CN112690733A - 碗碟清洗机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碗碟清洗机，碗碟清洗机利用摄像头拍摄碗碟的图像数据；位置计算单元基于图像数据计算得到待清洗碗碟位置数据；基于位置数据，抓取控制单元控制真空吸嘴抓取待清洗碗碟以送达刷洗机构，刷洗控制单元其连接位置计算单元、水泵、涡轮和刷头，刷洗控制单元控制刷头清洗碗碟，清洗完毕后，真空吸嘴抓取并叠放碗碟。碗碟清洗机模仿人工摩擦清洗餐具的过程，电机带动刷子转动，可以快速高效使碗上附着物与碗脱离，可实现叠放的不同尺寸碗碟的绿色快速清洁。

Description

碗碟清洗机

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，特别是一种碗碟清洗机。

背景技术

洗碗作为一种单调的重复性劳动，费时又费力，它降低了做饭的趣味性，增加了家庭矛盾。随着技术发展，家用器具越来越智能化，家用洗碗机的发明大大减轻了人们的家务负担，但在中国普及率目前较低。

目前家用洗碗机一般按洗涤形式的不同分类，可分为喷嘴式洗碗机、水流式洗碗机、叶轮式洗碗机、超声波洗碗机等几大类型。

1)喷嘴式洗碗机。这种洗碗机又称之为淋浴式洗碗机，其结构又可分为上下回转喷嘴式、下喷嘴式、下喷嘴反射式、塔喷嘴式、多孔管式、雨弹头式、旋转汽缸式等不同结构。仅管结构略有差异，但其工作特点均是以水喷溅状的洗涤淋浴方法，即利用压力喷嘴将水柱喷射到不同的侧面和方位角度，充分洗涤机槽架上的器皿物具。

2)水流式洗碗机。水流式洗碗机具有与普通的波轮洗衣机基本相同的工作原理，不同的是洗碗机的机槽架下面装有波轮，波轮连接壳体下方的电动机。当洗碗机启动后，电动机带动波轮盘高速运转，从而使机槽内的洗涤水旋转滚溅，以达到洗净的目的。

3)叶轮式洗碗机。它在其机槽架的下部设有叶轮，叶轮与电动机相连，工作时，电动机带动叶轮作高速旋转，并将机槽内的洗涤水朝上随叶轮片飞溅，以达到清洗的目的。

4)超声波洗碗机。其特点是，在机体的底部和侧面设计装有振动元器件，这种独特的振动元件在洗碗机工作时，可发生10～50kHz的超声波频率，经过超声波与水的合力作用，达到清洗处理目的。由于这种洗碗机工作噪声微弱，而且能有效地节水省电，但是成本高导致普及率较低。

不管是喷嘴式洗碗机、水流式洗碗机、叶轮式洗碗机、超声波洗碗机在清洗时，都是以水作为清洗媒介，以水压为清洗动力，使用过程中用水量大，水的利用率不足，造成浪费。它们必需使用洗碗机专用洗涤剂，专用洗涤剂的使用不仅会增加家庭的财政负担，而且对环境也会造成污染，增加环境负担，同时这些洗碗机都有电机和水泵，因此会产生很大的噪声，但超声波洗碗机则存在价格高昂的问题难以普及。

因此，针对目前洗碗机难被接受、用水量大、需要专用洗涤剂等问题。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的用水量大、需要专用洗涤剂等问题，本发明提出一种碗碟清洗机，模仿人工摩擦清洗餐具的过程，电机带动刷子转动，可以快速高效使碗上附着物与碗脱离，具有独特的自适应设计，可实现叠放的不同尺寸碗碟的绿色快速清洁。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，碗碟清洗机包括，

摄像头，其拍摄碗碟的图像数据；

位置计算单元，其基于所述图像数据计算得到待清洗碗碟位置数据；

抓取机构，其连接所述位置计算单元，所述抓取机构包括，

第一圆盘，其使设在第一圆盘和第二圆盘之间的轴承具有一个自由度，以绕轴心转动，

第二圆盘，其可转动地同心布置于第一圆盘中，

第一舵机，其连接所述第二圆盘以可控地驱动所述第二圆盘转动，

第一支架，其设在所述第二圆盘上，

第二支架，其枢转连接所述第一支架，

第二舵机，其连接所述第二支架以可控地驱动所述第二支架转动，

连接臂，其枢转连接所述第二支架，

第三舵机，其连接所述连接臂以可控地驱动所述连接臂转动，

真空吸嘴，其设在所述连接臂，

气泵，其连接所述真空吸嘴以提供预定吸力，

抓取控制单元，其连接所述计算单元、第一舵机、第二舵机、第三舵机和气泵，基于所述待清洗碗碟位置数据，抓取控制单元控制所述真空吸嘴抓取待清洗碗碟以送达刷洗机构，

刷洗机构包括，

涡轮，其设在所述网孔板一侧，

外套轴，其为中空结构，所述外套轴连接涡轮以转动，

水咀接头，其一端连接水泵，另一端连接所述外套轴以形成水流通道，

刷头，其设在所述网孔板另一侧，所述刷头连接所述外套轴以转动地喷水，

刷洗控制单元，其连接所述位置计算单元、水泵，涡轮和刷头，刷洗控制单元控制所述刷头清洗碗碟，清洗完毕后，所述真空吸嘴抓取并叠放碗碟。

所述的碗碟清洗机中，所述碗碟清洗机包括框架，所述抓取机构和刷洗机构固定于所述框架中。

所述的碗碟清洗机中，所述框架包括用于定位待清洗碗碟的定位机构，定位机构包括，

基座，其支承于网孔板，所述基座具有容纳碗碟的中空结构，

多个爪头，其分别设在基座周缘以固定碗碟。

所述的碗碟清洗机中，所述框架包括盖板机构，所述盖板机构包括盖板以及驱动盖板开闭的直线模组，所述盖板设在所述基座上方。

所述的碗碟清洗机中，主动导引板通过螺纹安装在直线模组上，盖板通过钢丝绳与主动导引板连接，当直线模组上下直线运动时，带动盖板打开和关闭。

所述的碗碟清洗机中，所述框架包括电控区，其包括连接位置计算单元、直线模组、抓取控制单元和刷洗控制单元的处理单元，其通过限位开关控制所述直线模组、抓取控制单元和刷洗控制单元的工作时序。

所述的碗碟清洗机中，所述位置计算单元基于所述图像数据计算得到碗碟的中心点位置。

所述的碗碟清洗机中，所述真空吸嘴可移动地设在所述连接臂。

所述的碗碟清洗机中，所述框架包括设在所述定位机构下方的排污区。

所述的碗碟清洗机中，所述位置计算单元包括高斯滤波模块和用于边缘检测的Roberts算子模块。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明具有将堆叠的碗碟分离和将清洗后碗碟叠在一起的功能，省略了其他洗碗机需要人们摆放碗碟的步骤，更加智能化；实现将碗碟逐一清洗的功能，碗碟较少时运行时间更短，同时也可以满足清洗大量碗碟的要求，另外，这种运作方式使每个碗碟得到充分的清洗，解决了主流洗碗机上层碗碟残渣掉入下层使下层碗碟清洗不干净、摆放在边缘的碗碟清洗不干净、深汤碗占空间较大的问题；采用刷洗的方式，模仿人类手洗，视觉上更易于被人们接受，同时更节约水资源；采用独特的设计实现对碗碟尺寸的自适应，多种尺寸的碗碟均可清洗，解决了传统洗碗机由于碗碟尺寸导致的空间浪费问题。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是一种智能碗碟清洗机的总体结构示意图；

图2是一种智能碗碟清洗机框架部分结构示意图；

图3是一种智能碗碟清洗机盖板部分结构示意图；

图4是一种智能碗碟清洗机定位机构结构示意图；

图5是一种智能碗碟清洗机刷洗机构结构示意图；

图6是一种智能碗碟清洗机抓取机构结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至图6更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，如图1至图4所示，碗碟清洗机包括，

摄像头，其拍摄碗碟的图像数据；

位置计算单元，其基于所述图像数据计算得到待清洗碗碟位置数据；

抓取机构，其连接所述位置计算单元，所述抓取机构包括，

第一圆盘710，其使其使设在第一圆盘710和第二圆盘711之间的轴承706具有一个自由度，以绕轴心转动，

第二圆盘711，其可转动地同心布置于第一圆盘710中，

第一舵机708，其连接所述第二圆盘711以可控地驱动所述第二圆盘711转动，

第一支架712，其设在所述第二圆盘711上，

第二支架714，其枢转连接所述第一支架712，

第二舵机705，其连接所述第二支架714以可控地驱动所述第二支架714转动，

连接臂701，其枢转连接所述第二支架714，

第三舵机717，其连接所述连接臂701以可控地驱动所述连接臂701转动，

真空吸嘴703，其设在所述连接臂701，

气泵，其连接所述真空吸嘴703以提供预定吸力，

抓取控制单元，其连接所述计算单元、第一舵机708、第二舵机705、第三舵机717和气泵，基于所述待清洗碗碟位置数据，抓取控制单元控制所述真空吸嘴703抓取待清洗碗碟以送达刷洗机构4，

刷洗机构4包括，

涡轮415，其设在所述网孔板709一侧，

外套轴406，其为中空结构，所述外套轴406连接涡轮415以转动，

水咀接头413，其一端连接水泵，另一端连接所述外套轴406以形成水流通道，

刷头，其设在所述网孔板709另一侧，所述刷头连接所述外套轴406以转动地喷水，

刷洗控制单元，其连接所述位置计算单元、水泵，涡轮415和刷头，刷洗控制单元控制所述刷头清洗碗碟，清洗完毕后，所述真空吸嘴703抓取并叠放碗碟。

本发明利用刷头清洗碗盘，模仿人工清洗碗盘，达到清洁效果，同时节省水资源。另外，刷洗全程自动化，极大增加使用便捷性。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述碗碟清洗机包括框架1，所述抓取机构7和刷洗机构4固定于所述框架1中。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述框架1包括用于定位待清洗碗碟的定位机构3，定位机构3包括，

基座302，其支承于网孔板709，所述基座302具有容纳碗碟的中空结构，

多个爪头304，其分别设在基座302周缘以固定碗碟。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述框架1包括盖板机构2，所述盖板机构2包括盖板201以及驱动盖板201开闭的直线模组202，所述盖板201设在所述基座302上方。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，主动导引板203通过螺纹安装在直线模组202上，盖板201通过钢丝绳204与主动导引板203连接，当直线模组202上下直线运动时，带动盖板201打开和关闭。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述框架1包括电控区6，其包括连接位置计算单元、直线模组202、抓取控制单元和刷洗控制单元的处理单元，其通过限位开关控制所述直线模组202、抓取控制单元和刷洗控制单元的工作时序。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述位置计算单元基于所述图像数据计算得到碗碟的中心点位置。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述真空吸嘴703可移动地设在所述连接臂701。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述框架1包括设在所述定位机构3下方的排污区5。

所述的碗碟清洗机的优选实施例中，所述位置计算单元包括高斯滤波模块和用于边缘检测的Roberts算子模块。

碗碟清洗机将各个功能区域划分成框架1、盖板机构2、定位机构3、刷洗机构4、抓取机构7、排水区5和电控区6，各功能区彼此相互配合，以完成清洗功能，实现高效和提高空间利用率。连接臂701在电机驱动下将末端的真空吸嘴703运动至视觉识别定位到的碗碟中心点，碗碟在气泵开启后由于真空吸嘴703产生负压被抓取，并在盖板201随着被电机驱动的主动导引板203滑动而开启后被连接臂701放置到刷洗机构4顶端，连接臂701离开后盖板201关闭，刷洗机构4在电机和水泵的共同作用下旋转喷水刷洗碗碟，刷洗结束后盖板201打开，连接臂701抓取碗碟并叠放，盖板201关闭，清洗完成。本发明提供的智能碗碟清洗机可满足对不同深度、不同直径的碗碟的清洗和叠放。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，碗碟清洗机各个功能区域划分成框架1、盖板机构2、定位机构3、刷洗机构4、抓取机构7、排水区5和电控区6。

框架1包括铝合金杆101，实现支撑作用，并将所述智能碗碟清洗机划分为不同的功能区。

盖板机构2包括：盖板201，实现隔离作用，以防清洗时水流溅出。直线模组202，在电机的驱动下将主动导引板203上下滑动，通过钢丝绳204实现盖板201的开合。

定位机构3包括：基座302，将定位机构与框架1固连，实现所述定位机构与框架1间的相对位置固定。爪头304与中间节301通过尼龙绳303与所述基座302相连，通过尼龙绳303可以牵引所述爪头304和中间节301，从而实现对碗碟的固定。

刷洗机构4包括：中轴喷水压盖401，用于将喷水口封顶，防止异物进入，同时使水流向四周扩散。网孔铝板，用于实现所述框架1和定位机构的连接，同时让多余的水流到排水区。衬底410，保护电机，隔绝水流。连接板405，同起缓冲作用的衬底410和网孔铝板404使用螺纹螺母连接固定，为减速电机支架411、刷底座412等提供支撑。外套轴406，其内部中空，可以导引水流。减速电机支架411，用于固定和支撑减速电机。刷底座412，为轴承提供支撑，同时与水咀接头413相连提供水流管道。涡轮415，与外套轴406固定，传递电机提供的力，实现旋转清洁。中心支撑轴416，上连中轴喷水压盖401，下接水咀接头413，实现支撑和导引水流作用。弹簧417，与大底板409和中底板408相连，可根据所需碗碟形状调节两底板位置，从而实现碗碟尺寸自适应的功能。轴承，为轴提供支撑作用，并使其能实现转动的效果。刷中座403、刷上座407实现支持和连接的作用。

排水区5：底部有排水孔，且排水孔位置为排水区的最低处，用后废水通过排水孔排出。

电控区6：控制所述智能碗碟清洗机的各个功能区，控制动作的同步或顺序执行，从而实现所述碗碟智能清洗机的功能。

抓取部分7包括：舵机，三个舵机共同作用可以实现连接臂701真空吸嘴703的四自由度运动。舵盘，用于座机和连接臂701的连接和动力传递。真空吸嘴703，是连接臂701上与气泵连接的部件，当气泵抽气，真空吸嘴703产生负压，可以实现对碗碟的抓取，当气泵停止工作，释放被抓取的碗碟。第一圆盘710，通过支架与下端的网孔铝板相连，提供对第二圆盘711和整个连接臂701的支撑。第二圆盘711，支撑上面的零部件，与第一圆盘710之间通过深沟球轴承706连接，以下端的舵机输出为动力，可实现连接臂701绕Z轴旋转。舵机圆盘，对下方舵机起支撑作用，同时中间有孔，可以将舵机输出端与第二圆盘711连接。长U支架、斜支架、连接臂701等起连接和支撑作用。进一步，第二舵机705两侧设有支架713。

在所述的智能碗碟清洗机中，所述刷洗机构4以质地相对较软的同为基本材料。

在所述的智能碗碟清洗机中，机械手和框架1以铝合金为基本材料。

打开开关，摄像头拍摄待洗区照片，利用高斯滤波和Roberts算子进行边缘检测，获得碗盘位置。连接臂701在电机驱动下将末端的真空吸嘴703运动至视觉识别定位到的碗碟中心点，气泵开启，真空吸嘴703产生吸力，碗碟被抓取。连接臂701带着碗碟移动到一定位置时限位开关被触动，盖板机构2的电机开始运行，在直线模组202的作用下主动导引板203滑动并通过钢丝绳204打开盖板201，碗碟被连接臂701抓取移动到刷洗机构4顶端，气泵关闭，碗碟被放下，连接臂701离开，盖板201关闭。由于独特的弹簧417设计，刷洗机构4可实现对碗碟尺寸的自适应，刷洗机构4电机开启使刷头转动，水泵开启有水流从刷洗机构4顶端喷出，实现对不同尺寸碗碟的旋转喷水刷洗。刷洗结束后盖板201打开，连接臂701抓取碗碟并将其叠放至已清洗区，盖板201关闭，清洗完成。

在一个实施例中，盖板机构2，主动导引板203通过螺纹安装在直线模组202上，盖板201通过钢丝绳204与主动导引板203连接，当直线模组202上下直线运动时，带动盖板201打开和关闭。所述定位机构3，中间节301、爪头304和基座302通过扭簧、螺杆和尼龙绳303连接，尼龙绳303固定在盖板底部，当盖板打开时通过尼龙绳303带动定位部分展开，盖板关闭时通过扭簧是定位部分闭合。

在一个实施例中，所述刷洗机构4，顶部中轴喷水压盖401与中心支撑轴416通过螺纹连接，将外轴套406刷上座407、中底板408、大底板409和弹簧417固定，实现碗碟大小自适应和喷水功能，通过刷中座403和412将轴承A402、轴承B414和中心支撑轴416固定，减小转动的阻力，通过连接板405将刷底座412固定，通过减速电机支架411固定电机，通过固定在外轴套406上的涡轮415传递动力。电控区位于碗碟抓取部分下部，包括单片机和PLC，PLC通过限位开关控制盖板部分2的直线模组202、刷洗部分4的电机、真空泵和水泵工作时序，单片机控制碗碟抓取部分7的碗碟位置视觉识别和碗碟抓取运动。

在一个实施例中，所述碗碟抓取部分7，通过摄像头拍摄碗碟照片，经数据处理获得碗碟位置，通过真空吸嘴703将碗碟抓取，再通过四自由度机械臂将碗碟转移。

在一个实施例中，抓取机构还设有第四舵机702。长U支架A704和长U支架B714平行布置形成第二支架，第一舵机708设在舵机圆盘707中，在一个实施例中，第二支架连接斜支架A715和斜支架B716构成的第四支架，在一个实施例中，连接臂经由多功能支架B718连接第四支架。可以理解的是，抓取机构可以实现多自由度的精确抓取。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种碗碟清洗机，其特征在于，其包括，

摄像头，其拍摄碗碟的图像数据；

位置计算单元，其基于所述图像数据计算得到待清洗碗碟位置数据；

抓取机构，其连接所述位置计算单元，所述抓取机构包括，

第一圆盘，其使设在第一圆盘和第二圆盘之间的轴承具有一个自由度，以绕轴心转动，

第二圆盘，其可转动地同心布置于第一圆盘中，

第一舵机，其连接所述第二圆盘以可控地驱动所述第二圆盘转动，

第一支架，其设在所述第二圆盘上，

第二支架，其枢转连接所述第一支架，

第二舵机，其连接所述第二支架以可控地驱动所述第二支架转动，

连接臂，其枢转连接所述第二支架，

第三舵机，其连接所述连接臂以可控地驱动所述连接臂转动，

真空吸嘴，其设在所述连接臂，

气泵，其连接所述真空吸嘴以提供预定吸力，

抓取控制单元，其连接所述计算单元、第一舵机、第二舵机、第三舵机和气泵，基于所述待清洗碗碟位置数据，抓取控制单元控制所述真空吸嘴抓取待清洗碗碟以送达刷洗机构，

刷洗机构包括，

涡轮，其设在所述网孔板一侧，

外套轴，其为中空结构，所述外套轴连接涡轮以转动，

水咀接头，其一端连接水泵，另一端连接所述外套轴以形成水流通道，

刷头，其设在所述网孔板另一侧，所述刷头连接所述外套轴以转动地喷水，

刷洗控制单元，其连接所述位置计算单元、水泵，涡轮和刷头，刷洗控制单元控制所述刷头清洗碗碟，清洗完毕后，所述真空吸嘴抓取并叠放碗碟。

2.根据权利要求1所述的碗碟清洗机，其中，优选的，所述碗碟清洗机包括框架，所述抓取机构和刷洗机构固定于所述框架中。

3.根据权利要求2所述的碗碟清洗机，其中，所述框架包括用于定位待清洗碗碟的定位机构，定位机构包括，

基座，其支承于网孔板，所述基座具有容纳碗碟的中空结构，

多个爪头，其分别设在基座周缘以固定碗碟。

4.根据权利要求3所述的碗碟清洗机，其中，所述框架包括盖板机构，所述盖板机构包括盖板以及驱动盖板开闭的直线模组，所述盖板设在所述基座上方。

5.根据权利要求4所述的碗碟清洗机，其中，主动导引板通过螺纹安装在直线模组上，盖板通过钢丝绳与主动导引板连接，当直线模组上下直线运动时，带动盖板打开和关闭。

6.根据权利要求5所述的碗碟清洗机，其中，所述框架包括电控区，其包括连接位置计算单元、直线模组、抓取控制单元和刷洗控制单元的处理单元，其通过限位开关控制所述直线模组、抓取控制单元和刷洗控制单元的工作时序。

7.根据权利要求1所述的碗碟清洗机，其中，所述位置计算单元基于所述图像数据计算得到碗碟的中心点位置。

8.根据权利要求1所述的碗碟清洗机，其中，所述真空吸嘴可移动地设在所述连接臂。

9.根据权利要求1所述的碗碟清洗机，其中，所述框架包括设在所述定位机构下方的排污区。

10.根据权利要求1所述的碗碟清洗机，其中，所述位置计算单元包括高斯滤波模块和用于边缘检测的Roberts算子模块。

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