空中传菜机器人及其传菜方法

摘要

空中传菜机器人，包括有设在传送轨道内的双传动轮，双传动轮的一端与伺服电机相连，另一端通过伺服电机转轴与连杆相连；连杆与微控制器电路相连，步进电机转轴通过升降线与传菜容器相连；其传菜方法为：1）将盛饭的餐盘放入传菜容器，输入桌号，数码管显示桌号，液晶显示菜名；2）微控制器控制步进电机工作，步进电机提升传菜容器；3）微控制器控制伺服电机转动，从而带动双传送轮朝目标餐桌行进；4）检测到磁场后，干簧继电器闭合，计数器计数值与桌号相等时，说明双传送轮已行至目标餐桌上方；5）步进电机转轴带动传菜容器下降，取菜后，取菜口关闭；6）传菜容器回升至原高度，伺服电机返回原位；具有安全、高效、操作方便、智能的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及服务机器人技术领域，特别涉及一种空中传菜机器人及其传菜方法。

背景技术

目前，我国机器人的应用十分广泛并且种类繁多，包括：工业机器人、娱乐机器人、军用机器人、服务机器人等，服务型机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能一定程度上代替人类完成服务工作，因此非常贴近人们的生活。人性化、智能化的餐厅服务机器人具有服务员特有的“人情味”，不仅能代替服务员的工作，还增强了互动性和娱乐性。在过去十余年间，餐饮业发展速度远超GDP的发展水平，常年保持年增长率20%以上。服务机器人在技术上已取得了很大进步，而应用于餐饮行业的机器人相对较少，在生活中并未普及，主要有以下两方面原因：一是此类机器人价位太高，普通餐厅难以承受；二是餐厅之间的竞争主要是服务的竞争，例如餐厅的环境、上菜效率、服务员的服务积极性、为消费者考虑周全等，但大多数机器人缺乏人性化服务。针对这一情况，餐厅服务机器人的发展和应用，还需要在某些功能上加以改进。因此，机器人应用于服务业具有十分重要的意义和推广应用价值。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供空中传菜机器人，克服了地面送餐机器人需要不断记忆餐厅环境、环境适应性不高的不足，采用空中多条直线路径，无需导航条，多个机器人同时运行，工作效率高，能够代替部分服务员工作的传菜机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：空中传菜机器人，包括有设在传送轨道3内的双传动轮1，双传动轮1的一端与伺服电机11相连，另一端通过服电机转轴与连杆相连；连杆通过微控制器电路与步进电机相连，步进电机的步进电机转轴通过升降线与传菜容器相连。

所述的双传动轮的左端设有配重块；所述的传送轨道位于餐桌中心的正上方；餐桌的正上方的传送轨道上设有一永磁铁；所述的升降线上设有手动按钮。

所述的步进电机、微控制器及伺服电机均与电源模块相连。

所述的微控制器电路挂载在伺服电机转轴上，并控制伺服电机和步进电机。

所述的传菜容器包括取菜口、餐盘、载物检测装置、桌号输入显示模块、语音提示装置和压力传感器；桌号输入显示模块包括按键电路、数码管显示屏和液晶显示屏；传菜容器外壁从上到下依次为语音提示装置，数码管和液晶显示，按键电路以及取菜口；压力传感器设在餐盘底部，载物检测装置位于压力传感器的下面，并通过导线与压力传感器相连接。

所述的微控制器电路包括微控制器、伺服电机、干簧继电器和步进电机模块，步进电机模块包括步进电机、驱动装置和编码器。

所述的按键电路用于输入桌号、菜名等信息，数码管显示桌号，液晶显示屏显示菜名，未传菜单；压力传感器用来测量餐盘中载物的重量，载物检测装置将压力传感器的数据发送给微控制器，微控制器判断菜品是否被取走，同时控制播放语音提示。

所述的干簧继电器用于检测传送轨道的磁场；所述的步进电机控制转动角度、方向和转动圈数；所述的驱动装置为一接受脉冲个数和旋转方向驱动步进电机动作的功率放大系统；所述的编码器检测步进电机转动角度和方向，反馈给微控制器；所述的微控制器接受编码指令，实现人机对话，把编码指令转换成具体脉冲个数传输给驱动器。

所述的微控制器用于控制伺服电机和步进电机运行；干簧继电器检测传送轨道的磁场，由断开到闭合，此时微控制器控制伺服电机停止，而控制步进电机运行；编码器把步进电机的速度与位置反馈到控制器中，微控制器根据反馈信息作出决策控制步进电机。

所述的微控制器上设有扩展接口，微控制器通过扩展接口与外部设备进行连接，微控制器与外部设备通过蓝牙、WIFI通讯。

一种利用空中传菜机器人的传菜方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将盛饭的餐盘放入传菜容器，按下液晶显示屏上的按键，输入桌号等相关参数，点击OK键，通过运行程序，数码管显示桌号，液晶显示屏显示菜名，未传菜单；

步骤2，微控制器得到命令后，控制步进电机工作，步进电机带动升降线将传菜容器提升；

步骤3，当传菜容器上升到预定高度时，微控制器控制步进电机停止运动，控制伺服电机带动双传送轮在传送轨道内朝目标餐桌行进；

步骤4，当微控制器电路中的干簧继电器检测到传送轨道下面磁铁的磁场后，干簧继电器由断开到闭合，微控制器产生中断微控制器产生中断，微控制器内部的计数器同时计数，当双传送轮行进至目标餐桌上方时，伺服电机停止工作，传送轮停止行进；

步骤5，微控制器控制步进电机转轴运动，使传菜容器下降至餐桌上方后，语音提示装置提示取菜，传菜容器的取菜口自动打开，压力传感器将重量数据上传至微处理器，当菜品取出、重量减轻后，取菜口关闭，语音提示装置发出“祝您用餐愉快”；

步骤6，之后微控制器控制步进电机带动传菜容器回升至原高度，计数器清零，再控制伺服电机使得传菜容器返回原位。

本发明可采用多条直线传送轨道路径，空中单条传送轨道无障碍运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提升餐厅的高科技形象，制造品牌效应，吸引更多客户；本发明克服了地面送餐机器人需要不断记忆餐厅环境、环境适应性不高的问题；采用多条直线路径，空中传送轨道无障碍运行，安全性高，无需导航条，多个机器人同时运行，提高工作效率；减轻餐厅服务员劳动强度，增大餐厅非就餐高峰期客流量，合理调配餐厅资源；操作方便，容易推广，特别适合高档餐厅、高级会客室使用；

具有人性化的语音提示等功能。使用时，输入相关参数，启动控制系统，控制两个伺服电机同时正反转，带动传送轮转动，准确到达餐桌正上方；控制步进电机正反转，带动传菜容器竖直方向运动，最终将餐盘18送到目标餐桌。本发明提升餐厅的高科技形象，吸引更多客户，操作方便，容易推广，适合高档餐厅、高级会客室使用。

本发明中机器人管理系统利用无线通信获得多个机器人的工作信息，管理员只需查看监视画面，在控制面板上操作就能了解每个机器人工作状况，提高工作效率。机器人可实现同时为多个桌子自动传菜，具有人性化的语音提示功能。

本发明中机器人还可以通过学习，将每种菜的类型、口味、价格、销量、适用人群等信息自动进行分类、预测，并在机器人管理系统上显示，餐厅从而可掌握不同客户的用餐喜好，提高服务质量，使餐厅服务更加人性化。

综上所述，该机器人具有外观漂亮、安全性高、准确度高、高效率、工作时间长、操作方便、智能化、人性化的特点。

附图说明

图1是本发明空中传菜机器人的主视图。

图2是本发明空中传菜机器人的侧视图。

图3是餐桌布局与机器人运行轨道图。

图4是本发明空中传菜机器人的系统结构图。

图5是本发明中传菜容器各部分的布局图。

图6是本发明中传菜容器各部分的连接图。

其中：1为双传动轮、2为配重、3为传送轨道、4为连杆、5为伺服电机转轴、6为微控制器电路、7为步进电机转轴、8为手动按钮、9为升降线、10为传菜容器、11为伺服电机、12为步进电机、13为数码管显示、14为液晶显示、15为取菜口，16为语音提示装置，17为按键电路，18为餐盘，19为载物检测装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2，空中传菜机器人，包括有设在传送轨道3内的双传动轮1，双传动轮1的一端与伺服电机11相连，另一端通过服电机转轴5与连杆4相连；连杆4通过微控制器电路6与步进电机12相连，步进电机12的步进电机转轴7通过升降线9与传菜容器10相连。

所述的双传动轮1的左端设有配重块2，为了使传菜机器人水平运动时一直保持平衡，所以在双传动轮1的另一侧安装有一定质量的配重2；所述的传送轨道3位于餐桌中心的正上方，餐桌的正上方的传送轨道3上设有一永磁铁；所述的升降线9上设有手动按钮8，手动按钮8作用是当微控制器自动控制失灵时，手动控制传菜容器10的升降。

所述的传送轨道3位于餐桌中心的正上方；餐桌的正上方的传送轨道3下面安装有磁铁。

所述的微控制器电路6挂载在伺服电机转轴5上，并通过程序控制伺服电机11和步进电机12；所述的步进电机12、微控制器及伺服电机均与电源模块相连。

所述的微控制器电路6包括微控制器、伺服电机11、干簧继电器和步进电机模块，步进电机模块包括步进电机12、驱动装置和编码器。

所述的微控制器上设有扩展接口，微控制器可与外部设备进行连接，微控制器与外部设备通过蓝牙、WIFI通讯。

所述的传菜容器10具有旋转功能，方便不同桌号客人取菜；传菜容器10包括取菜口15、餐盘18、载物检测装置19、桌号输入显示模块、语音提示装置16和压力传感器；桌号输入显示模块包括按键电路17、数码管显示屏13和液晶显示屏14；传菜容器10外壁从上到下依次为语音提示装置16，数码管显示屏13和液晶显示屏14，按键电路17以及取菜口15；压力传感器紧挨餐盘18底部设置，载物检测装置19位于压力传感器的下面，并通过导线与压力传感器相连接。

所述的传菜容器10采用自动化半封闭式，根据压力传感器检测到取菜前后重量的不同，载物检测装置19将信息反馈给微控制器电路6，微控制器运行程序控制取菜口15的打开和关闭，同时具有人性化的语音提示功能。当饭菜到达所需服务的桌号前，对客人或收拾餐桌的服务人员进行相应的语音提示；当回到出餐口时，对工作人员进行提醒；机器人实现路径识别、桌号识别、终点识别，机器人管理系统与多个机器人之间采用无线通信方式获得多个机器人的工作信息，管理员只需查看监视画面，在控制面板上操作就能了解每个机器人工作状况，包括工作时长、传菜的清单（菜名、单价、数量等信息）、剩余电量、用电费用，从而实现对机器人的监控。此外，机器人可以通过学习，将每种菜的类型、口味、价格、销量、适用人群等信息自动进行分类、预测，并在机器人管理系统上显示，餐厅从而可掌握不同客户的用餐喜好，提高服务质量，使餐厅服务更加人性化。

所述的按键电路17用于输入桌号、菜名等信息，数码管显示桌号，液晶显示屏显示菜名，未传菜单；取菜口15打开后，将食品放到餐盘18上，压力传感器用来测量餐盘18中载物的重量，载物检测装置19将压力传感器的数据发送给微控制器，微控制器判断菜品是否被客人取走，若未被取走，则控制取菜口15打开，若被取走，则关闭，同时控制语音部分播放语音提示客人。

所述的干簧继电器用于检测传送轨道3的磁场；所述的步进电机为控制转动角度、方向和转动圈数的执行器件；所述的驱动装置为一接受脉冲个数和旋转方向驱动步进电机动作的功率放大系统；所述的编码器检测步进电机转动角度和方向，反馈给微控制器；所述的微控制器具有接受编码指令的功能，实现人机对话，并把编码指令转换成具体脉冲个数传输给驱动器的中枢性器件。

所述的微控制器用于控制伺服电机11和步进电机12运行；当传送轨道3下面有磁铁时，干簧继电器检测到磁场，由断开到闭合，此时微控制器控制伺服电机11停止，而控制步进电机12运行；步进电机是执行机构，驱动器作为动力驱动，编码器把步进电机的速度与位置反馈到控制器中，微控制器根据反馈信息作出决策然后再控制步进电机，这样就组成了一个闭环控制系统，相互联系。

本发明具有终点自动识别并自动停止功能；所述的微控制器上设有扩展接口，微控制器可与外部设备（外部存储器、闪存记忆器）进行连接，微控制器与外部设备通过蓝牙、WIFI通讯。

参见图3，餐桌以3行×4列摆放为例，每行的餐桌都从左到右进行编号，依次为一,二,三,四；A、B、C是机器人运行的三种不同路径，每条路径都有直线组成，箭头表示机器人运行方向；机器人从出餐口沿着不同路径运行到餐桌的正上方，再将传菜容器下降到一定高度，便于顾客取菜。

参见图4，本发明将按键输入的信息在液晶、数码管上显示，电源模块给微控制器、伺服电机11、步进电机12、语音提示装置16供电，微控制器控制伺服电机11，伺服电机11带动双传送轮转动，进行水平运动，微控制器又控制步进电机12，步进电机12带动传菜容器上下运动，当到达指定餐桌位置，语音提示装置16对客人进行提示。

参见图5，传菜容器10外壁从上到下依次为语音提示装置16，数码管显示屏13和液晶显示屏14，按键电路17以及取菜口15；压力传感器紧挨餐盘18底部，载物检测装置19位于压力传感器的下面，并通过电路接线相连。

参见图6，传菜容器10中的电源模块给微控制器、桌号输入显示模块、语音提示装置16和载物检测模块供电，微控制器分别与桌号输入显示模块、语音提示装置16、载物检测模块通过电路接线相连。