一种防止误开的物品舱启闭装置、服务机器人

摘要

本发明公开了一种防止误开的物品舱启闭装置和服务机器人，其中，所述物品舱启闭装置包括曲柄摇杆机构，当曲柄位于第一位置时，舱盖闭合以遮蔽物品舱的开口；曲柄位于第二位置时，舱盖打开物品舱的开口；致动器，其驱动曲柄自第一位置正向摆动至第二位置、以及自第二位置摆动回第一位置；限位组件，其邻设于曲柄摇杆机构的一侧；其中，当闭合的舱盖受打开舱盖的外力时，所述外力被曲柄摇杆机构转化为使曲柄自第一位置反向摆动的作用力；所述曲柄摇杆机构抵顶所述限位组件以抵消作用力，进而锁住舱盖。本发明通过致动器驱动曲柄摇杆机构动作，进而驱动舱盖完成开闭动作；曲柄摇杆机构的力矩小、噪声小，有利于提高致动器的使用寿命。

权利要求

1.一种防止误开的物品舱启闭装置，用于服务机器人，其特征在于，包括：曲柄摇杆机构，其包括相连接的曲柄、连杆、以及与舱盖连接的摇杆；当曲柄位于第一位置时，摇杆使舱盖闭合物品舱的开口；曲柄位于第二位置时，摇杆使舱盖打开物品舱的开口；

致动器，其驱动所述曲柄，以使曲柄自第一位置正向摆动至第二位置、以及自第二位置反向摆动回第一位置；

限位组件，其设于曲柄摇杆机构的一侧，所述限位组件与曲柄摇杆机构相隔一距离设置；

其中，当闭合的舱盖受打开舱盖的外力时，所述外力被曲柄摇杆机构转化为使曲柄自第一位置反向摆动的作用力，所述作用力使曲柄自第一位置反向摆动至第三位置；当曲柄位于第三位置时，所述曲柄摇杆机构抵顶所述限位组件以抵消作用力，进而锁住舱盖，且所述舱盖显露出物品舱的部分开口；

所述限位组件设置有用于检测舱盖移位或检测曲柄反向摆动的传感器，所述传感器实现对人为开启进行检测，以让服务机器人作出移动躲避或警报的动作。

2.根据权利要求1所述的防止误开的物品舱启闭装置，其特征在于：当曲柄位于第一位置时，所述曲柄与连杆不共线设置，便于作用力带动曲柄自第一位置反向摆动。

3.根据权利要求1所述的防止误开的物品舱启闭装置，其特征在于：所述限位组件与所述曲柄或连杆接触以抵消所述作用力。

4.根据权利要求3所述的防止误开的物品舱启闭装置，其特征在于：当曲柄位于第一位置时，所述曲柄摇杆机构抵顶位于一侧的限位组件，所述曲柄的可反向摆动的角度为零，以使得舱盖完全锁住。

5.根据权利要求1所述的防止误开的物品舱启闭装置，其特征在于，所述限位组件包括：安装座，其固定设置于曲柄的一侧；

限位件，其中部与安装座铰接，以使限位件可饶自身的中部摆动；所述限位件的顶端为钩部，限位件的底端悬空设置；

其中，当曲柄位于第一位置时，限位件的钩部悬空在曲柄的上方；当曲柄位于第三位置时，限位件锁定无法摆动，且曲柄抵顶限位件的钩部以将作用力抵消。

6.根据权利要求5所述的防止误开的物品舱启闭装置，其特征在于：所述曲柄包括曲柄轴，该曲柄轴的一端为用于将曲柄与致动器传动连接的连接部，曲柄轴的另一端为用于将曲柄与连杆铰接的铰接部；

所述铰接部上还设置有向外延伸的凸起部，所述凸起部用于抵顶限位件的钩部。

7.根据权利要求1所述的防止误开的物品舱启闭装置，其特征在于：所述致动器包括相互连接的伺服电机和控制元件；伺服电机的输出轴驱动连接所述曲柄；

当曲柄自第一位置向第二位置摆动、或者自第二位置向第一位置摆动时，所述控制元件获取伺服电机的电流值，并判断电流值是否大于阈值；若是，则控制伺服电机反转。

8.根据权利要求1所述的防止误开的物品舱启闭装置，其特征在于：所述摇杆与舱盖固定连接，摇杆带动舱盖摆动，所述舱盖的摆动角度为0～100°。

9.一种服务机器人，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的防止误开的物品舱启闭装置。

说明书

一种防止误开的物品舱启闭装置、服务机器人

技术领域

[0001] 本发明属于智能机器人的技术领域，具体涉及一种防止误开的物品舱启闭装置、服务机器人。

背景技术

[0002] 随着社会的进步与发展，智能服务机器人也逐渐替代部分的人工服务。目前，智能服务机器人主要应用在写字楼和酒店中，主要进行语音对话、室内引导的服务工作。而现阶段的智能服务机器人还具备运输物品至指定地点的能力，如送餐、快递等。

[0003] 在实现本发明的过程中，申请人发现现有产品至少存在以下问题：

[0004] 由于写字楼和酒店的人员流动性大、繁杂，并不能对所有的人员进行操作智能服务机器人的培训。这也致使智能服务机器人在运输物品过程中，物品舱的舱盖被非正常使用，被有意或无意的人为开启舱盖；物品也会存在被非物主的人员拿走的风险。

[0005] 而现有的智能服务机器人，其舱盖开启装置存在很容易就被人为开启的缺陷。如我国申请号201520754287.7公开的一种齿轮机构开门系统及车辆和机器人、申请号为201710832657.8 公开的一种机器人用仓储装置、申请号为201811649222.0公开的一种舱盖开关机构及机器人。

[0006] 上述的智能服务机器人，其驱动舱盖启闭的传动机构的设计不合理，无法锁定舱门；另一方面，驱动传动机构的动力源多为小型电机，停转后的小型电机的输出轴并不能有效制动，以锁定舱门。现有产品并不很好的防止人为开启。

发明内容

[0007] 本发明的目的是要解决现有的服务机器人无法防止人为的强行开启的技术问题，提供一种防止误开的物品舱启闭装置、服务机器人。

[0008] 为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

[0009] 本发明所述一种防止误开的物品舱启闭装置，包括：

[0010] 曲柄摇杆机构，其包括相连接的曲柄、连杆、以及与舱盖连接的摇杆；当曲柄位于第一位置时，摇杆使舱盖闭合物品舱的开口；曲柄位于第二位置时，摇杆使舱盖打开物品舱的开口；

[0011] 致动器，其驱动所述曲柄，以使曲柄自第一位置正向摆动至第二位置、以及自第二位置摆动回第一位置；

[0012] 限位组件，其设于曲柄摇杆机构的一侧；

[0013] 其中，当闭合的舱盖受打开舱盖的外力时，所述外力被曲柄摇杆机构转化为使曲柄自第一位置反向摆动的作用力；所述曲柄摇杆机构抵顶所述限位组件以抵消作用力，进而锁住舱盖。

[0014] 优选地，当曲柄位于第一位置时，所述曲柄与连杆不共线设置，便于作用力带动曲柄自第一位置反向摆动。

[0015] 优选地，所述限位组件与所述曲柄或连杆接触以抵消所述作用力。

[0016] 优选地，当曲柄位于第一位置时，所述曲柄摇杆机构抵顶位于一侧的限位组件，所述曲柄的可反向摆动的角度为零，以使得舱盖完全锁住。

[0017] 优选地，所述限位组件与曲柄摇杆机构相隔一距离设置；所述作用力使曲柄自第一位置反向摆动至第三位置；

[0018] 当曲柄位于第三位置时，曲柄摇杆机构抵顶限位组件以将作用力抵消，且所述舱盖显露出物品舱的部分开口。

[0019] 优选地，所述限位组件包括：

[0020] 安装座，其固定设置于曲柄的一侧；

[0021] 限位件，其中部与安装座铰接，以使限位件可饶自身的中部摆动；所述限位件的顶端为钩部，限位件的底端悬空设置；

[0022] 其中，当曲柄位于第一位置时，限位件的钩部悬空在曲柄的上方；当曲柄位于第三位置时，限位件锁定无法摆动，且曲柄抵顶限位件的钩部以将作用力抵消。

[0023] 优选地，所述曲柄包括曲柄轴，该曲柄轴的一端为用于将曲柄与致动器传动连接的连接部，曲柄轴的另一端为用于将曲柄与连杆铰接的铰接部；

[0024] 所述铰接部上还设置有向外延伸的凸起部，所述凸起部用于抵顶限位件的钩部。

[0025] 优选地，所述致动器包括相互连接的伺服电机和控制元件；伺服电机的输出轴驱动连接所述曲柄；

[0026] 当曲柄自第一位置向第二位置摆动、或者自第二位置向第一位置摆动时，所述控制元件获取伺服电机的电流值，并判断电流值是否大于阈值；若是，则控制伺服电机反转。

[0027] 优选地，所述摇杆与舱盖固定连接，摇杆带动舱盖摆动，所述舱盖的摆动角度为0～100°。

[0028] 本发明还提供了一种服务机器人，包括上述的防止误开的物品舱启闭装置。

[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0030] 1、本发明通过致动器驱动曲柄摇杆机构动作，进而驱动舱盖完成开闭动作；曲柄摇杆机构的力矩小、噪声小，有利于提高致动器的使用寿命。同时，相比现有产品，本发明的传动结构、方式更为简单，即使舱盖被强行开启而使传动结构损坏，也容易维护和更换，降低维护成本。

[0031] 2、本发明通过曲柄摇杆机构的运动特性和结构原理，当摇杆从从动件转化主动件时，通过增设的限位组件限制曲柄摇杆机构的动作，进而锁定摇杆，实现舱盖无法被打开。同时，本发明利用了曲柄的正向转动和反向转动，实现曲柄摇杆机构对舱盖的驱动和锁定之间互不干扰。设计新颖，结构简单，且有效解决现有产品不能实现防止人为开启的技术缺陷，一定程度也避免用户的物品丢失。

附图说明

[0032] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

[0033] 图1是本发明的物品舱启闭装置的曲柄位于第一位置时的立体示意图；

[0034] 图2是本发明的物品舱启闭装置的曲柄自第一位置正向摆动至第二位置的立体示意图；

[0035] 图3是本发明的物品舱启闭装置的A部局部放大图；

[0036] 图4是本发明的物品舱启闭装置的曲柄位于第二位置时的立体示意图；

[0037] 图5是本发明的舱盖打开物品舱开口的侧面示意图；

[0038] 图6是本发明的物品舱启闭装置的装配示意图；

[0039] 图7是本发明的曲柄的结构示意图；

[0040] 图8是本发明的摇杆的结构示意图；

[0041] 图9是本发明的曲柄位于第一位置时曲柄与连杆不共线的侧面示意图；

[0042] 图10是本发明的B部局部放大示意图；

[0043] 图11是本发明的限位组件的安装示意图；

[0044] 图12是本发明的人为开启舱盖时的侧面示意图；

[0045] 图13是本发明的人为开启舱盖时的曲柄自第一位置反向摆动的侧面示意图；

[0046] 图14是本发明的C部局部放大示意图；

[0047] 图中：

[0048] 10‑曲柄摇杆机构；

[0049] 11‑曲柄、111‑曲柄轴、112‑连接部、113‑铰接部；

[0050] 12‑连杆、121‑长杆、122‑杆端关节轴承

[0051] 13‑摇杆、131‑安装平面、132‑第一衔接部、133‑第二衔接部；

[0052] 20‑致动器；

[0053] 30‑限位组件；

[0054] 31‑安装座、32‑限位件、321‑钩部；

[0055] 40‑舱盖；

[0056] 50‑物品舱。

具体实施方式

[0057] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0058] 实施例1

[0059] 如图1～图14所示，其为本发明所述的一种防止误开的物品舱启闭装置的优选结构。

[0060] 如图6所示，所述防止误开的物品舱启闭装置包括曲柄摇杆机构10、致动器20和限位组件30。所述致动器20与曲柄摇杆机构10驱动连接；所述曲柄摇杆机构10与物品舱50的舱盖40连接并带动舱盖40动作；所述限位组件30用于防止舱盖40闭合后被人为开启。

[0061] 本发明的物品舱启闭装置可以应用于服务机器人中，使机器人的物品舱的舱盖实现自动启闭；同时通过限位组件，防止舱盖闭合后被人为开启。

[0062] 如图1所示，所述曲柄摇杆机构10包括曲柄11、连杆12和摇杆13。

[0063] 在本实施例中，所述曲柄11为主动件，所述曲柄11与致动器20连接，致动器20可驱动曲柄11转动。所述连杆12用于衔接曲柄11和摇杆13。所述摇杆13为从动件，所述摇杆13 与舱盖40固定连接，摇杆13在一定角度范围内摆动，以带动舱盖40作开启或闭合动作。

[0064] 根据曲柄摇杆机构的传动原理可知，当曲柄为主动件时，曲柄的转动以使摇杆往返的摆动，实现舱盖的启闭；同时，也使得本物品舱启闭装置可应用于舱盖的平开式开启、上悬或下悬开启、顶部翻盖开启等等，通用性强。

[0065] 本发明优选地，摇杆13带动舱盖40的摆动角度为0～100°。该角度范围使得舱盖40开启过程中、以及开启后不会占用太大的空间，且开启角度便于用户取放物品。

[0066] 进一步地，本发明的致动器20用于驱动曲柄11摆动，曲柄11不进行反复的转动。具体地，所述致动器20驱动所述曲柄11，以使曲柄11自第一位置正向摆动至第二位置、以及自第二位置摆动回第一位置。

[0067] 如图1和图9所示，其为曲柄11处于第一位置时的立体示意图。当曲柄11位于第一位置时，曲柄摇杆机构10使舱盖40闭合以遮蔽物品舱50的开口。

[0068] 如图4所示，其为曲柄11处于第二位置时的立体示意图。当曲柄11位于第二位置时，舱盖40打开物品舱50的开口。

[0069] 所述致动器20通过驱动曲柄11在第一位置与第二位置的不断切换，以实现舱盖40的自动启闭。本发明的曲柄11摇杆13结构的启闭原理是本领域的技术人员可知晓的，在省略说明。

[0070] 本发明增设的限位组件30，其邻设于曲柄摇杆机构10的一侧，通过其限制曲柄摇杆机构 10的动作，以实现对舱盖40的锁定，其原理如下：

[0071] 根据曲柄摇杆机构10的原理可知，当摇杆13为主动件时，摇杆13的摆动会带动连杆12 运动、连杆12带动曲柄11转动。为此，舱盖40处于闭合状态时，当用于打开舱盖40的外力施加于舱盖40，相当于摇杆13受力动作，外力被曲柄摇杆机构10转化为使曲柄11转动的作用力。

[0072] 首先，本发明对曲柄11的运动趋势进行改进，当曲柄11位于第一位置时，所述作用力作用在曲柄11上，曲柄11会产生自第一位置反向摆动的运动趋势，而不是往第二位置的正向摆动。

[0073] 其次，本发明将限位组件30邻设于曲柄摇杆机构10的一侧，并通过限位组件30抵顶曲柄摇杆机构10；在力的传递方向上，曲柄摇杆机构10通过抵顶限位组件30，以将作用力抵消，以锁定曲柄摇杆机构10的整体运动，进而实现对舱盖40的锁定。具体地，限位组件30可通过抵顶曲柄11或连杆12，以实现对曲柄摇杆机构10的运动限制。

[0074] 如图10所示，所述限位组件30可以是一个挡柱、挡板或挡块，也可以是服务机器人的内壁。本发明并不限定。

[0075] 如图9所示，为了实现对曲柄11的运动趋势进行改进，本发明作出如下设置，当曲柄11 位于第一位置时，所述曲柄11与连杆12不共线设置，即可轻易实现上述曲柄11的反向摆动。基于本发明的指导，如何促使曲柄11反向摆动的设置，是本领域的技术人员可实现的，且所达到的技术效果是本领域的技术人员可预料的。

[0076] 通过上述设计，曲柄11的启闭舱盖动作(自第一位置正向摆动至第二位置、以及自第二位置摆动回第一位置)、以及防止误开动作(自第一位置反向摆动)，两个动作之间互不干扰。利用曲柄摇杆机构10的运动特性，进行改进，整体方案简单，实现容易。

[0077] 另一方面，当曲柄11位于第一位置时，曲柄11与连杆22不共线设置，以此避开曲柄摇杆机构的死点位置。当维护人员需要通过外力人为打开舱盖时，若舱盖处于闭合状态，外力作用在舱盖上，舱盖会带动摇杆摆动，进而摇杆会变成主动件，曲柄变成从动件。若曲柄与连杆共线，即处于曲柄摇杆机构的死点位置，存在舱盖无法打开的问题。而曲柄与连杆不共线则很好的解决了该问题，便于检查维护。

[0078] 需要说明的是，本发明并只不限定当曲柄11位于第一位置时，曲柄11与连杆12不共线设置的技术方案。例如，当曲柄11与连杆12共线时，可通过辅助件实现对曲柄11的运动趋势的改进。如通过一弹簧，弹簧的一端固定，另一端连接曲柄11，曲柄11位于第一位置时，弹簧对曲柄11施加一使曲柄11反向摆动的附加力即可。

[0079] 进一步地，本发明提供了所述限位组件30的两种实施方式：

[0080] 第一种，如图9所示，当曲柄11位于第一位置时，所述曲柄摇杆机构10抵顶位于一侧的限位组件30，所述曲柄11的可反向摆动的角度为零，以使得舱盖40完全锁住。

[0081] 第二种，如图13所示，所述限位组件30与曲柄摇杆机构10相隔一距离设置；所述作用力使曲柄11自第一位置反向摆动至第三位置。当曲柄11位于第三位置时，曲柄摇杆机构10 抵顶限位组件30以将作用力抵消，且所述舱盖40显露出物品舱50的部分开口。

[0082] 具体地，本实施例1以一种优选的曲柄11摇杆13结构对本发明进行说明，具体如下：

[0083] 如图7所示，所述曲柄11包括曲柄轴111，曲柄轴111为扁长状的板体。

[0084] 其中，所述曲柄轴111的一端为用于将曲柄11与致动器20传动连接的连接部112，连接部112为横向延伸的短圆柱状结构，连接部112的轴线垂直于曲柄轴111的表面。所述曲柄轴111的另一端为用于将曲柄11与连杆12铰接的铰接部113，铰接部113为横向延伸的两端贯通的短圆柱状结构，铰接部113的轴线垂直于曲柄轴111的表面。

[0085] 进一步地，所述铰接部113上还设置有向外延伸的凸起部，凸起部的延伸方向与铰接部 113相反，分别位于曲柄轴111的两个表面。所述曲柄轴111的外径自连接部112向铰接部113 逐渐减小，且铰接部113的径长远小于连接部112。

[0086] 如图8所示，所述摇杆13为一摆动座，该摆动座的顶部具有一安装平面131，所述安装平面131与舱盖40的底部连接。摆动座在安装平面131的一侧设置有一横向延伸的第一衔接部132，该第一衔接部132用于与外部构件铰接。摆动座在安装平面131的下方设置有向下凸起的第二衔接部133，该第二衔接部133与连杆12铰接。

[0087] 如图5所示，所述连杆12包括一长杆121、以及分别连接在长杆121两端的杆端关节轴承122。所述杆端关节轴承122与长杆121的为螺纹连接。所述连杆12的其中一杆端关节轴承122，通过一转动轴与曲柄11的铰接部113铰接。连杆12的另一杆端关节轴承122通过另一转动轴与摇杆13的第二衔接部133铰接。

[0088] 如图11所示，所述致动器20包括固定座、以及连接在固定座上的伺服电机，所述伺服电机具有减速器。所述致动器20位于舱盖40的下方。所述伺服电机的输出轴与曲柄11的连接部112连接。

[0089] 初始状态下，如图1和图9所示，曲柄11位于第一位置，舱盖40闭合物品舱50的开口；此时曲柄11与连杆12不共线，当外力打开舱盖40时，如图13和图14所示，曲柄11自第一位置反向摆动，曲柄11抵顶限位组件30以防止开启。

[0090] 在舱盖正常打开时，伺服电机驱动曲柄摆动，曲柄自第一位置向第二位置正向摆动，舱盖逐渐开启。直至曲柄到达第二位置时，舱盖完全打开物品舱的开口。

[0091] 本发明还提供了一种服务机器人，其采用了上述的防止误开的物品舱启闭装置。

[0092] 实施例2

[0093] 本实施例2所述的一种防止误开的物品舱启闭装置，其结构和工作原理与实施例1所述的相似。不同之处在于，本实施例2是建立于限位组件的第二种实施方式实现的。所述限位组件与曲柄摇杆机构相隔一距离设置；所述作用力使曲柄自第一位置反向摆动至第三位置；当曲柄位于第三位置时，曲柄摇杆机构抵顶限位组件以将作用力抵消，且所述舱盖显露出物品舱的部分开口。

[0094] 通过上述设置，舱盖40可开启一部分，也致使曲柄摇杆机构10存在一定的可活动幅度。如曲柄11可反向摆动一定角度、连杆12有一定的摆动幅度。利用此设计，服务机器人可以借助传感器等，如检测舱盖40的移位、检测曲柄11的反向摆动等。进而对人为开启进行检测，并让服务机器人作出移动躲避或警报的动作，制止用户继续人为开启舱盖40。

[0095] 如图11所示，所述限位组件30包括安装座31和限位件32。所述安装座31可固定安装在机器人的机架上，所述限位件32的中部与安装座31铰接，以使限位件32可绕铰接处摆动或旋转。

[0096] 如图6和图11所示，所述限位件32的顶端为钩部321，其呈弯拱形结构。限位件32的底端悬空设置。当曲柄11位于第一位置时，限位件32的钩部321悬空在曲柄11的上方；当曲柄11反向摆动时，曲柄11抵顶限位件32的钩部321并带动限位件32摆动，直至限位件 32的底端抵顶安装座31或机架，限位件32受力停止摆动，并将曲柄11停止在第三位置。

[0097] 在借用上述结构下，设计人员可以更好地实现检测对人为开启的检测。如在安装座上设置压力传感器，当曲柄带动限位件时，限位件的底端抵顶安装座上压力传感器，输出人为开启的检测信号。

[0098] 本发明还提供了一种服务机器人，其采用了实施例2的防止误开的物品舱启闭装置。

[0099] 实施例3

[0100] 本实施例3所述的一种防止误开的物品舱启闭装置，其结构和工作原理与实施例1所述的相似。不同之处在于，本实施例3是致动器的优化改进。

[0101] 其中，所述致动器还包括与伺服电机连接的控制元件。当曲柄自第一位置向第二位置摆动、以及自第二位置向第一位置摆动时，所述控制元件获取伺服电机的电流值，并判断电流值是否大于阈值；若是，则控制伺服电机反转。

[0102] 通过此设计，可实现物品舱启闭装置的防夹手；在公知技术下，伺服电机正常转动时，若阻力突然增大，伺服电机的电流瞬间增大。而通过检测伺服电机的电流值，以判断舱盖在开启或闭合的过程中，是否有相关障碍物阻止舱盖动作；若出现障碍物，通过控制单元获取电流值并判断该电流值是否超过阈值，若是，则控制是否电机反转，以实现防夹手的功能。

[0103] 本发明还提供了一种服务机器人，其采用了实施例3的防止误开的物品舱启闭装置。本发明所述一种放置误开的物品舱启闭装置、服务机器人的其它结构参见现有技术。

[0104] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。