入垃圾袋的功能，每个所述垃圾袋收展机构 2-7包括舵机2-71、一号杆2-72、二号杆2-73、三号杆2-74和位移驱动器2-75；

所述二号杆2-73和所述三号杆2-74并列设置且二者均与所述一号杆2-72垂直，所述一号杆2-72与所述抓取杆2-61平行，所述动车身2-3和所述静车身2-4的侧部分别安装有所述位移驱动器2-75，所述舵机2-71安装在所述位移驱动器2-75上；所述舵机2-71的输出轴与所述主动轮1-22的轮轴的轴向相垂直；

所述二号杆2-73的一端与所述位移驱动器2-75转动连接，所述二号杆2-73的另一端与所述一号杆2-72连接，所述三号杆2-74的一端与所述舵机2-71的输出轴连接，所述三号杆2-73的另一端与所述一号杆2-72连接；所述移驱动器2-75能驱动所述一号杆2-72、所述二号杆2-73和所述三号杆2-74形成的连杆机构水平往复移动；所述二号杆2-73和所述三号杆2-74能在竖直平面内绕所述舵机2-71的输出轴的周向旋转。

位移驱动器启动，一号杆2-72、二号杆2-73和三号杆2-74形成的连杆机构水平向前移动，将垃圾袋送到餐桌两侧，之后舵机旋转带动二号杆2-73、三号杆2-74以及一号杆 2-72整体旋转，将垃圾袋口张开，收集完成后收回以节省空间。具体为：通过舵机2-71驱动，将连杆机构从竖直平面初始状态(见图6左侧垃圾袋收展机构)驱动到展开状态(见图6右侧的垃圾袋收展机构)，使垃圾袋展开；位移驱动器启动，驱动连杆机构向前运动，将垃圾袋探出(见图5和图7示意)；利用舵机2-71驱动，将连杆机构从水平状态(见图6 右侧的垃圾袋收展机构)变为竖直状态(见图6左侧垃圾袋收展机构)，垃圾袋收回；利用位移驱动器，将连杆机构向后移动收回，连杆机构回到初始状态。

如图1和图5说明，为了提高位移驱动器的驱动性能，保证运行稳定，位移驱动器2-75 包括三号电机2-751、丝杠副和滑座2-752；丝杠副为双丝母丝杠副，两个丝母的旋向相同，动车身2-3和静车身2-4的侧部各安装有一个所述三号电机2-751、一个所述滑座2-752和两个丝母，所述三号电机2-751的输出轴的轴向与所述舵机2-71的输出轴的轴向平行，所述三号电机2-751的输出轴与所述丝杠副的丝杠2-753连接，所述舵机2-71安装在其中一个丝母2-754上，所述二号杆2-73的一端与另一个丝母2-754转动连接，两个所述丝母2-754 均在滑座2-752上滑动。丝杠副运行精度高，稳定可靠，两个丝母旋向相同，有利于保证二号杆2-73和三号杆2-74同步运行。

如图6说明，为了保证动车身与静车身间距可调，利用电动推杆结构实现餐盘的夹紧和回收，餐具清理回收机器人还包括电动推杆4；电动推杆4的电动机的轴向与所述主动轮 1-22的轮轴的轴向平行，动车身2-3的底部延伸有顶靠板2-3-1，动车身2-3能在支架2-1 上移动，静车身2-4上安装有电动推杆4，电动推杆4的支座4-2与所述顶靠板2-3-1连接，所述支架2-1上相对设置的动车身2-3和静车身2-4通过电动推杆4实现间距可调。

如图6说明，为了进一步保证电动推杆4的稳定可靠，操作方便和节约操作空间，静车身2-4的侧面设置一个固定板5，位移静车身2-4一侧的垃圾袋收展机构可安装在固定板 5上，电动推杆4的推杆安装在固定板5上。这样电动推杆4启动后如正转，电动推杆4的支座4-2向后相对运动顶靠顶靠板2-3-1，推动动车身2-3相向静车身2-4移动，动车身 2-3和静车身2-4的间距增大，反之，电动推杆4启动后如反转，电动推杆4的支座4-2向前拉动顶靠板2-3-1运动，动车身2-3向静车身2-4移动，动车身2-3和静车身2-4的间距减小，如此反复实现动车身2-3向静车身2-4间距可调，实现餐盘6的夹持和回收。

如图1、图5和图7说明，桌面清理器3包括伸缩杆3-1和刮擦清洁头3-2；所述伸缩杆3-1的固定端安装在静车身2-3的上部，所述伸缩杆3-1的伸出端连接有刮擦清洁头3-2，所述伸缩杆3-1的长度方向与所述主动轮1-22的轮轴的轴向相垂直。设计桌面清理器，首先确定清洁方式，考虑到实现难度和实用性，采用干式擦桌子的方法。清洁臂主要分两部分，一部分是伸缩杆，另一部分是清洁头，用以实现清洁功能，头的下端有挡板，可以刮走桌上的食物残渣，挡板的后面是具有擦拭功能的硬橡胶条，硬橡胶具有一定弹性，在有一定向下压力的条件下可以保证清洁质量。

如图5和图7说明，优选地，伸缩杆3-1采用电动推杆或电液推杆。采用集成的电动推杆以降低难度。清洁头用以实现清洁功能，头的下端有挡板，可以刮走桌上的食物残渣，挡板的后面是具有擦拭功能的硬橡胶条，硬橡胶具有一定弹性，在有一定向下压力的条件下可以保证清洁质量。

如图4说明，底架1-1为“目”字形铝质框架，所述底架1-1内的两个横梁的底部各安装一个主动轮驱动器；所述四个脚轮1-21均为万向脚轮。在底架1-1的设计上，使用铝型材作为材料，并用角铝连接成“目”字形框架。由于铝型材具有刚度高的特点，底架1-1 整体可以承受很大的负载。为了合理分布重量、尽可能增大底架接触地面的投影面积，在底架四角安装有无动力的万向脚轮，起到支撑的作用。

本实用新型已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术方案范围。