一种液体输出设备及液体输出控制方法与流程

本发明涉及一种液体输出设备，在冲泡咖啡、牛奶、固体饮料等饮品时用于自动冲水。本发明还涉及一种液体输出控制方法。

背景技术：

水龙头是人们日常生活中非常常见的一种生活用品，用来控制水流的大小和开关。为了方便用户使用热水，现在的水龙头还带有冷热水混合的功能，这样就可以直接使用热水或者温水。

常见的水龙头包括入水口和出水口，入水口连接水管，出水口经悬臂伸出，悬置在水池上方。为了方便接水，有的水龙头出水口的位置是可调的，但是需要手动旋转水龙头，带来诸多不便。

常见的水龙头，安装位置也是固定不变的，出水口的高度通常不可调，不能适用于一些特殊环境中，例如咖啡店、酒吧、快餐店等场所的吧台，都会使用到水龙头，但是安装一个现有技术中的水龙头在吧台上，显然会占用空间，与周围环境也极不协调。

现有的水龙头，大多出于美观在形状方面做一些改进，还缺少针对实际使用功能做的显著改进，水龙头的体积、出水口的状态等方面依然保持了现状。

在咖啡售卖场所，需要设置水龙头为顾客冲泡咖啡，现有的水龙头只能向下方进行单一固定的冲水模式操作，无法做出复杂的冲水轨迹，例如模仿手冲咖啡的曲线型冲水轨迹。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种液体输出设备，悬臂和立柱均设置有驱动模组，能够让出水口自动调整位置，悬臂和立柱角度关系可调，方便收起设备；本发明具有体积小，结构灵活，可动态调整出水口模组的运动轨迹的特点。

本发明同时还提供了一种液体输出控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种液体输出设备，包括上机体和下机体，所述上机体包括第一立柱和悬臂，第一立柱和悬臂通过角度调整关节连接组合；所述悬臂上设置第一驱动模组和出水口模组，所述第一驱动模组驱动出水口模组沿所述悬臂的长度方向往复滑动；所述角度调整关节设置有第二驱动模组，第二驱动模组驱动所述悬臂旋转，使所述悬臂在水平与竖直位置之间转换；所述下机体设置有第三驱动模组，第三驱动模组通过所述第一立柱支撑所述上机体，第三驱动模组驱动所述上机体围绕所述第一立柱的轴线旋转。

进一步，所述第一驱动模组包括第一电机，所述悬臂由外端固定支架、内端固定支架和中间连接的导轨构成，所述出水口模组在所述导轨上滑动，所述内端固定支架上设置所述第一电机，第一电机通过同步驱动机构驱动所述出水口模组沿所述导轨往复滑动，所述内端固定支架安装固定在所述角度调整关节上。

进一步，所述同步驱动机构包括两个同步带轮，分别设置在所述第一电机输出轴和外端固定支架上，所述同步带轮上安装有同步带，所述同步带和出水口模组连接。

进一步，所述角度调整关节包括安装板，所述安装板与水平面夹角呈135度；所述第二驱动模组包括第二电机以及所述安装板上设置的第一轴承，第一轴承的定子与所述安装板固定连接，第一轴承的转子上端连接所述悬臂中的内端固定支架，下端通过传动机构连接所述第二电机。

进一步，所述第一立柱顶端设置有支座，所述第二电机安装固定在所述支座内；所述传动机构包括主动齿轮和被动齿轮，所述主动齿轮安装在所述第二电机的输出轴端，所述被动齿轮安装在所述第一轴承的转子下端。

进一步，或者所述第二电机安装固定在所述支座内，所述第二电机上端设置有减速器，所述减速器通过万向节连接所述传动机构，所述万向节包括主动叉和从动叉，所述主动叉连接所述减速器的输出轴，所述从动叉垂直所述安装面板安装，连接所述传动机构中的主动齿轮。

进一步，所述外端固定支架的外侧设置有操作显示模块，所述操作显示模块中设置有控制单元，所述出水口模组包括出水口和图像识别模块，所述出水口和图像识别模块均朝向下方，所述出水口连接有水管，所述水管连接液体供给箱。

进一步，所述图像识别模块采用摄像头，采集接水容器的图像，并将所述图像反馈至所述控制单元，所述控制单元根据所述图像计算包含所述接水容器的坐标参数的位置信息，并根据所述位置信息控制第一驱动模组、第三驱动模组的动作，将所述出水口调整至对准所述接水容器。

进一步，所述操作显示模块中设置有显示屏、用户输入装置和无线通讯模块，通过所述无线通讯模块与外界移动控制设备建立控制信号连接。

进一步，所述操作显示模块中还设置有呼吸灯，所述悬臂旋转至竖直位置后，所述液体输出设备处于休眠状态，所述呼吸灯启动；所述悬臂旋转至水平位置后，所述液体输出设备进行出液，出液结束后处于待机状态，所述呼吸灯启动；所述无线通讯模块采用蓝牙模块或无线网卡。

进一步，所述下机体还设置有与所述第一立柱的轴线同向的线性模组，所述线性模组驱动所述上机体升降。

进一步，所述线性模组包括竖直布置的第二立柱，所述第二立柱一侧安装有与第二立柱平行的丝杠，所述丝杠下端连接有第四电机，所述丝杠上设置有滑块，丝杠旋转驱动所述滑块上下移动；所述滑块上设置有支架，所述第三驱动模组安装固定在所述支架上。

进一步，所述第三驱动模组包括第三电机以及所述支架上设置的第二轴承，第二轴承的定子与所述支架安装固定，第二轴承的转子上端连接所述第一立柱，下端通过减速器连接第三电机的输出轴。

进一步，所述第一立柱上穿套有卡环，所述卡环与所述第一立柱外壁之间预留间隙，所述卡环与吧台的台面安装固定，所述悬臂调整至竖直位置后，所述上机体可从所述卡环中穿过。

通过以上所述液体输出设备实施的液体输出控制方法，所述液体输出设备收到出液控制指令后，根据自身的状态有选择性的启动所述第一驱动模组、第二驱动模组、第三驱动模组和/或线性模组，从而自动调整所述出水口模组的位置。

进一步，所述悬臂外端设置有操作显示模块，所述出液控制指令通过所述操作显示模块向所述液体输出设备发出，通过所述操作显示模块进行所述出液控制指令编辑；

所述操作显示模块中设置有无线通讯模块，通过所述无线通讯模块与外界移动控制设备建立控制信号连接；

或者所述出液控制指令通过移动控制设备端的应用程序发出，经所述无线通讯模块发送至所述操作显示模块，通过所述应用程序进行所述出液控制指令编辑。

进一步，所述出液控制指令编辑包括出液速度、出液量、出液温度、出液轨迹的编辑。

采用上述技术方案的本发明具有以下优点：

本发明的液体输出设备包括上机体和下机体，上机体包括第一立柱和悬臂，第一立柱和悬臂通过角度调整关节连接组合。第一立柱和悬臂的接触面为一斜面，角度调整关节上的电机可向悬臂输出垂直于斜面的转矩，带动悬臂在斜面上转动，使悬臂在水平与竖直状态之间转换；即当悬臂与第一立柱呈直角时，悬臂转动180°后，悬臂可与第一立柱同轴，此时本发明的整体呈线型，释放了径向空间。

本发明的液体输出设备的下机体设置有第三驱动模组，第三驱动模组通过第一立柱支撑上机体，第三驱动模组驱动上机体围绕第一立柱的轴线旋转，调整悬臂的伸出方向。

本发明的下机体还包括在第一立柱下方布置的线性模组，线性模组包括由第四电机驱动的丝杠和丝杠上设置的滑块，第一立柱通过滑块支撑，丝杠旋转驱动滑块上下移动。这样可使上机体整体下降至台面以下，对台面上的部分进行收纳，释放了轴向空间。

由于在安装板下设置传动机构，可使第二电机的转矩输出位置设置在远离安装板中心的边缘，通过被动齿轮将转矩传至安装板中心处的轴承，水管和电线通过轴承中的圆孔穿出。这样为第一立柱中设置水管等部件留出足够的空间，使整体结构更加紧凑。

为了使本发明能够实现自动寻找并将出水口对准接水容器，在出水口附近设置摄像头采集接水容器的图像，并将图像反馈至控制单元中计算接水容器的位置信息，控制单元根据位置信息控制第一驱动模组、第三驱动模组的动作，将出水口调整至对准接水容器；能够让出水口自动移动到接水容器上方。

本发明还包括末端触摸控制、手机端应用程序控制操作、液温控制、出液速度控制、出液流量控制等操作。本发明可以与卖场的吧台组合在一起使用，充分适应卖场的环境。

本发明的液体输出设备在接收到应用程序输出的包含出液轨迹的出液控制指令后，控制单元根据获取到的出水动态轨迹生成相应的用于控制第一驱动模组、第三驱动模组和线性模组的控制指令。通过悬臂、第一立柱、线性模组的运动组合，让出水口按照内螺旋、外螺旋、圆形等曲线轨迹出液，执行手冲咖啡模拟动作。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体图；

图2是本发明实施例1中上机体的立体图；

图3是本发明实施例1中上机体的左视图；

图4是本发明实施例1中下机体的立体图；

图5是本发明实施例2中上机体的立体图；

图6是本发明实施例2中上机体的立体图；

图7是本发明与液体供给箱的连接示意图；

图8是本发明的控制电路原理图。

图中：1.操作显示模块；

2.悬臂；2-1.同步带；2-2.出水口模组；2-3.同步带轮；2-4.同步带轮；2-5.外端固定支架；2-6.导轨；2-7.第一电机；2-8.内端固定支架；

3.水管；

4.角度调整关节；4-1.支座；4-2.第二电机；4-3.被动齿轮；4-4.主动齿轮；4-5.安装板；4-6.第一轴承；4-7.螺钉；4-8.减速器；4-9.万向节；

5.第一立柱；

6.第三驱动模组；6-1.第三电机；6-2.减速器；6-3.第二轴承；6-4.卡环；

7.线性模组；7-1.第二立柱；7-2.丝杠；7-3.第四电机；7-4.支架；7-5.滑块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图1、图2、图3所示为本发明实施例1，在该实施例中，一种液体输出设备，包括上机体和下机体，上机体包括第一立柱5和悬臂2，第一立柱5和悬臂2通过角度调整关节4连接组合；悬臂2上设置第一驱动模组和出水口模组2-2，第一驱动模组驱动出水口模组2-2沿悬臂2的长度方向移动；角度调整关节4设置有第二驱动模组，第二驱动模组驱动悬臂2旋转，使悬臂2在水平与竖直位置之间转换；下机体设置有第三驱动模组6，第三驱动模组6通过第一立柱5支撑上机体，第三驱动模组6驱动上机体围绕第一立柱5的轴线旋转。

在悬臂2调整至竖直位置之后，上机体就可以进行升降操作了，该升降可以手动进行，也可以通过驱动装置自动进行。

第一驱动模组包括第一电机2-7，悬臂2包括外端固定支架2-5、内端固定支架2-8和中间连接的导轨2-6，出水口模组2-2在导轨2-6上滑动，内端固定支架2-8上设置第一电机2-7，第一电机2-7通过同步驱动机构驱动出水口模组2-2沿导轨2-6往复滑动，内端固定支架2-8安装固定在角度调整关节4上，第二驱动模组提供转矩传递至内端固定支架2-8。优选的，第一电机2-7采用步进电机，有利于控制出水口模组2-2的移动距离。

在本实施例中，如图2所示，同步驱动机构包括同步带轮2-3、同步带轮2-4，分别设置在第一电机2-7输出轴和外端固定支架2-5上，同步带轮上安装有同步带2-1，同步带2-1和出水口模组2-2连接，同步带2-1可以带动出水口模组2-2往复滑动。

如图3所示，角度调整关节4包括安装板4-5，安装板4-5是与水平面(图3中的x-y平面)夹角呈135度的倾斜面板；第二驱动模组包括第二电机4-2以及安装板4-5上设置的第一轴承4-6，第一轴承4-6的定子与安装板4-5固定连接，第一轴承4-6的转子上端连接悬臂2的内端固定支架2-8，下端通过传动机构连接第二电机4-2的输出轴。第一轴承4-6的转子带有中心孔，水管3穿过第一轴承4-6的转子中心孔，进入悬臂2内的安装位置。

该传动机构包括主动齿轮4-4和被动齿轮4-3，主动齿轮4-4安装在第二电机4-2的输出轴端，并且偏离安装板4-5的中心位置，为水管3留出安装空间，被动齿轮4-3安装在第一轴承4-6的转子下端，主动齿轮4-4的齿数少于被动齿轮4-3。该传动机构也可以起到减速的作用。

优选地，第二电机4-2采用步进电机，有利于控制悬臂2的转动角度。第一轴承4-6优选采用交叉滚子轴承。

安装板4-5下方设置有支座4-1，支座4-1设置有与安装板4-5平行的安装面板，第二电机4-2安装固定在支座4-1内；安装板4-5通过支座4-1的安装面板固定，或者液体输出设备设置有外壳，安装板4-5通过该外壳固定。水管3需要穿过支座4-1的安装面板之后进入第一轴承4-6的转子中心孔。

如图2、图8所示，外端固定支架2-5的外侧设置有操作显示模块1，操作显示模块1中设置有控制单元，出水口模组2-2包括出水口和图像识别模块，出水口和图像识别模块均朝向下方，出水口连接有水管3，水管3连接液体供给箱。水管3在悬臂2内的长度相对于导轨2-6有冗余，且在布置时，水管3先向外端固定支架2-5方向延伸，再折返至内端固定支架2-8，当出水口移动时，水管3有足够的变化长度。

液体供给箱的结构参考图7。

在本实施例中，图像识别模块采用摄像头，采集接水容器的图像，并将该图像反馈至控制单元，控制单元根据该图像计算包含接水容器的坐标参数的位置信息，并根据该位置信息控制第一驱动模组、第三驱动模组的动作，调整出水口的水平位置，使其对准下方的接水容器。

操作显示模块1中设置有显示屏、用户输入装置、呼吸灯和无线通讯模块，通过无线通讯模块与外界移动控制设备建立控制信号连接。无线通讯模块采用蓝牙模块或无线网卡。操作显示模块1可以设置触摸屏，同时具备了显示屏和用户输入装置的功能，方便控制操作。

外界移动控制设备，可以是手机、平板电脑、智能穿戴设备等，通过蓝牙或者无线局域网与操作显示模块1建立连接，实现无线控制。

悬臂2旋转至竖直位置后(与第一立柱5平行)，液体输出设备处于休眠状态，呼吸灯启动；悬臂2旋转至水平位置后(与第一立柱5垂直)，液体输出设备进行出液(冲水)，出液结束后处于待机状态，呼吸灯启动。

下机体还包括与第一立柱5的轴线同向的线性模组7，线性模组7驱动上机体升降。

如图1、图4所示，线性模组7包括竖直布置的第二立柱7-1，第二立柱7-1一侧安装有与其平行的丝杠7-2，丝杠7-2下端连接有第四电机7-3，丝杠7-2上设置有滑块7-5，丝杠7-2旋转驱动滑块7-5上下移动，相应地滑块7-5中需要设置螺纹或者安装一个螺母；滑块7-5上设置有支架7-4，第三驱动模组6安装固定在支架7-4上。需要收回上机体时，启动第四电机7-3通过丝杠驱动滑块7-5上下移动，从而带动上机体升降。

支架7-4是一个三角形的结构，可以提高支撑强度，其中一直角边用于安装第三驱动模组6，另一直角边与滑块7-5固定，例如可以通过螺栓连接组合。

第三驱动模组6包括第三电机6-1以及支架7-4上设置的第二轴承6-3，第二轴承6-3的定子与支架7-4安装固定，第二轴承6-3的转子上端连接第一立柱5，下端连接第三电机6-1的输出轴。优选的，第三电机6-1和第二轴承6-3的转子之间设置有减速器6-2，第二轴承6-3优选采用交叉滚子轴承。

优选的，第三电机6-1采用步进电机，有利于控制第一立柱5的转动角度。

第一立柱5上穿套有卡环6-4，卡环6-4与第一立柱5外壁之间预留间隙，卡环6-4与吧台的台面安装固定，悬臂2调整至竖直位置后，上机体可从卡环6-4中穿过，实现收回上机体。

当液体输出设备工作时，上机体位于吧台的台面以上，下机体位于吧台的台面以下，下机体可以和液体供给箱安装组合在一起。

本实施例中的液体输出设备，在接通电源后进入两种之一的休眠状态(休眠状态1：上机体隐藏在吧台的台面下方，操作显示模块显示l ogo呼吸灯状态；休眠状态2：上机体竖直立在台面上，操作显示模块显示l ogo呼吸灯状态)，用户可以通过触碰操作显示模块上的任一按键唤醒设备，使其进入待机状态(待机状态：上机体变形成为倒L型)，通过触碰操作显示端的选择按钮和确定按钮使设备进入自动搜索目标状态，当自动搜索目标成功后，设备进入工作状态。

设备在工作结束之后，回到待机状态。触碰返回键后可以回到休眠状态。以上操作均可以通过手机端的应用程序实现控制，同时手机端的应用程序能对设备的出液速度、出液量、出液温度、出液轨迹进行编辑。

实施例2

如图5、图6所示为本发明实施例2，在本实施例中，与实施例1不同的是，第二电机4-2安装固定在支座4-1内，第二电机4-2上端设置有减速器4-8，减速器4-8通过万向节4-9连接传动机构，万向节4-9包括主动叉和从动叉，主动叉连接减速器4-8的输出轴，从动叉垂直支座4-1的安装面板安装，连接传动机构中的主动齿轮4-4。

从动叉穿过了支座4-1的安装面板，在该位置需要安装一个轴承。

或者该位置设置一根轴，该轴垂直支座4-1的安装面板安装。从动叉连接该轴的下端，主动齿轮4-4安装在该轴的上端，在该位置也需要安装一个轴承。

减速器4-8对第二电机4-2输出的转速进行调整，万向节4-9将调整后的转矩方向转换成垂直于安装板4-5的方向，并通过传动机构向悬臂2输出。

其他结构与实施例1相同，在此不再重复描述。

采用上述设计，能够避免倾斜安装第二电机4-2占用的横向尺寸过大，影响上机体的升降。

实施例3

在本实施例中，与实施例1不同的是，同步驱动机构包括两个同步链轮、同步链轮分别设置在第一电机输出轴和外端固定支架上，同步链轮上安装有传动链，传动链和出水口模组连接。

第一立柱、第二立柱的截面可以是矩形、圆形、椭圆等多种形状。

其他结构与实施例1相同，在此不再重复描述。

实施例4

在本实施例中，一种液体输出控制方法，设置如实施例1、2或3中所述的液体输出设备，液体输出设备收到出液(冲水)控制指令后，根据自身的状态有选择性的启动第一驱动模组、第二驱动模组、第三驱动模组和/或线性模组，从而自动调整出水口模组的位置。

液体输出设备的状态是指液体输出设备处于实施例1中所描述的休眠或待机等状态。调整出水口模组的位置，包括了折叠、收纳、寻找接水容器、模仿出液轨迹等多种操作，都可以看成是对出水口模组位置的调整。

液体输出设备在悬臂外端设置有操作显示模块，出液控制指令通过操作显示模块向液体输出设备发出，通过操作显示模块进行出液控制指令编辑。

操作显示模块中设置有无线通讯模块，通过无线通讯模块与外界移动控制设备建立控制信号连接。

所以，出液控制指令还可以通过移动控制设备端的应用程序发出，经无线通讯模块发送至操作显示模块，通过应用程序进行出液控制指令编辑。

出液控制指令包含出液速度、角度、液量、温度、出液轨迹，应用程序可以采用APP。在实现对出水的物理性状进行控制的同时，还对出液轨迹进行控制，即控制单元根据获取到的出液轨迹，换算成对应的坐标参数，生成相应的用于控制第一驱动模组、第三驱动模组和线性模组的控制指令。例如在水平面(图3中的x-y平面)中的运动，通过控制第一电机2-7和第三电机6-1实现，在z轴中的升降通过控制第四电机7-3实现。通过悬臂2、第一立柱5、线性模组7的运动组合，让出水口按照内螺旋、外螺旋、圆形等曲线轨迹出液，执行手冲咖啡模拟动作。

如图7所示，液体供给箱包括冷水箱和热水箱，冷水箱和热水箱均设置有水泵，冷水箱和热水箱的出水管连接至混水器，混水器连接至出水口模组，通过APP可进行出液速度、出液量、出液温度、出液轨迹的编辑。

关于应用程序的设计，可以参考中国发明专利“一种咖啡冲泡自动实现系统和方法”(CN105768884A)中的“一种咖啡冲泡自动实现方法”部分内容。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。