申请/专利权人：青岛职业技术学院

申请日：2019-07-08

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN110274426B

主分类号：F25D21/06

分类号：F25D21/06;F25D29/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.24#公开

摘要：本发明提供了一种清除制冷设备冰霜的智能机器人及其使用方法，包括控制装置1和刮除装置3，控制装置1呈十字型，刮除装置3和支撑机构4分别对称设在控制装置1的两侧，控制装置1与刮除装置3、支撑机构4之间均通过伸缩臂2连接，转盘302铰接在座体301上，转盘302上安装有行走轮303，座体301的前端部两侧设有切刀307，刮板306设在切刀307与转盘302之间，刮板306的中部铰接在座体301上，刮板306的底部为刃口端，刮板306的顶部通过曲柄连杆机构305与伺服电机304连接。本发明的有益效果在于：自动化程度高，结构简单，适用不同尺寸的制冷设备。

主权项：1.一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，包括控制装置1和刮除装置3，其特征在于：所述控制装置1呈十字型，所述刮除装置3对称设在控制装置1的两侧，所述控制装置1的另外两侧对称设有支撑机构4，控制装置1的内部设有行程报警模块、温度控制模块、远程控制模块，所述行程报警模块包括距离传感器、信号处理器和警报器，所述距离传感器分别设在刮除装置3的前部和刮除装置3的顶部，安装在刮除装置3的前部的距离传感器用来感知刮除装置3与行进路线终点之间的距离，并及时将数据通过信号处理器反馈给控制装置1，控制装置1与刮除装置3、支撑机构4之间均通过伸缩臂2连接，所述刮除装置3包括座体301、转盘302、行走轮303、伺服电机304、曲柄连杆机构305、刮板306和切刀307，所述转盘302铰接在座体301上，转盘302上安装有行走轮303，座体301的前端部两侧设有切刀307，所述刮板306设在切刀307与转盘302之间，刮板306的中部铰接在座体301上，刮板306的底部为刃口端，刮板306的顶部通过曲柄连杆机构305与伺服电机304连接，所述安装在刮除装置3顶部的距离传感器用来感知刮板306与行走轮303底部之间的距离。

全文数据：一种清除制冷设备冰霜的智能机器人及其使用方法技术领域本发明涉及自动化控制技术领域，更为具体地，涉及一种清除制冷设备冰霜的智能机器人及其使用方法。背景技术制冷技术在商业上的应用主要是对易腐食品如鱼、肉、蛋、蔬菜、水果等进行冷加工、冷藏及冷藏运输，以减少生产和分配中的食品损耗，保证各个季节市场的合理销售。现代化的食品工业，对于易腐食品，从生产到销售已形成一条完整的冷链。所采用的制冷装置有冻结设备、冷库、冷藏列车、冷藏船、冷藏汽车及冷藏集装箱等。另外，还有供食品零售的商用冷藏柜、冷柜以及消费者的家用冰箱等。日常生活中，冰箱、冰柜、冷库的冷藏室长时间不清理，低温环境下，冷藏室内部形成大量的附着冰层，附着在冰箱内壁上的冰层难以清理，多数情况下需要关闭冰箱冰柜的电源，让箱内的冰层融化到一定程度再清理，清理难度较大，费时费力；且冰层内部有大量的致病细菌，人们长期食用存储在冷藏室内部的实物，容易易发肠道疾病，危害人体健康，同时附着的冰层导致冷藏室抽屉难以打开，占用冷藏室存储空间，影响使用者正常的使用。尤其是商业冰柜和小型冷库，不仅体积相对较大，而且频繁的开、关冰柜冷库的门更容易增加冰柜或冷库内结霜或结冰。发明内容本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供了一种清除制冷设备冰霜的智能机器人及其使用方法，采用十字型布置的伸缩臂结构形式，能够适用不同尺寸大小的制冷设备，通用性强，同时采用摆动的刮板配合温度可调的切刀的结构形式，不仅结构简单且自动化程度高。本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，包括控制装置和刮除装置，所述控制装置呈十字型，所述刮除装置对称设在控制装置的两侧，所述控制装置的另外两侧对称设有支撑机构，控制装置与刮除装置、支撑机构之间均通过伸缩臂连接，所述刮除装置包括座体、转盘、行走轮、伺服电机、曲柄连杆机构、刮板和切刀，所述转盘铰接在座体上，转盘上安装有行走轮，座体的前端部两侧设有切刀，所述刮板设在切刀与转盘之间，刮板的中部铰接在座体上，刮板的底部为刃口端，刮板的顶部通过曲柄连杆机构与伺服电机连接。优选地，所述支撑机构的两侧设有导向槽孔和升降支撑轮，所述升降支撑轮包括T字型推杆和转轮，所述转轮对称铰接在T字型推杆的两个水平端，所述转轮可相对于T字型推杆独立转动，T字型推杆的竖直端与伸缩臂内部的伸缩电机连接，T字型推杆带动所述转轮沿着支撑机构两侧的导向槽孔做升降运动。优选地，所述伸缩臂为多节矩形空心臂，所述多节矩形空心臂的每一节矩形空心臂上均安装有控制其伸出与收回的传动装置。优选地，所述刮除装置还包括微型加热器，所述微型加热器分别与刮板和切刀连接。优选地，所述刮板与座体之间留有排冰通道，刮板包括连接板和刃板，所述连接板与座体铰接，连接板的顶部与曲柄连杆机构铰接，连接板的底部与刃板固定连接，连接板与刃板之间的夹角为130°～150°。优选地，所述切刀多节可伸缩结构。优选地，所述控制装置上还设有用于监控作业完成情况的行程报警模块、用于调节微型加热器温度的温度控制模块、用于连接手持设备的远程控制模块和分别为控制装置、伸缩臂、刮除装置、升降支撑轮供电的蓄电池组。优选地，所述支撑机构的外侧设有用于增大摩擦力的花纹或凸台。优选地，所述行走轮为履带式行走轮。一种清除制冷设备冰霜的智能机器人的使用方法，包括以下步骤：S1：将清除制冷设备冰霜的智能机器人放入制冷设备箱体内，控制装置控制处于切刀一侧的伸缩臂伸出，直至支撑机构抵到制冷设备箱体内部一侧的冰面或霜面上；S2：同时伸出控制装置两侧的伸缩臂，直至刮除装置抵到制冷设备箱体内另外对称两侧的冰面或霜面上；S3：伺服电机通过曲柄连杆机构带动刮板做摆动运动，刮板摆动过程中不断地用其刃部刮除冰霜，同时，与刮除装置连接的伸缩臂也随之伸出，伸出量等于刮板刮除冰霜的厚度，刮板持续摆动直至刮板接触到制冷设备箱体的壁面；S4：调整并保持刮板相对制冷设备箱体壁面的夹角为锐角，切刀也开始工作，处于切刀一侧的伸缩臂收缩，与之对称的伸缩臂伸出，行走轮同时转动，带动控制装置整体前进；S5：刮除装置前进至制冷设备箱体的端部壁面接触时，与刮除装置连接的伸缩臂收缩，使行走轮脱离制冷设备箱体壁面，转盘转动90°，使行走轮与已清除冰霜的运动轨迹垂直；S6：安装有刮除装置的伸缩臂开始伸出直至行走轮抵到待清除的冰面或霜面上，然后，安装有支撑机构的伸缩臂同时收缩使支撑机构脱离冰面或霜面，行走轮行走与刮板宽度相同的距离后停止行走；S7：安装有支撑机构的伸缩臂同时伸出，使支撑机构与冰面或霜面接触，安装有刮除装置的伸缩臂同时收缩，转盘反向转动90°，使行走轮与已清除除冰霜的运动轨迹平行；S8：重复步骤S2-步骤S7的操作，直至制冷设备箱体内的冰霜全部清除。与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用十字结构的控制装置和伸缩臂不仅结构简单，具有良好的稳定性，而且整体尺寸小的同时具有良好的延展性；利用连接有微型加热装置的切刀能够将刮除装置行进路线上的冰霜切分，减轻后续刮板的铲冰阻力，提升除冰霜的效率，采用转盘和履带式行走轮能够适应制冷设备箱体内冰霜的起伏，保证平稳地切换行走轨迹，同时也可利用安装在履带式行走轮和支撑机构内部的微型加热装置融化冰霜，提升履带式行走轮和支撑机构与制冷设备箱体壁面接触的稳定性；采用伸缩臂、转盘、履带式行走轮、支撑机构和升降支撑轮之间的相互配合运动，能够实现冰霜清除智能机器人完成制冷设备箱体所有壁面的清除工作；可通过手持通讯设备或提前在控制装置中录入作业信息，从而操纵冰霜清除智能机器人的工作参数及行走线路，降低人工使用成本，自动化程度高。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明所述的清除制冷设备冰霜的智能机器人的结构示意图。图2为本发明所述的清除制冷设备冰霜的智能机器人的俯视图。图3为本发明所述的刮除装置的顶部结构示意图。图4为本发明所述的刮除装置的底部结构示意图。图中标记：1-控制装置，2-伸缩臂，3-刮除装置，301-座体，302-转盘，303-行走轮，304-伺服电机，305-曲柄连杆机构，306-刮板，307-切刀，308-微型加热器，4-支撑机构，5-升降支撑轮，6-蓄电池组。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1和图2所示，一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，包括控制装置1、伸缩臂2、刮除装置3、支撑机构4、升降支撑轮5和蓄电池组6，所述控制装置1整体呈十字型，控制装置1的内部设有用于监控作业完成情况的行程报警模块、用于调节微型加热器温度的温度控制模块、用于连接手持设备的远程控制模块，所述行程报警模块包括距离传感器、信号处理器和警报器，所述距离传感器分别设在刮除装置3的前部、刮除装置3的顶部和支撑机构4上，安装在刮除装置3的前部的距离传感器用来感知刮除装置3与行进路线终点之间的距离，并及时将数据通过信号处理器反馈给控制装置1，由控制装置1自出处理并规划线路，也可通过远程控制模块将信息发送至手持设备，由操作者操纵作业。安装在刮除装置3的顶部的距离传感器用来感知刮板306与行走轮303底部之间的距离，所述行走轮303为履带式行走轮，以监控刮板306的工作深度。如图1、图3和图4所示，刮除装置3整体对称设在控制装置1的两侧，所述控制装置1的另外两侧对称设有支撑机构4，控制装置1与刮除装置3、支撑机构4之间均通过伸缩臂2连接，所述伸缩臂2为多节矩形空心臂，所述多节矩形空心臂的每一节矩形空心臂上均安装有控制其伸出与收回的传动装置，可实现每节伸出与收回控制是独立的。所述刮除装置3除了包括刮板306，还包括座体301、转盘302、行走轮303、伺服电机304、曲柄连杆机构305、刮板306、切刀307和微型加热器308，所述微型加热器308分别与刮板306、切刀307和行走轮303连接，由此通过微型加热器308的热量传递，能够使切刀307更高效率的切割冰层，降低刮板306的工作阻力，加速刮板306清除冰霜，能够增加行走轮303与待清除冰面接触的稳定性。所述转盘302铰接在座体301上，转盘302上安装有行走轮303，座体301的前端部两侧设有切刀307，所述刮板306设在切刀307与转盘302之间，刮板306的中部铰接在座体301上，刮板306的底部为刃口端，刮板306的顶部通过曲柄连杆机构305与伺服电机304连接，所述刮板306与座体301之间留有排冰通道，以便排出刮板306刮掉的冰屑。所述曲柄连杆机构305的曲柄与伺服电机304的转轴连接，曲柄连杆机构305的连杆与刮板306的顶部铰接，伺服电机304带动刮板306做摆动清冰作业。初始作业时，刮板306持续摆动清除初始位置处的冰霜后，刮板306可继续做摆动运动清冰，也可相对摆动到与冰面呈锐角夹角后，伺服电机304停止工作，始终保持与冰面呈锐角夹角，合理调整刮板306清除冰霜的效率。更优地，刮板306由两部分焊接组成，包括连接板和刃板，所述连接板与座体301铰接，连接板的顶部与曲柄连杆机构305铰接，连接板的底部与刃板固定连接，连接板与刃板之间的夹角为130°～150°，利用这种类似铲子型的刮板结构以提升刮板的清冰效率。如图3和图4所示，切刀307设在刮除装置3的前端，以将冰层切割多个小块，降低工作阻力。更优地，切刀307为多节可伸缩结构以根据冰层的厚度调整切割深度，同时切刀307可铰接在刮除装置3的前端，当无需切刀307时，切刀307收缩并水平转动90°隐藏在座体301内。支撑机构4的外侧设有用于增大摩擦力的花纹或凸台，同时述支撑机构4的两侧设有导向槽孔和升降支撑轮5，所述升降支撑轮5包括T字型推杆和转轮，所述转轮对称铰接在T字型推杆的两个水平端，所述转轮可相对于T字型推杆独立转动，T字型推杆的竖直端与伸缩臂2内部的伸缩电机连接，T字型推杆带动所述转轮沿着支撑机构4两侧的导向槽孔做升降运动，当要完成支撑机构4横移时，可通过T字型推杆的竖直端带动转轮与制冷设备箱体内接触，转轮与通过安装在其上的电动机带动，从而依靠升降支撑轮5辅助完成清除制冷设备冰霜的智能机器人更换行走作业轨迹。在控制装置1上设有蓄电池安装座，采用插装的蓄电池组6进行供电，在能够满足机器人正常供电的同时提升机器人的机动性能。清除制冷设备冰霜的智能机器人做冰霜清除作业时，首先将清除制冷设备冰霜的智能机器人沿着制冷设备箱体的一边放入制冷设备箱体内。控制装置1控制处于切刀307一侧的伸缩臂2伸出，直至支撑机构4抵到制冷设备箱体内部一侧的冰面或霜面上，如若支撑机构4所接触的冰面平整度较差，影响其固定定位时，与支撑机构4相连接的微型加热装置308开始工作，使支撑机构4的底部升温，融化部分冰面，提升冰面的平整度，保证支撑的稳定性；然后同时伸出控制装置1两侧带有刮除装置3的伸缩臂2，直至刮除装置3的行走轮303抵到制冷设备箱体内另外对称两侧的冰面或霜面上，由于行走轮303为履带式行走轮，能够适应接触面有轻微的不平，当其接触面的平整度较差时，与行走轮303相连接的微型加热装置308开始工作，使行走轮303底部升温，融化凹凸不平的冰面，提升其接触冰面的平整度，保证前期支撑时的稳定性；四个伸缩臂2均伸出后，刮除装置3的伺服电机304通过曲柄连杆机构305带动刮板306做摆动运动，刮板306摆动过程中不断地用其刃部刮除冰霜，同时，与刮除装置3连接的伸缩臂2随着刮板刮除深度的不断增加也相应的补偿伸出量，伸出量等于刮板306刮除冰霜的厚度，刮板306持续摆动直至刮板306接触到制冷设备箱体的壁面；如果待刮除的冰面较厚时，也可利用与刮板306连接的微型加热装置308为刮板306的刃部供热，使刮板306刮除冰层的同时能借助温度融化部分冰层，提升冰层刮除效率；刮板306在初始位置通过摆动运动刮出一定空间后，调整并保持刮板306相对制冷设备箱体壁面的夹角为锐角，切刀307也开始工作，处于切刀307一侧的伸缩臂2收缩，与之对称的伸缩臂2伸出，行走轮303开始转动，带动控制装置1整体前进，借助切刀307对冰块的切割，减轻刮板306前进过程中的阻力，同时为了增强切刀307的工作效果，切刀307可与微型装置装置308连接，使切刀307保持一定的温度。刮除装置3前进至制冷设备箱体的端部壁面接触时安装在刮除装置3顶部的距离传感器感应切割深度并将信号发送至控制装置1，控制装置1控制刮除装置3一次性刮除一定厚度的冰层，也可分多次逐层刮除，安装在刮除装置3前端的距离传感器向控制装置1发出信号，控制装置1控制与刮除装置3连接的伸缩臂2收缩，使行走轮303脱离制冷设备箱体壁面，转盘302转动90°，使行走轮303与已清除冰霜的运动轨迹垂直；安装有刮除装置3的伸缩臂2开始伸出直至行走轮303抵到待清除的冰面或霜面上，然后，安装有支撑机构4的伸缩臂2同时收缩使支撑机构4脱离冰面或霜面，行走轮303行走与刮板宽度相同的距离后停止行走；安装有支撑机构4的伸缩臂2同时伸出，使支撑机构4与冰面或霜面接触，安装有刮除装置3的伸缩臂2同时收缩，转盘302反向转动90°，使行走轮303与已清除除冰霜的运动轨迹平行，实现刮除装置3的整体平移和重新支撑定位；重复刮除装置3前进方向的逐层刮除作业及刮除装置3的整体平移和重新支撑定位操作，直至制冷设备箱体内的冰霜全部清除。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，包括控制装置1和刮除装置3，其特征在于：所述控制装置1呈十字型，所述刮除装置3对称设在控制装置1的两侧，所述控制装置1的另外两侧对称设有支撑机构4，控制装置1与刮除装置3、支撑机构4之间均通过伸缩臂2连接，所述刮除装置3包括座体301、转盘302、行走轮303、伺服电机304、曲柄连杆机构305、刮板306和切刀307，所述转盘302铰接在座体301上，转盘302上安装有行走轮303，座体301的前端部两侧设有切刀307，所述刮板306设在切刀307与转盘302之间，刮板306的中部铰接在座体301上，刮板306的底部为刃口端，刮板306的顶部通过曲柄连杆机构305与伺服电机304连接。2.根据权利要求1所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述支撑机构4的两侧设有导向槽孔和升降支撑轮5，所述升降支撑轮5包括T字型推杆和转轮，所述转轮对称铰接在T字型推杆的两个水平端，所述转轮可相对于T字型推杆独立转动，T字型推杆的竖直端与伸缩臂2内部的伸缩电机连接，T字型推杆带动所述转轮沿着支撑机构4两侧的导向槽孔做升降运动。3.根据权利要求2所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述伸缩臂2为多节矩形空心臂，所述多节矩形空心臂的每一节矩形空心臂上均安装有控制其伸出与收回的传动装置。4.根据权利要求3所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述刮除装置3还包括微型加热器308，所述微型加热器308分别与刮板306、切刀307和行走轮303连接。5.根据权利要求4所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述刮板306与座体301之间留有排冰通道，刮板306包括连接板和刃板，所述连接板与座体301铰接，连接板的顶部与曲柄连杆机构305铰接，连接板的底部与刃板固定连接，连接板与刃板之间的夹角为130°～150°。6.根据权利要求4所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述切刀307多节可伸缩结构。7.根据权利要求5或6所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述控制装置1上还设有用于监控作业完成情况的行程报警模块、用于调节微型加热器温度的温度控制模块、用于连接手持设备的远程控制模块和分别为控制装置1、伸缩臂2、刮除装置3、升降支撑轮5供电的蓄电池组6。8.根据权利要求7所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述支撑机构4的外侧设有用于增大摩擦力的花纹或凸台。9.根据权利要求8所述的一种清除制冷设备冰霜的智能机器人，其特征在于：所述行走轮303为履带式行走轮。10.根据权利要求1-4任意一项所述的清除制冷设备冰霜的智能机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将清除制冷设备冰霜的智能机器人放入制冷设备箱体内，控制装置1控制处于切刀307一侧的伸缩臂2伸出，直至支撑机构4抵到制冷设备箱体内部一侧的冰面或霜面上；S2：同时伸出控制装置1两侧的伸缩臂2，直至刮除装置3抵到制冷设备箱体内另外对称两侧的冰面或霜面上；S3：伺服电机304通过曲柄连杆机构305带动刮板306做摆动运动，刮板306摆动过程中不断地用其刃部刮除冰霜，同时，与刮除装置3连接的伸缩臂2也随之伸出，其伸出量等于刮板306刮除冰霜的厚度，刮板306持续摆动直至刮板306接触到制冷设备箱体的壁面；S4：调整并保持刮板306相对制冷设备箱体壁面的夹角为锐角，切刀307也开始工作，处于切刀307一侧的伸缩臂2收缩，与之对称的伸缩臂2伸出，同时行走轮303开始转动，带动控制装置1整体前进；S5：刮除装置3前进至制冷设备箱体的端部壁面接触时，与刮除装置3连接的伸缩臂2收缩，使行走轮303脱离制冷设备箱体壁面，转盘302转动90°，使行走轮303与已清除冰霜的运动轨迹垂直；S6：安装有刮除装置3的伸缩臂2开始伸出直至行走轮303抵到待清除的冰面或霜面上，然后，安装有支撑机构4的伸缩臂2同时收缩使支撑机构4脱离冰面或霜面，行走轮303行走与刮板宽度相同的距离后停止行走；S7：安装有支撑机构4的伸缩臂2同时伸出，使支撑机构4与冰面或霜面接触，安装有刮除装置3的伸缩臂2同时收缩，转盘302反向转动90°，使行走轮303与已清除除冰霜的运动轨迹平行；S8：重复步骤S2-步骤S7的操作，直至制冷设备箱体内的冰霜全部清除。

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