菜肴运送机器人属于机器人领域。机器人由菜肴的接收机构、托盘上下运动机构以及机器人的自主移动机构组成。接收机构中，待菜肴做完后，初始状态处于分离的两瓣托盘通过推杆水平推动，嵌入式地结合到一起形成一个完整的托盘。待盛有菜肴的盘子放置到托盘上后，托盘由重力作用脱离推杆并滑入至竖直运动的导轨中与丝杠结合。托盘上下运动机构通过丝杠与导杆实现，矩形托盘的四个角分别呈对角的与丝杠和导杆连接，通过步进电机驱动丝杠来调控托盘的上下运动，使其可以顺利地将下一道菜放入或取出。自主移动机构由四个独立驱动的全向轮(麦科勒姆轮)实现，四个轮为两个左旋两个右旋，使得机器人可以进行灵活的自主移动。
1.菜肴运送机器人，其特征在于，包括托盘拼接机构(1)、托盘升降储存机构(2)及底盘(3)三大部分；
托盘拼接机构(1)包括储藏室(6)、两个对称布置的四连杆机构(7)、拼接轨道(10)和气缸(11)；升降储存机构(2)包括丝杠(9)和导杆(8)；
托盘由两部分组成，在它们结合前分别放置于两个储藏室(6)里，由储藏室(6)进入拼接轨道(10)由气缸(11)推动实现，气缸(11)每次推动一定距离使得只有最上面的托盘进入轨道；进入拼接轨道(10)后，托盘的水平拼接由两个对称布置的四连杆机构(7)实现；
四连杆机构(7)包括第一减速齿轮(13)、第二减速齿轮(14)和曲柄滑块机构(15)；四连杆机构(7)由伺服电机(12)驱动，通过第一减速齿轮(13)与第二减速齿轮(14)减速后，将运动同轴的传递给两端的曲柄滑块机构(15)，保证其运动的同步性；对称布置的两个四连杆机构(7)的同步性由调控伺服电机(12)实现，保证托盘的拼接位置处于轨道的中心；
托盘拼接完成后由于四连杆机构急回运动撤离，托盘将在重力作用下与丝杠(9)和导杆(8)连接；
托盘进入升降储存机构(2)后，菜肴放置到已拼接的托盘上；盛有菜肴托盘的升降运动由丝杠(9)和导杆(8)实现，其中导杆(8)起稳定托盘作用；通过步进电机(16)驱动蜗杆(17)经涡轮(18)减速后同轴传动给X向第一锥齿轮组(19)及X向第二锥齿轮组(20)，再由X向第一锥齿轮组(21)和X向第二锥齿轮组(22)分别带动以花键与第一丝杠(23)和第二丝杠(24)联接的Z向第一锥齿轮组(21)和Z向第二锥齿轮组(22)；由步进电机(16)来调控第一丝杠(23)和第二丝杠(24)的旋转来控制托盘升降的高度，并且保证同步性。
机器人的自主移动由第一左旋全向轮(25)和第二左旋全向轮(28)及第一右旋全向轮(26)和第二右旋全向轮(27)实现，同旋向的轮子采用对角布置，每个轮子都有其独立的轮电机(29)。
菜肴运送机器人
技术领域
[0001] 本发明是一种运用于家庭或餐厅，自动运送菜肴的机器人，属于机器人结构设计领域。
背景技术
[0002] 随着人们生活水平的不断提高，家用电器的智能化程度也越来越高，智能冰箱、智能消毒柜及智能橱柜等智能化家用设备开始涌现。就目前的情况来看，大部分运用于厨房的智能家电都在面向食物及餐具的储存及清洗发展，而对于运送食物及烹饪后食物的短时储存的方向则鲜有革新。同时若实现了运送菜肴的智能化，则对人们的饮食生活乃又是一重大的革命，这不仅使得人们的饮食更加方便，而且对于一些老年人及行动不便的残疾人的饮食生活的安全有了进一步的保障。同时此类产品的延伸发展同样可以使得服务类的餐饮业收益，具有广泛的发展前景。
发明内容
[0003] 菜肴运送机器人是一款主要面对家庭使用而设计的菜肴储存及运送的机器人，它能够同时储存、保温及运送多道菜肴。机器人由菜肴的接收机构、托盘上下运动机构以及机器人的自主移动机构组成。接收机构中，待菜肴做完后，初始状态处于分离的两瓣托盘通过推杆水平推动，嵌入式地结合到一起形成一个完整的托盘。待盛有菜肴的盘子放置到托盘上后，托盘将由于推杆急回运动的撤离而失去支撑下滑到丝杠导轨机构中并与其连接，托盘上下运动机构通过丝杠与导杆实现，矩形托盘的四个角分别呈对角的与丝杠和导杆连接，通过步进电机驱动丝杠来调控托盘的上下运动，使其可以顺利地将下一道菜放入或取出。自主移动机构由四个独立驱动的全向轮(麦科勒姆轮)实现，四个轮为两个左旋两个右旋，通过四个轮子的配合工作可以实现4个方向的直线移动，45度斜线移动以及原地转向功能，使得机器人可以进行灵活的自主移动。
[0004] 菜肴运送机器人，其特征在于，包括托盘拼接机构(1)、托盘升降储存机构(2)及底盘(3)三大部分；
[0005] 托盘拼接机构(1)包括储藏室(6)、两个对称布置的四连杆机构(7)、拼接轨道(10)和气缸(11)；升降储存机构(2)包括丝杠(9)和导杆(8)；
[0006] 托盘由两部分组成，在它们结合前分别放置于两个储藏室(6)里，由储藏室(6)进入拼接轨道(10)由气缸(11)推动实现，气缸(11)每次推动一定距离使得只有最上面的托盘进入轨道；进入拼接轨道(10)后，托盘的水平拼接由两个对称布置的四连杆机构(7)实现；
[0007] 四连杆机构(7)包括第一减速齿轮(13)、第二减速齿轮(14)和曲柄滑块机构(15)；四连杆机构(7)由伺服电机(12)驱动，通过第一减速齿轮(13)与第二减速齿轮(14)减速后，将运动同轴的传递给两端的曲柄滑块机构(15)，保证其运动的同步性；对称布置的两个四连杆机构(7)的同步性由调控伺服电机(12)实现，保证托盘的拼接位置处于导轨的中心；
[0008] 托盘拼接完成后由于四连杆机构急回运动撤离，托盘将在重力作用下与丝杠(9)和导杆(8)连接；
[0009] 托盘进入升降储存机构(2)后，菜肴放置到已拼接的托盘上；盛有菜肴托盘的升降运动由丝杠(9)和导杆(8)实现，其中导杆(8)起稳定托盘作用；通过步进电机(16)驱动蜗杆(17)经涡轮(18)减速后同轴传动给X向第一锥齿轮组(19)及X向第二锥齿轮组(20)，再由X向第一锥齿轮组(21)和X向第二锥齿轮组(22)分别带动以花键与第一丝杠(23)和第二丝杠(24)联接的Z向第一锥齿轮组(21)和Z向第二锥齿轮组(22)；由步进电机(16)来调控第一丝杠(23)和第二丝杠(24)的旋转来控制托盘升降的高度，并且保证同步性。
[0010] 进一步，机器人的自主移动由第一左旋全向轮(25)第二左旋全向轮(28)及第一右旋全向轮(26)第二右旋全向轮(27)实现，同旋向的轮子采用对角布置，每个轮子都有其独立的轮电机(29)。
[0011] 菜肴运送机器人设计有如下几个特点：
[0012] 1.此机器人集成度高，可以用较小的空间搬运大量的菜肴。
[0013] 2.采用曲柄滑块拼接托盘，合理应用了其急回运动，减小摩擦冲量。
[0014] 3.采用全向轮，灵活性高且运动平稳可以极大程度保持菜肴的安全。
[0015] 4.采用模块化设计，便于拆卸及清理。
附图说明
[0016] 图1为菜肴运送机器人的整体外形示意图
[0017] 图2为菜肴运送机器人的内部结构示意图
[0018] 图3为菜肴运送机器人的托盘结构示意图
[0019] 图4为菜肴运送机器人的菜肴储存结构示意图
[0020] 图5为菜肴运送机器人的气缸工作状态示意图
[0021] 图6为菜肴运送机器人的四连杆机构示意图
[0022] 图7为菜肴运送机器人的升降传动机构示意图
[0023] 图8为菜肴运送机器人的底盘结构示意图
[0024] 图9为菜肴运送机器人的全向轮示意图
具体实施方式
[0025] 机器人的整体外形如图1所示，内部结构如图2所示，其主要由托盘拼接机构(1)、托盘升降储存机构(2)及底盘(3)三大部分组成。
[0026] 盛放菜肴及其盘子的托盘由两部分组成，如图3所示，它们一个为”榫”(4),一个为”卯”(5)，在它们结合前分别放置于两个储藏室(6)里，如图4所示。分离托盘(4、5)由储藏室(6)进入拼接轨道(10)由气缸(11)推动实现，如图5所示，气缸(11)每次推动一定距离使得只有最上面的托盘进入轨道。进入拼接轨道(10)后，托盘的水平拼接由两个对称布置的四连杆机构(7)实现。四连杆机构(7)由伺服电机(12)驱动，通过第一减速齿轮(13)与第二减速齿轮(14)减速后，将运动同轴的传递给两端的曲柄滑块机构(15)，保证其运动的同步性。对称布置的两个四连杆机构(7)的同步性由调控伺服电机(12)实现，保证托盘的拼接位置处于导轨的中心。托盘拼接完成后由于四连杆急回运动撤离，托盘将在重力作用下与丝杠及导杆机构连接。
[0027] 托盘进入升降储存机构(2)后，由人工将做好的菜肴放置到已拼接的托盘上。盛有菜肴托盘的升降运动由丝杠(9)和导杆(8)实现，其中导杆(8)起稳定托盘作用。通过步进电机(16)驱动蜗杆(17)经涡轮(18)减速后同轴传动给X向第一锥齿轮组(19)及X向第二锥齿轮组(20)，再由X向第一锥齿轮组(21)和X向第二锥齿轮组(22)分别带动以花键与第一丝杠(23)和第二丝杠(24)联接的Z向第一锥齿轮组(21)和Z向第二锥齿轮组(22)。由步进电机(16)来调控第一丝杠(23)和第二丝杠(24)的旋转来控制托盘升降的高度，并且保证同步性。
[0028] 机器人的自主移动由第一左旋全向轮(25)第二左旋全向轮(28)及第一右旋全向轮(26)第二右旋全向轮(27)实现，同旋向的轮子采用对角布置，每个轮子都有其独立的轮电机(29)。通过各旋向轮子的相互配合运作，可以实现机器人的直线行走、侧向平移、沿45度斜线行走及原地360度转向等功能，使得机器人可以灵活、自主的移动。
