一种智能送货机器人的制作方法

本发明涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种智能送货机器人。

背景技术：

目前，快递员将快递送至小区时，一般会放在小区的快递投放点或者小区内的快递柜里，而上班人员一般都要在下午下班后才能取走快递。因此，无论是快递投放点还是快递柜都可能会存在快递爆满的情况，而当快递柜放满后，也只能将多余的快递放在快递投放点，这也无疑加重了小区内快递投放点的负担。而且，有的快递投放点会将多余的快递放在门口位置，不仅加重了快递员的监管负担，还可能存在快递丢失的情况。因此，急需一种能够自动送货上门的智能机器人。

现有的送货机器人的柜门处大多采用电控锁的方式将柜门锁住，并通过控制器对柜门进行分别控制，从而控制单个柜门的启闭。但是，采用电控锁自动控制的方式不仅对控制器的要求很高，而且，电控锁一旦损坏，就无法对柜门锁住，可能存在柜体内快递丢失的情况。并且，小区内不同年龄段的小孩较多，处于对事物的好奇，可能存在推拉柜门的情况，这更容易导致柜门上的电控锁失灵。

而且，现有的送货机器人在送货上门后，需要收货人进行人脸识别或二维码验证识别后才能打开柜门取走快递。但是，小区内的住户一般情况下是白天上班，也只有晚上才在家。所以，这种送货方式也并不能缓解快递投放点的压力。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能送货机器人，解决了现有技术中电控锁失灵后无法再进行投放快递的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种智能送货机器人，包括柜体、纵向设置在柜体内的隔板和横向设置在柜体与隔板之间的底板和设置在柜体对应两侧的若干个柜门，所述柜体内设置有相互平行的背板，所述底板与柜门相对应的一侧与背板固定，在两个所述背板之间、位于所述底板的下方设置有支撑板，所述底板上设置有货物输送板，所述货物输送板底部的中位线上开设有一端开口的条形槽，所述条形槽的开口处朝向所述背板，所述条形槽的其中一个侧壁上设置有齿条；

靠近所述柜门的底板上通过轴承固定有转轴，所述转轴的另一端固定有齿轮，所述齿轮与底板之间的所述转轴上固定有槽轮，所述齿轮与齿条啮合，所述槽轮上套设有传动带，所述传动带穿过背板连接有第一电机，所述第一电机分别与控制器电性连接，所述货物输送板靠近柜门铰接处的一侧设置有固定块，所述固定块的端面上铰接有滑块，所述滑块位于横向设置在柜门上的滑道内。

优选的，所述货物输送板上、位于所述条形槽的上方横向设置有一侧开口限位槽，所述限位槽的开口处朝向所述背板，所述背板上固定有与所述限位槽相适配、且插入到限位槽内的限位板。

优选的，所述货物输送板的底部与条形槽相平行的两侧分别固定有导向板，所述导向板的底部设置有导向槽，所述底板上、与导向板相对应的位置上设置有若干个滚珠，所述滚珠部分置于导向槽内。

优选的，所述滑块上、位于滑块与固定块铰接处的侧壁上设置有挡板，所述挡板设置在远离所述柜门铰接处，所述挡板与货物输送板相对垂直。

优选的，所述柜体的顶部转动设置有基台，所述基台的侧壁上设置有固定座，所述固定座上转动设置有转动轴，所述转动轴的一端伸出所述固定座外并固定有第二电机，所述第二电机与控制器电性连接；

所述基台的侧壁上、与所述柜门同侧的位置上设置有若干个货物抓取装置，所述抓取装置包括伸缩组件和与伸缩机构铰接的活动杆，所述伸缩组件与转动轴固定连接，所述伸缩组件和活动杆上分别通过耳座铰接第一伸缩机构的两端，所述第一伸缩机构驱动活动杆转动时，朝向所述伸缩组件左侧或右侧转动。

优选的，所述伸缩组件包括和转动轴固定连接的套筒和设置在套筒下方的固定杆，所述套筒的顶部设置有第二伸缩机构，所述第二伸缩机构的输出端穿过所述套筒的顶部与所述固定杆的顶端固定，所述套筒的底部固定有伸缩套，所述固定杆的顶部伸进所述伸缩套内，所述第一伸缩机构铰接在所述固定杆和活动杆上。

优选的，所述活动杆的另一端设置有抓取货物的机械爪，所述机械爪包括内部中空的壳体，所述壳体的内底部设置有第三电机，所述第三电机的输出杆上固定有丝杆，所述丝杆上套设有丝母，所述丝母顶端外侧套设有环形筒，所述环形筒内设置有顶部开口的负压腔，所述环形筒的顶部设置有环形罩，所述负压腔位于所述环形罩内，所述环形筒的底部设置有与所述负压腔相通的通道，所述通道的底部设置有负压管，所述负压管的另一端连接有负压泵，所述壳体的顶部中心处设置有供环形罩穿过的第一通孔。

优选的，所述壳体内横向设置有支撑垫板，所述支撑垫板的中心处设置有供丝杆、丝母和环形筒穿过的第二通孔，所述第二通孔的内壁上对称设置有顶部开口的条形凹槽，所述环形筒的外侧壁上、靠近其底部对称设置有导向柱，所述导向柱伸进所述条形凹槽内。

优选的，所述支撑垫板上、围绕第二通孔均布有若干个条形通孔，所述条形通孔长度方向上的两侧壁上开设有滑槽，所述壳体的顶部开设有与条形通孔相对应的第三通孔，所述壳体内设置有夹爪，所述夹爪依次穿过条形通孔和第三通孔伸出壳体外，所述夹爪的侧壁上对称设置有支撑块，所述支撑块伸进所述滑槽内，位于所述环形筒的下方、所述丝杆的侧壁上设置有与所述夹爪数量相同的呈螺旋状的导向片，所述夹爪的侧壁上套设有轴承，所述轴承与导向片接触，所述夹爪的侧壁与壳体的内壁之间固定有弹性件。

优选的，所述夹爪的底部和丝杆上均套设有导线轮，所述导线轮位于同一水平面上，所述夹爪上的导向轮上固定有绳子，所述绳子的另一端缠绕在丝杆上的导线轮上，所述弹性件位于支撑垫板和壳体内顶部之间与条形通孔相对应；当夹爪未张开时，所述绳子完全缠绕在丝杆的导线轮上将夹爪拉紧。

本发明具备以下有益效果：

本发明通过将货物输送板和柜门设置成联动的方式，来实现柜门的启闭，有效的避免了现有技术中电控锁坏掉后无法存放货物的问题。整个过程通过设置在货物输送板底部的条形槽，设置在条形槽内的齿轮、设置在底板上的齿轮以及控制齿轮转动的第一电机实现，而货物输送板在柜体内进出的过程中，则控制柜门的启闭，具体是通过设置在货物输送板侧壁上的固定块和与固定块铰接的滑块，以及开设在柜门上的滑道实现，通过t型的滑道避免滑块脱离滑道，最终通过货物输送板来实现柜门的启闭，无需使用电控锁，而控制器也减少了对电控锁的控制，控制起来更加简便。而且，本发明采用负压吸附和夹爪夹取的方式对货物进行双重固定，增加了货物在夹取过程中的稳定性，

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中a-a向视图；

图3为土2中b-b向视图；

图4为图3中a局部放大图；

图5为柜门闭合时固定块和滑块与柜门之间的状态图

图6为底板将柜门顶开后固定块和滑块与柜门之间的状态图；

图7为货物输送板结构示意图

图8为伸缩组件结构示意图；

图9为图1中截掉支撑杆的俯视图；

图10为机器人不工作时的收纳图；

图11为机械爪结构示意图；

图12为图11中b局部放大图；

图13为图11中c-c向视图；

图14为丝母与导向片的连接结构示意图；

图15为支撑垫板在壳体内的结构示意图；

图16为第三电机驱动丝杆转动使环形罩伸出第一通孔的结构示意图；

图中：柜体1、隔板2、底板3、柜门4、背板5、支撑板6、货物输送板7、条形槽8、齿条9、齿轮10、传动带11、第一电机12、固定块13、滑块14、滑道15、限位槽16、限位板17、导向板18、导向槽19、挡板20、基台21、支撑杆22、摄像头23、显示器24、固定座25、第二电机26、活动杆27、第一伸缩机构28、套筒29、固定杆30、第二伸缩机构31、伸缩套32、壳体33、第三电机34、丝杆35、丝母36、环形筒37、负压腔38、环形罩39、负压管40、负压泵41、第一通孔42、支撑垫板43、第二通孔44、条形凹槽45、条形通孔46、滑槽47、第三通孔48、夹爪49、支撑块50、导向片51、轴承52、导线轮53、绳子54、弹性件55、第四电机56、直线轴承57、从动齿轮58、内齿圈59、收纳槽60、导向柱61。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

若未特别指明，实施举例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

参考图1-图16，本发明公开了一种智能送货机器人，包括柜体1、纵向设置在柜体1内的隔板2和横向设置在柜体1与隔板2之间的底板3和设置在柜体1对应两侧的若干个柜门4，隔板2和底板3交错设置，从而将柜体1内划分为若干个存放货物的区域，区域的大小根据隔板2与柜体1和/或隔板2之间的间距以及底板3与底板3和/或柜体1之间的间距进行调整即可。每个柜体1上的设置的货物的存放区域数量根据柜体1的大小进行常规设置即可，每个货物存放区域都安装有柜门4，在靠近柜门4一侧的上下两端均固定有门轴，在柜体1内壁和底板3上均开设有容纳门轴的凹槽，门轴置于凹槽内，从而使柜门4绕着门轴转动。为了更好的实施本发明，每一横排相邻两个柜门4呈相对的方向打开，以图1为例，横排的两个柜门4与柜体1的铰接位置在柜体1的侧边上。图1仅仅只是为了便于对本发明进行描述，每一横排设置有两个货物存放区域。因此，不难理解，每一横排的货物存放区域可以有若干个，最好的偶数个，以两个相对打开的柜门4为一组，每组之间设置货物抓取装置，所以抓取装置也就会有数个。

柜体1内设置有相互平行的背板5，底板3与柜门1相对应的一侧与背板5固定，隔板2可选择性穿过背板5，在两个背板5之间、位于底板3的下方设置有支撑板6，底板3上设置有货物输送板7，货物输送板7底部的中位线上开设有一端开口的条形槽8，条形槽8的开口处朝向背板5，条形槽8的其中一个侧壁上设置有齿条9。需要说明的是：柜体1的底部作为底板使用，在柜体1内部的最下方，设置一个高于柜体1内底部的支撑板6，而第一电机12则固定在该支撑板6的底部，具体参考图3所示。

为了驱动货物输送板7运动，靠近柜门1的底板3上通过轴承固定有转轴，即转轴的一端插入到底板3上，与底板3之间通过轴承固定，使得转轴能够在底板3上转动，转轴的另一端固定有齿轮10，齿轮10与底板3之间的转轴上固定有槽轮，齿轮10与齿条9啮合，齿轮10与条形槽8的另一侧相离。槽轮上套设有传动带11，传动带11穿过背板5连接有第一电机12，第一电机12置于支撑板6上，第一电机12为微型电机，在柜体1侧壁上设置有若干个散热孔，散热孔与两个背板5之间的区域相通。第一电机12分别与控制器电性连接，通过控制器控制每个第一电机12的启闭，从而控制该货物存放区域上柜门4的启闭。货物输送板7靠近柜门1铰接处的一侧设置有固定块13，固定块13的端面上铰接有滑块14，滑块14位于横向设置在柜门4上的滑道15内，滑道15的截面形状为横向设置的t型，滑块14和固定块13组合成的形状同样是横向设置的t型，滑块14位于t型滑道15的横部内，从而对滑块14进行限位，并能通过拉动固定块13使滑块14将打开的柜门4拉至关闭。需要说明的是：参考图5和图6所示，在柜门4的内侧壁上横向开设有滑道15，滑道15靠近柜门4与柜体1铰接处的一端为开口，当然滑道15的两端都可以设置成开口状。固定块13和滑块14之间的铰接可通过耳座和转轴之间的配合使滑块14能够在固定块13上转动。当第一电机12启动，齿轮10转动驱动货物输送板7朝向柜门4外运动，此时，货物输送板7、固定块13将柜门4顶开，直至柜门4完全打开，滑块14在滑道15内行进，直至货物输送板7大部分伸出柜体1外，从而在货物输送板7上存放或拿取货物。然后第一电机12反转，货物输送板7复位，滑块14拉动柜门4至复位。

进一步的，为了增加货物输送板7在柜体1内进出的稳定性，在货物输送板7上、位于条形槽8的上方横向设置有一侧开口限位槽16，限位槽16的开口处朝向背板5，限位槽16和条形槽8开口的方向一致，背板5上固定有与限位槽16相适配、且插入到限位槽16内的限位板17，当货物输送板7进行到极限时，限位板17不脱离限位槽16。

进一步的，为了减小货物输送板7在行进时与底板3之间的摩擦力，从而减轻第一电机12的负担，货物输送板7的底部与条形槽8相平行的两侧分别固定有导向板18，导向板18的长度小于等于货物输送板7的长度，导向板18的底部设置有导向槽19，导向槽19两端可开口可闭合，底板3上、与导向板18相对应的位置上设置有若干个滚珠，滚珠部分置于导向槽19内。当货物输送板7在底板3上移动时，滚珠的转动不仅使得货物输送板7便于移动，还减少了货物输送板7对底板3的摩擦损耗。

更进一步的，为了避免滑块14在固定块13上朝向如图5或6所示的相反的方向转动，在滑块14上、位于滑块14与固定块13铰接处的侧壁上设置有挡板20，挡板20设置在远离柜门4铰接处，挡板20与货物输送板7相对垂直，从而挡住固定块13避免其朝相反的方向转动，使得柜门4打开失败。

更进一步的，本发明还公开了对货物输送板7上的货物进行抓取的货物抓取装置，抓取装置能够伸长至位于最下方的柜门4所对应的货物输送板7。具体为：在柜体1的顶部转动设置有基台21，基台21的顶部中心处设置有支撑杆22，支撑杆22的顶部设置有摄像头23，支撑杆22上设置有显示器24，摄像头23和显示器24分别与控制器电性连接。需要说明的是：在基台21的中心处设置有柱形通孔，在柱形通孔内设置有内齿圈59，支撑杆22穿过内齿圈59与柜体1的顶部固定，同时，在支撑杆22上套设有直线轴承57，直线轴承57的外圈固定有从动齿轮58，从动齿轮58与内齿圈59相啮合，从动齿轮58的高度等于直线轴承57的长度，并伸出基台21外。在支撑杆22的侧壁上固定有基板，基板的底部固定有第四电机56，第四电机56的输出轴的端部固定有驱动齿轮，驱动齿轮与从动齿轮58相啮合，从而通过第四电机56驱动基台21相对与柜体1转动。本发明将基台21设置成可转动的，主要是为了调整抓取装置与柜体1之间的位置，从而使抓取装置能够对货物输送板7上的货物进行抓取，避免抓取失败的情况，整个调整的过程属于微调，不会调节太大的角度，避免抓取装置与柜体1或柜门4或货物输送板7发生碰撞。

具体设置为：基台21的侧壁上设置有固定座25，固定座25上转动设置有转动轴，转动轴的一端伸出固定座25外并固定有第二电机26，第二电机26与控制器电性连接，通过第二电机26控制抓取装置转动。

基台21的侧壁上、与柜门4同侧的位置上设置有若干个货物抓取装置，抓取装置包括伸缩组件和与伸缩机构铰接的活动杆27，伸缩组件与转动轴固定连接，伸缩组件和活动杆27上分别通过耳座铰接第一伸缩机构28的两端，第一伸缩机构28驱动活动杆27转动时，朝向伸缩组件左侧或右侧转动，如图1所示的方位。

伸缩组件包括和转动轴固定连接的套筒29和设置在套筒29下方的固定杆30，套筒29的顶部设置有第二伸缩机构31，第二伸缩机构31的输出端穿过套筒29的顶部与固定杆30的顶端固定，套筒29的底部固定有伸缩套32，固定杆30的顶部伸进伸缩套32内，第一伸缩机构28铰接在固定杆30和活动杆27上。固定杆30的直径小于套筒29的直径，使固定杆30能够完全伸进套筒29内，而伸缩套32的设置主要是为了防尘以及避免第二伸缩机构31裸露在外。本发明中的第一伸缩机构28和第二伸缩机构31可以是电动推杆、气缸、液压推杆等能够实现伸缩功能的电气元件，均由控制器控制；同时，负压泵41和第三电机34也由控制器控制。

活动杆27的另一端设置有抓取货物的机械爪，机械爪包括内部中空的壳体33，壳体33上设置有散热孔，壳体33的内底部设置有第三电机34，第三电机34的输出杆上固定有丝杆35，丝杆35上套设有丝母36，丝母36顶端外侧套设有环形筒37，环形筒37内设置有顶部开口的负压腔38，环形筒37的顶部设置有环形罩39，负压腔38位于环形罩39内，环形筒37的底部设置有与负压腔38相通的通道，通道的底部设置有负压管40，负压管40的另一端连接有负压泵41，负压泵41设置在壳体33内，壳体33的顶部中心处设置有供环形罩39穿过的第一通孔42。

需要说明的是：为了增加环形罩39伸出第一通孔42的长度，环形筒37的顶部伸出丝母36的顶部。为了避免丝母36脱离丝杆35，在丝杆35的顶端固定有挡块。挡块的直径小于丝母36的外径、大于丝母36的内径。当第三电机34启动时，丝母36沿着丝杆35向上运动，直至固定在丝母35上的环形筒37带着环形罩39伸出第一通孔42外，环形罩39为橡胶材质。当负压泵41启动时，对负压腔38抽真空，进而对环形罩39抽真空，从而将货物吸在环形罩39上，然后通过控制第一伸缩机构28和第二伸缩机构31实现对货物的拿取。

进一步的，为了对环形筒37进行定位，避免环形筒37在使用的过程中晃动，在壳体33内横向设置有支撑垫板43，支撑垫板43的中心处设置有供丝杆35、丝母36和环形筒37穿过的第二通孔44，第二通孔44的孔径大于环形罩39的最大直径。第二通孔44的内壁上对称设置有顶部开口的条形凹槽45，环形筒37的外侧壁上、靠近其底部对称设置有导向柱61，导向柱61伸进条形凹槽45内。当然，条形凹槽45和导向柱61的数量根据实际需要设置即可。当环形罩39位于壳体33内时，导向柱61置于条形凹槽45的底部。当环形罩39向上运动时，导向柱61沿着条形凹槽45向上运动，从而保证环形筒37在向上运行时的稳定性。

更进一步的，为了对货物进行辅助夹取，在支撑垫板43上、围绕第二通孔44均布有若干个条形通孔46，条形通孔46长度方向上的两侧壁上横向开设有相对称的滑槽47，壳体33的顶部开设有与条形通孔46相对应的第三通孔48，即条形通孔46和第三通孔48优选为呈上下对称的状态、且大小相同。壳体33内设置有依次穿过条形通孔46和第三通孔48并伸出壳体33外的夹爪49。位于壳体33内的夹爪49的侧壁上对称设置有支撑块50，支撑块50伸进滑槽47内，使夹爪49能够沿着条形通孔46往复运动。位于环形筒37的下方、丝杆35的侧壁上设置有与夹爪49数量相同的呈螺旋状的导向片51，夹爪49的侧壁上套设有轴承52，轴承52与导向片51接触，夹爪49的侧壁与壳体33的内壁之间固定有弹性件55，弹性件55可以是弹簧等具有弹性的部件，弹性件55只要是在夹爪49张开后，借助其反弹力使夹爪49复位。需要说明的是：当第三电机34驱动丝杆35转动的过程中，导向片51也随之转动，而轴承52以及固定在其内圈中的夹爪49在导向片51对轴承52的推力作用下沿着条形通孔46运动，在导向片51转动的过程中，轴承52的外壁始终与导向片51接触，并且与导向片51的弧形凸面接触，从而使壳体33上的数个夹爪49同时张开，在这个过程中，环形罩39已经伸出了第一通孔42外，可以启动负压泵41对货物进行吸附。这里应该理解的是：负压管40为伸缩软管，可以沿着支撑垫板43的底部用卡扣固定，当丝母36向上运行时，向上运行的距离在负压管40可接受的范围内。

进一步的，为了增加夹爪49在运行时以及夹取货物时的稳定性，在夹爪49的底部或靠近底部的位置和丝杆35上均套设有导线轮53，导线轮53位于同一水平面上，夹爪49上的导向轮上固定有绳子54，绳子54的另一端缠绕在丝杆35上的导线轮上，弹性件55位于支撑垫板43和壳体33内顶部之间与条形通孔46相对应；当夹爪49未张开时，绳子54完全缠绕在丝杆35的导线轮上将夹爪49拉紧，也进一步的增加夹爪49夹取货物的稳定性，避免货物将夹爪49撑开而使其掉落。随着丝杆35的转动，绳子54从丝杆35的导线轮53上退出，从而使夹爪49运动。

更进一步的，夹爪49包括固定部和活动部，固定部从壳体33内伸出壳体33外、且伸出壳体33外的部分朝向远离壳体33中心弯折，活动部通过转轴的方式与位于壳体33外的固定部的端部铰接，在转轴上套设有至少一个扭簧，扭簧的两端分别抵在固定部和活动部上，在夹爪49未抓取货物时，活动部朝向壳体33的中心处倾斜，当夹取货物时，活动部被撑开，在扭簧的作用下，活动部紧贴货物，使夹爪49夹取更稳。同时，在活动部朝向壳体33中心的侧壁上设置有若干个防滑的橡胶凸起，放置货物掉落。

在使用本发明时，需要事先将小区的路线图和楼层的房号分布图等信息输入控制器中的软件系统中，同时，在每个房屋门口安装一个货物收纳箱，箱内有重力传感器，箱外有一个小型的控制器，。该货物收纳箱采用电控锁，从户主屋内供电，在没有货物时不上锁，有货物时通过检测的重力信号控制电控锁锁住收纳箱。货物收纳箱需要进行编号，在购买物品的时候需要填写货物收纳箱的编号。当快递存放点的人员对快递进行扫码后，扫码后的信息则直接传输至控制器中，控制器根据人为设置的货物大小的分类，控制第一电机12打开柜门4，将货物放置在货物输送板7上后，位于货物输送板7上的重力传感器检测到重力信号后传输给控制器，控制器控制该货物存放区域上的第一电机12将货物输送板7复位，如此往复，直至柜体1内都装满了货物。然后，控制器根据货物收纳箱的编号查询当前楼层的房号分布图和路线图，在到达楼层后，根据房号分布图、路线图，通过摄像头进行定位，找到与收件房号相应的房号以及对应的货物收纳箱。随后，启动对应的第一电机12，将货物通过货物输送板7从柜体1中输送出来，再通过机械爪对货物进行抓取，将货物放至收纳箱内，机械爪具体的操作过程上面已经叙述，不再重复。当柜门4复位后，控制器将快递投放成功的信息发送至收货人的手机。对于上述所说的一些功能所需要的零部件或控制模块都属于现有技术，就不再叙述。

另外，驱动本发明柜体1的行走是通过设置在柜体1底部的行走驱动装置控制，以及按电梯按楼层号都属于现已公开的技术，不再叙述。具体可参考中国专利申请号为201611193303.5的发明专利。

参考图10所示，当机器人不工作时，机械爪收纳在与基台21平行的位置，而在基台21上设置有收纳槽60。当机械爪转动后，第二伸缩机构31置于收纳槽60内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。