一种奶茶机称重机械臂及称重方法

技术领域

本发明涉及食品制作领域，尤其涉及一种奶茶机称重机械臂及称重方法。

背景技术

现在奶茶店的奶茶制作多为人工操作，针对各种不同配比的奶茶都有各自不同的奶茶制作配方，所用配方的用料都进行了一定的规格的规定，也都相应的配有一定的量具用于称量规定重量的奶茶配料，人工测定所取配料是否符合配方规定，在实际操作过程中，人工量取的配料一般都有较大误差，所调制出来的同一款奶茶的味道也就每次都不一样，很难形成标准化的奶茶产品；而且人工操作成本比较高，出品速度更多的取决于人工的熟练程度，因此出品率无法保证，不符合当代人对奶茶制作的标准化和快速化的需求。

中国发明专利CN108800762B公开了一种物料水分检测装置及其控制方法、控制系统，本发明由物料水分控制系统和机械臂控制系统之间进行控制信号的交互，使机械臂控制系统控制机械臂装置执行相应操作。虽然该发明专利提出了用机械臂和重量控制相结合的方式来确定称重物的重量，但存在着机械设备所需空间大、称重的精确度不高等缺点，无法在无人奶茶机领域推广使用。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出的一种奶茶机称重机械臂及称重方法的技术方案可以有效解决奶茶制作过程中用料不准确、出品率低、人工成本高等问题。

本发明的技术方案是这样的：一种奶茶机称重机械臂，包括机械臂面板，机械臂面板前端耦合连接有仿生抓手，机械臂后端有固定连接有升降机构，所述升降机构与平移机构通过固定块连接，机械臂面板上还设置有旋转机构，带动机械臂面板进行全角度的旋转，其中，

所述机械臂面板前端耦合连接有仿生抓手，所述仿生转手由面板前端的抓手电机旋转带动抓手齿轮进行开合度的调节，所述抓手电机调节角度的精确度控制在1°范围之内，所述仿生抓手至少由两根仿生指组成完成抓取、放置等动作。

所述机械臂面板中部设置有一个称重计量模块，可对仿生抓手上抓取的质量做实时称重，并通过电连接将信息传输到中央控制系统，所述称重计量模块的计量精确度能控制在1克以内。

所述机械臂后端固定有旋转机构，旋转机构由旋转电机和旋转齿轮组成，可带动机械臂面板进行全角度的旋转，所述旋转电机固定连接在机械臂面板内部，所述面板上开设有小孔，有利于机械臂面板工作时散热。

所述的升降机构与机械臂面板通过支撑杆固定连接，支撑杆上端设置有托举平台，面板通过螺丝固定在托举平台上；所述升降机构由升降伺服电机、升降螺母座、升降丝杆组成，升降螺母座与支撑杆固定连接，升降伺服电机与升降丝杆连接，通过旋转控制升降丝杆在竖直方向上的升降运动，升降丝杆设置在升降螺母座内，从而带动升降螺母座控制支撑杆完成竖直方向的升降运动。

所述的支撑杆中部设置有固定块，固定块与平移机构滑动连接，所述平移机构由水平导轨和平移伺服电机构成，水平导轨通过传送带与固定块进行连接，平移伺服电机旋转带动传送带水平移动从而使固定块在水平导轨上完成平移运动，使得机械臂完成水平方向移动。

本发明还提出了一种奶茶称重计量方法，主要是通过机械臂面板上的称重计量模块对奶茶制作过程中添加配料的质量进行实时称重并将信息回传至中央控制系统，精确把控每次添加物料的质量，其称重步骤是这样的：

S1：根据不同奶茶成分，设定每次添加物料的质量，称之为基本量。

S2：第一次出料，中央控制系统会根据设定的基本量来控制相应的出料装置第一次出料，当第一次出料的质量接近设定的基本量时，第一次出料结束。

S3：中央控制系统计算第一次出料质量与设定的基本量之间的差距，将所差质量进行增量式补偿，所述增量式补偿是指将所差质量与设定的基本量进行计算比例，然后将计算所得比例结果乘以第一次出料质量得出第二次出料质量，中央控制系统会根据计算所得的第二次出料质量进行出料。

S4:第二次出料后，中央控制系统判断称重加料总质量是否与所设定的基本量的误差小于1克，如果小于1克则认定该添料步骤结束，如果大于1克则重复S3操作，直至误差小于1克。

根据以上发明内容可知，本发明相比于目前奶茶机所用的六轴机械臂，具有以下优点：

1.本发明的一种奶茶机称重机械臂由旋转机构、升降机构、平移机构三个主要运动机构组成，能单独灵活的完成奶茶制作过程中的各种动作，使得操作更加简便快捷，平均每完成一杯奶茶的制作时间仅需要1-2分钟。

2.本发明的机械臂面板上承载的称重计量模块可实时掌控添加物料的质量变化，与中央控制系统进行配合精确把控每次加料质量，使加料误差控制在1克范围之内，使奶茶制作更加口味统一标准。

3.本发明可单独安装在奶茶工作台上，占地面积小，可替代人工进行奶茶制作操作，减少人工成本，而且制作效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种奶茶机称重机械臂的整体结构图。

图2是本发明的一种奶茶机称重机械臂的剖视图。

图3是本发明的一种奶茶机称重机械臂的面板结构图。

图4是本发明的一种奶茶机称重机械臂的正视图。

图5是本发明的一种奶茶机称重机械臂的俯视图。

图6是本发明的一种奶茶称重计量方法的称重流程图。

其中1-仿生抓手，2-机械臂面板，201-抓手电机，202-抓手齿轮，203-称重计量模块，204-旋转齿轮，205-旋转电机，3-平移机构，301-水平导轨，302-固定块，303-平移伺服电机，4-升降机构，401-支撑杆，402-升降螺母座，403-升降丝杆，404-升降伺服电机，5-奶茶杯。

具体实施方式

实施例

下面结合实施例和附图，对本发明的内容进行进一步阐述。

参照图1-5，本发明的一种奶茶机称重机械臂，包括机械臂面板2，机械臂面板2前端耦合连接有仿生抓手1，机械臂后端有固定连接有升降机构4，所述升降机构4与平移机构3通过固定块302连接，机械臂面板2上还设置有旋转机构，带动机械臂面板2进行全角度的旋转。

参照图3，所述的机械臂面板2前端耦合连接有仿生抓手1，所述仿生转手1由面板2前端的抓手电机201旋转带动抓手齿轮202进行开合度的调节，所述抓手电机201调节角度的精确度控制在1°范围之内，所述仿生抓手1至少由两根仿生指组成完成抓取、放置等动作。

所述机械臂面板2中部设置有一个称重计量模块203，可对仿生抓手1上抓取的质量做实时称重，并通过电连接将信息传输到中央控制系统，所述称重计量模块203的计量精确度能控制在1克以内。

所述机械臂后端固定有旋转机构，旋转机构由旋转电机205和旋转齿轮204组成，可带动机械臂面板2进行全角度的旋转，所述旋转电机205固定连接在机械臂面板2内部，所述面板2上开设有小孔，有利于机械臂面板2工作时散热。

参照图2-5，所述的升降机构4与机械臂面板2通过支撑杆401固定连接，支撑杆401上端设置有托举平台，面板2通过螺丝固定在托举平台上；所述升降机构4由升降伺服电机404、升降螺母座402、升降丝杆403组成，升降螺母座402与支撑杆401固定连接，升降伺服电机404与升降丝杆403连接，通过旋转控制升降丝杆403在竖直方向上的升降运动，升降丝杆403设置在升降螺母座402内，从而带动升降螺母座402控制支撑杆401完成竖直方向的升降运动。

所述的支撑杆401中部设置有固定块302，固定块302与平移机构3滑动连接，所述平移机构3由水平导轨301和平移伺服电机303构成，水平导轨301通过传送带与固定块302进行连接，平移伺服电机303旋转带动传送带水平移动从而使固定块302在水平导轨301上完成平移运动，使得机械臂完成水平方向移动。

具体实施时，平移伺服电机303旋转带动机械臂进行水平方向的移动至取料区，机械臂的旋转电机205转动调节机械臂面板2的方向，使得仿生抓手1能准确到达取料位置，抓手电机201旋转带动仿生抓手1打开抓取奶茶杯5，面板2上的称重计量模块203通过重量判断抓取奶茶杯之后，机械臂运动至下一个取料区，通过升降机构4、平移机构3、旋转机构的相互配合，使得仿生抓手1抓取奶茶杯5到达指定位置，此时取料掉落至奶茶杯5中，称重计量模块203通过奶茶杯5的重量变化判断该种物料是否达到设定重量，然后机械臂再移动至下一种物料区，直到完成奶茶的所有配料均配置完毕，最后机械臂将配制好的奶茶送到出餐口，完成整个制作奶茶过程。

所述的一种奶茶机称重机械臂可装配在全自动奶茶机上，通过机械臂自身的旋转机构、升降机构4、平移机构3，能够使得整个机械臂在中央控制系统的操控下，完成配制奶茶的各个操作，由机械臂的仿生抓手1抓取杯子5到相应的奶茶机上的奶茶配料区，按照预设的顺序完成奶茶制作，并且根据称重计量模块203所反映的重量变化来精准判断每种配料的用料多少，能调配出与配方比例一致的奶茶口味。

参照图6，本发明中还包括一种奶茶称重计量方法，主要是通过机械臂面板2上的称重计量模块203对奶茶制作过程中添加配料的质量进行实时称重并将信息回传至中央控制系统，精确把控每次添加物料的质量，其称重步骤是这样的：

S1：根据不同奶茶成分，设定每次添加物料的质量，称之为基本量。

S2：第一次出料，中央控制系统会根据设定的基本量来控制相应的出料装置第一次出料，当第一次出料的质量接近设定的基本量时，第一次出料结束。

S3：中央控制系统计算第一次出料质量与设定的基本量之间的差距，将所差质量进行增量式补偿，所述增量式补偿是指将所差质量与设定的基本量进行计算比例，然后将计算所得比例结果乘以第一次出料质量得出第二次出料质量，中央控制系统会根据计算所得的第二次出料质量进行出料。

S4:第二次出料后，中央控制系统判断称重加料总质量是否与所设定的基本量的误差小于1克，如果小于1克则认定该添料步骤结束，如果大于1克则重复S3操作，直至误差小于1克。

奶茶在配制添加各种物料过程中均通过称重计量模块203应用以上称重计量方法进行添加物料的重量判断，以此来保证添加物料的准确性，从而使得奶茶的制作更加的标准化、快速化。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变形、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。