專利名稱：適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)的制作方法
適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)
顏駄鵬
本發(fā)明涉及飲水設(shè)備領(lǐng)域
背景技術(shù)：
目前我們常用的飲水機(jī)多數(shù)都是手工操作，多為大口徑的水杯供水，而對(duì) 于小口徑的水瓶水壺，則很容易發(fā)生注水口和水杯等容器口接觸的情況，也就 容易導(dǎo)致杯口互相傳播細(xì)菌的現(xiàn)象。而自動(dòng)售水機(jī)，尚未有供應(yīng)1升以下的售 水機(jī)，而且多為大容量的水桶供水，對(duì)于注水口要求口徑較大。而對(duì)于容量較 小，瓶身較高的水瓶來(lái)講，容易發(fā)生注水時(shí)被沖倒，注水灑漏情況，因此現(xiàn)在 的售水機(jī)不能適應(yīng)較小水量的供應(yīng)。人們的生活節(jié)奏加快，對(duì)水的需求導(dǎo)致方 便衛(wèi)生的瓶裝水盛行，但是這種方式產(chǎn)生的浪費(fèi)卻是很高的，為了制造可供一 次使用的塑料瓶，需要更多的塑料和熱能，由此而產(chǎn)生的是資源的浪費(fèi)和環(huán)境 污染，甚至還有人利用廢舊塑料制造水瓶，造成了健康危害，而且最近有研究 表面塑料容器里面的低聚物或添加的助劑對(duì)人體會(huì)造成健康危害。如果能增加 一次性塑料水瓶的使用次數(shù)，就會(huì)極大的降低對(duì)塑料瓶的需求，從而達(dá)到降低 資源浪費(fèi)和減少環(huán)境污染的作用。自帶非塑料水杯可以防止因塑料制品中的有 害物質(zhì)對(duì)人體造成的損害，但是在使用非一次性水杯時(shí)，由于攜帶并不方便， 灌水需要一定時(shí)間，而且由于人經(jīng)常移動(dòng)，需要從不同的地方獲得飲用水，沒(méi) 有足夠的可飲用水網(wǎng)點(diǎn)，也就不能方便的使用水杯接水喝，這也是瓶裝水盛行 的原因。
目前技術(shù)發(fā)展，使得精確定位變的可能，也就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)定位容器的口部；仿生機(jī)械學(xué)的發(fā)展，使得模擬手功能成為可能。因此結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)， 可以解決針對(duì)小容量水瓶自動(dòng)售水的原有難題，從而實(shí)現(xiàn)可能。
多次利用礦泉水瓶等塑料瓶，并能夠在不造成容器外壁永久或過(guò)多變形， 影響到容器的內(nèi)容積為前提下，固定各種水容器，包括具有柔軟外壁的塑料瓶 和堅(jiān)硬外壁的金屬水杯，防止容器被水流沖倒，避免人工操作時(shí)發(fā)生接觸污染， 提供幾十毫升到幾升水的自動(dòng)準(zhǔn)確供應(yīng)，是本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一個(gè)可以放置水容器的平臺(tái)， 內(nèi)部有控制電路、計(jì)量泵和連接注水口和計(jì)量泵及水源的導(dǎo)管，其特征在于平 臺(tái)周邊安裝有多個(gè)傳感器，在平臺(tái)上方安裝有一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)的注水口，注 水口和平臺(tái)之間有用于固定水容器的固定裝置，控制電路通過(guò)傳感器的反饋的 信號(hào)進(jìn)行判斷放入平臺(tái)上的水容器的物化參數(shù)、控制固定裝置固定或釋放水容 器，驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)的注水口移動(dòng)到打開(kāi)口部的容器口部正上方，通過(guò)計(jì)量泵控制 注水量，來(lái)完成自動(dòng)注水功能。控制電路同計(jì)量泵、傳感器、固定裝置、可移 動(dòng)的注水口通過(guò)電連接。
當(dāng)有水容器放置在平臺(tái)上時(shí)，位于平臺(tái)周邊的傳感器即感知到有物品放置 在平臺(tái)上，發(fā)送信號(hào)到控制電路，控制電路通過(guò)平臺(tái)周邊的傳感器對(duì)水容器放 置的位置、形狀、容積和口部位置等物理特征進(jìn)行判斷，并在傳感器判斷水容 器的放置位置及形狀特征時(shí)，指導(dǎo)位于平臺(tái)和注水口之間的固定裝置夾住放入 到平臺(tái)上的水容器，將其固定不動(dòng)。
該固定裝置應(yīng)當(dāng)是即可以?shī)A住有柔軟外壁的礦泉水瓶，也可以?shī)A住有堅(jiān)硬外殼的金屬水壺的裝置?？梢圆捎萌缦碌姆绞?br> l可以采用彈性帶子固定，將類似一個(gè)放大的試管夾，在夾具半圓的位置放 置有彈性帶子，夾具閉合后，夾具外框架并不接觸容器，而是依靠彈性帶子的 彈性變形來(lái)固定水容器，由于彈性帶子具有一定的伸縮性，可以圍繞水容器的 一部分輪廓發(fā)生變形，并提供一定的夾持力，從而即保證了固定水容器的作用， 也避免了造成容器變形或較大變形的可能。
2可以采用氣輔技術(shù)，放入的容器被未充氣的氣囊所包圍，固定裝置接受到 控制裝置發(fā)來(lái)的固定信號(hào)時(shí)，開(kāi)始充氣，用類似汽車安全氣囊的方式將容器固 定，由于氣囊接觸面積大，壓力均勻，對(duì)于具有柔軟外壁的礦泉水瓶具有很好 的防變形固定作用。
3可以采用工業(yè)機(jī)械手，，在機(jī)械手上裝有傳感器，在機(jī)械手上的傳感器接觸 到容器外壁后停止機(jī)械手繼續(xù)收縮，從而即夾持住水容器，又不對(duì)水容器造成 破壞，如果為了更好的夾持，還可以采用多節(jié)的機(jī)械手。
4可以籠狀方式固定，在平臺(tái)上開(kāi)有以放置水容器的位置為中心發(fā)散分布設(shè)
置的多個(gè)孔，孔內(nèi)有長(zhǎng)桿，在沒(méi)有水容器放入時(shí)，長(zhǎng)桿是位于平臺(tái)內(nèi)部或小部 分露出，當(dāng)水容器放置在平臺(tái)時(shí)，被水容器底部壓住的長(zhǎng)桿保持在孔內(nèi)或下降 到平臺(tái)內(nèi)部，而水容器底部的外圍，最靠近水容器外壁的孔內(nèi)長(zhǎng)桿即升起，此 時(shí)至少有三個(gè)長(zhǎng)桿從不同位置伸出，形成一個(gè)籠裝的固定，限制水容器平面位 移。
鑒于固定的方式較多，可以采用機(jī)械手，也可以采用夾具，氣輔，籠狀等方
式，但固定裝置的最終功能要求是在不造成水容器外壁不可恢復(fù)的變形以及 影響到水容器內(nèi)容積的變形為前提下，可自動(dòng)固定住水容器在一個(gè)位置，防止注水時(shí)被水流沖倒的機(jī)械裝置。在固定好水容器并通過(guò)傳感器確定水容器口部的最終位置后，控制電路指 導(dǎo)位于平臺(tái)上方的可移動(dòng)注水口在平臺(tái)上方移動(dòng)，可移動(dòng)注水口的移動(dòng)裝置可 以采用目前三維或二維機(jī)械移動(dòng)的方式，由于目前水飲品種類繁多，如果要供 應(yīng)多個(gè)品種，有些就不能共用一個(gè)注水口，這時(shí)可以采用多個(gè)可移動(dòng)注水口來(lái) 區(qū)別供應(yīng)不同的水飲品。可移動(dòng)注水口移動(dòng)到水容器的口部正上方后保持注水 口高度不變或?qū)⒖梢苿?dòng)注水口下降至接近水容器口部而不接觸的位置，通過(guò)計(jì) 量泵將幾十毫升到幾升的液體快速注入。在該過(guò)程中，傳感器需要至少完成以下探測(cè)要求判斷水容器的口部是否 打開(kāi)，測(cè)定可移動(dòng)注水口是否移至到正確的水容器口部正上方，可移動(dòng)注水口 距水容器口部距離，水容器內(nèi)部水位的測(cè)量。傳感器在完成對(duì)可移動(dòng)的注水口指導(dǎo)作用的同時(shí)，還需要對(duì)水容器進(jìn)行探 測(cè)，在判斷水容器內(nèi)即將注滿，而設(shè)定的注水量尚未完成，則控制電路根據(jù)傳 感器的信號(hào)停止注水。鑒于傳感器的種類較多，所使用的傳感器可以是超聲波 或光感類的傳感器。超聲波可以穿透瓶壁和水，并因傳播過(guò)程中速度方向的變 化和反射聲波的變化來(lái)確定水容器的形狀及內(nèi)部水位的變化。也可以是其它類 型的具有對(duì)水容器的物化特征進(jìn)行探測(cè)功能的傳感器。例如在平臺(tái)的表面上還 可安裝有一個(gè)重量傳感器，用于監(jiān)測(cè)水容器的重量變化，對(duì)注水過(guò)程中水量進(jìn) 行監(jiān)控，如果注水的重量和平臺(tái)上的傳感器感知測(cè)量結(jié)果相近似，可以判定水 容器沒(méi)有泄露，如果差距較大，可以判定為發(fā)生泄露，則報(bào)警并停止注水，同 時(shí)還可以安裝溫度傳感器和有毒氣體傳感器等其它用途的物理或化學(xué)傳感器， 用于保護(hù)該注水系統(tǒng)的安全。本發(fā)明的有益效果是，可以使用各種常用的小容量的水容器，包括柔軟而 輕的礦泉水瓶和金屬或其它材質(zhì)的水杯水壺，即提高了塑料水瓶的利用率，降 低對(duì)塑料瓶的需求也降低了人們飲用水的成本，從而促進(jìn)人們使用非一次性水 杯或多次利用水瓶習(xí)慣，有利于環(huán)保節(jié)約，并可以一定程度上減少塑料對(duì)人體 健康的影響，也預(yù)防了因水容器口部和注水口可能接觸而造成的疾病傳播途徑。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖l是本發(fā)明的示意圖，圖2是固定裝置的示意圖l機(jī)柜，2平臺(tái)，3水容器，4傳感器，5固定裝置，6可移動(dòng)的注水口， 7計(jì)量 泵，8連接導(dǎo)管，51夾具臂，52彈力帶，53連桿，54電磁閥，55鉸鏈，56固定板具體實(shí)施方式
本實(shí)施案例具體實(shí)施方案如下 實(shí)施案例一具體實(shí)施請(qǐng)請(qǐng)參閱圖1，在機(jī)柜1上有一個(gè)凹陷的平臺(tái)2用于放置 水容器3，在平臺(tái)2上方安裝可移動(dòng)的注水口 6，可移動(dòng)注水口的直徑為22毫 米，在平臺(tái)2和可移動(dòng)的注水口 6之間有固定裝置5機(jī)械手，在固定裝置5的 兩側(cè)安裝有傳感裝置4超聲波探測(cè)儀，在可移動(dòng)的注水口 6上也安裝有一個(gè)傳 感裝置4，可移動(dòng)注水口通過(guò)連接導(dǎo)管8和計(jì)量泵7連接并和水源接通。當(dāng)有水 容器3放入平臺(tái)2時(shí)，傳感裝置4將探測(cè)的信號(hào)傳輸?shù)娇刂齐娐诽?，控制電?根據(jù)傳感裝置4的信號(hào)啟動(dòng)固定裝置5機(jī)械手將水容器3固定，控制電路指導(dǎo) 注水口 6移動(dòng)到水容器3 口部的正上方并下降到距水容器3 口部四毫米的地方，不探入水容器內(nèi)部，飲用水通過(guò)計(jì)量泵7控制注水量，經(jīng)由連接導(dǎo)管8到注水 口 6處，開(kāi)始注入到水容器，到達(dá)預(yù)定的注水量時(shí)停止，當(dāng)未完成設(shè)定的注水 量時(shí)，傳感器4判定水容器中的水位已經(jīng)接近瓶口也停止注水。停止注水后， 注水口6回歸原位待機(jī)，固定裝置5放開(kāi)水容器，等待被取走。 實(shí)施案例二如實(shí)施案例一，其中的固定裝置可以采用其它方式固定，如采用 彈性帶子固定，見(jiàn)圖2，將類似一個(gè)放大試管夾的自動(dòng)夾具的夾具臂52和電磁 閥54固定在固定板56上，在夾具臂51半圓的位置放置有彈性帶子52，當(dāng)有水 容器放入張開(kāi)的夾具內(nèi)時(shí)，電磁閥54收到控制電路的命令后帶動(dòng)連桿53運(yùn)動(dòng)， 使夾具臂52以鉸鏈55為中心做相互靠攏運(yùn)動(dòng)，從而使52接觸水容器并發(fā)生彈 性變形，達(dá)到固定放入的水容器而不破壞水容器外壁的效果。 實(shí)施案例三如實(shí)施案例一，其中的傳感器采用微鞞探測(cè)儀，對(duì)放置在平臺(tái)上 的物體，通過(guò)微波探測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)水容器物化特征的判斷。實(shí)施案例四如實(shí)施案例一，其中的傳感器定位功能采用CCD圖像識(shí)別定位系 統(tǒng)，對(duì)放置在平臺(tái)上的物體通過(guò)對(duì)圖像分析判斷容器的相關(guān)位置。 實(shí)施案例五如實(shí)施案例一，其中的可移動(dòng)注水口為三個(gè)，用于提供純凈水， 咖啡，茶不同的飲料。
權(quán)利要求
1，適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)，包括可放水容器的平臺(tái)，計(jì)量泵，連接導(dǎo)管，控制電路，其特征在于在可放水容器的平臺(tái)周邊裝有傳感裝置，平臺(tái)上方有可移動(dòng)的注水口，可移動(dòng)的注水口和平臺(tái)之間有固定裝置；其中傳感裝置在感知有水容器放入平臺(tái)上后，通過(guò)控制電路啟動(dòng)固定裝置，固定放入的水容器，傳感裝置還對(duì)放入平臺(tái)上的水容器物化特征、水容器口部位置以及水容器口部是否打開(kāi)進(jìn)行探測(cè)，并將信號(hào)輸入到控制電路，控制電路根據(jù)傳感器的探測(cè)，指導(dǎo)位于平臺(tái)上方的移動(dòng)注水口移動(dòng)到相應(yīng)的水容器口部正上方，在確定水容器口部打開(kāi)的情況下指導(dǎo)可移動(dòng)的注水口移動(dòng)到相應(yīng)位置注水，并有計(jì)量泵控制注水量，傳感裝置控制防止發(fā)生溢出，注水完畢后，可移動(dòng)的注水口復(fù)位，固定裝置釋放水容器。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)， 其特征在于固定裝置是用來(lái)自動(dòng)固定各種水容器并可自動(dòng)釋放的裝 置，限制水容器在注水的過(guò)程中，發(fā)生容器口部位置移動(dòng)的機(jī)械裝置， 不破壞水容器外壁，不造成水容器外壁永久變形或是影響水容器容 積。
3，根據(jù)權(quán)利要求2所述的適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)，其特征在于固定裝置可以是具有彈性或變形能力的夾具，也可以是根據(jù)水容器外形尺寸自動(dòng)調(diào)整夾持角度和力度的機(jī)械手。
4，根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)，其特征在于傳感裝置對(duì)放入平臺(tái)上的水容器及水容器內(nèi)容物的物化 狀態(tài)、固定裝置工作狀態(tài)和可移動(dòng)的注水口的工作狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)。
5，根據(jù)權(quán)利要求4所述的適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)， 其特征在于水容器及水容器內(nèi)容物的物化特征包括水容器位置、容 積、形狀、水容器口部位置、水容器口部形狀及大小、溫度、化學(xué)成 分、重量參數(shù)中的多項(xiàng)或全部。
6，根據(jù)權(quán)利要求4所述的適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)， 其特征在于傳感裝置由1到100個(gè)傳感器組成。
7，根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)， 其特征在于可移動(dòng)的注水口通過(guò)傳感裝置判斷出水容器的容器口部 位置后，通過(guò)三維或平面移動(dòng)到距容器口部0 10cm的垂直距離。
8，根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)多種不同水容器的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)， 其特征在于可移動(dòng)的注水口有1到20個(gè)。
全文摘要
適應(yīng)多種不同水容器注水的智能自動(dòng)注水系統(tǒng)，能夠?yàn)榘ň哂腥彳浲獗诘牡V泉水瓶等塑料瓶和堅(jiān)硬外壁的金屬水杯注水，并能夠在不造成容器外壁永久或過(guò)多變形，影響到容器的內(nèi)容積為前提下，固定水容器，防止水容器被水流沖倒，避免人工操作時(shí)發(fā)生接觸污染，提供幾十毫升到幾升水的自動(dòng)準(zhǔn)確供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保衛(wèi)生的要求。
文檔編號(hào)A47J31/44GK101536876SQ20081008511
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者劉昕瑜 申請(qǐng)人:劉昕瑜