CN103440602A - 点菜机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点菜机器人系统。本发明中的无线通信模块、单据出入口、语音输入模块、语音输出模块和视觉识别传感器均设置在点菜机器人主体头部，其中语音输入模块和语音输出模块完成与客户的交流，视觉识别传感器用于识别新老客户，无线通信模块将客户所点的菜单发送至数据库。可调支架和触摸屏设置在点菜机器人主体身部。轮式底盘构成点菜机器人主体身部腿部。三个全向轮均匀分布在轮式底盘下部，轮式底盘下部中央设有循迹发射接收传感器，轮式底盘的边缘设有红外对准仪和电源充电端子。本发明提供了一种新型的点菜模式，增加了客户之间的互动性、客户与酒店之间的透明性以及餐饮行业的新颖趣味性。

Description

点菜机器人系统

技术领域

本发明属于服务机器人技术领域，涉及一种点菜机器人系统。

背景技术

目前传统的餐厅点菜模式大多以人工记录为主，先由服务员呈递菜单给客户，客户根据自己口味选餐，然后口头报给服务员，服务员再记录客户点餐信息，最后报给前台备餐。这种流程即繁琐又低效，纸质菜单经年累月会携带大量病菌，而且还会浪费宝贵的人力资源，客户也会失去对等餐的耐心。

公开号CN 102059700A公布了一种迎宾机器人，该机器人主要功能局限于带路，但不能实现其他如点餐、定位等功能。公开号CN 101450260公开了一种具有语音播放、助残功能的机器人，但该机器人的人机交互能力不完善。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种点菜机器人系统。

本发明技术方案如下：本发明包括点菜机器人主体、触摸屏、单据出入口、语音输入模块、语音输出模块、可调支架、视觉识别传感器、轮式底盘、无线通信模块、前全向轮、红外传感带、左全向轮、右全向轮、循迹发射接收传感器、红外对准仪和电源充电端子。

无线通信模块、单据出入口、语音输入模块、语音输出模块和视觉识别传感器均设置在点菜机器人主体头部，其中语音输入模块和语音输出模块完成与客户的交流，视觉识别传感器用于识别新老客户，无线通信模块将客户所点的菜单发送至数据库。

可调支架和触摸屏设置在点菜机器人主体身部，其中可调支架用于调节触摸屏高度。

轮式底盘构成点菜机器人主体身部腿部，在机器人主体身部腿部周围还布置有用于感知障碍物的红外传感带。

前全向轮、左全向轮和右全向轮均匀分布在轮式底盘下部，轮式底盘下部中央设有循迹发射接收传感器，轮式底盘的边缘设有红外对准仪和电源充电端子。

本发明的有益效果是：本机器人自带ID识别功能，能识别新老客户，并能根据以往消费记录合理向客户推荐今日菜谱；并且，操作系统支持开源程序开发，能够轻松移植各种开发人员所编写的新软件程序。本发明旨在省略点餐过程的中间环节，节约人力成本，并避免因繁琐的中间过程而导致的卫生二次污染问题。本发明提供了一种新型的点菜模式，增加了客户之间的互动性、客户与酒店之间的透明性以及餐饮行业的新颖趣味性，为酒店增加了个性化的服务，也为前来就餐的客户提供了流行因素，同时节约了人力成本，这将会为餐饮行业带来巨大的经济效益。

附图说明

图1为点菜机器人正视图；

图2为轮式底盘仰视图；

图3为系统模块组成图；

图4为餐厅路径规划例图；

图中：1.触摸屏；2.发票及单据出入口；3.语音输入模块；4.语音输出模块；5.可调支架；6.视觉识别传感器；7.轮式底盘；8.无线通信模块；9.前全向轮；10.红外传感带；11.左全向轮；12.右全向轮；13.循迹发射接收传感器；14.红外对准仪；15.电源充电端子；16.桌牌号；17.定位二维码；18.隔板；19.餐桌及座椅；20.循迹路线；21.处于空闲状态的机器人；22.交流电源端子；23.待工作区域；24.客人。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

如图1和图2所示，本发明所述机器人采用轮式底座7、三全向轮复合驱动及联合控制行进方向，能够精确运动到指定位置；机器人底座安装循迹传感器13，使机器人按照预先规划的路线高效行进，并且安装由多个红外传感器组成的红外传感带10，当遇到障碍或行人时能够暂停行进；人际交互界面包括触摸屏1和语音对话模块（由语音输入模块3和语音输出模块4组成），并能够选择多国语言，能够畅通无阻的与客户交流与反馈，并记录客户对饭菜的特殊要求。本发明力图将客户体验放在第一位，增加餐厅与客户之间的互动，让客户在享受味觉盛宴的同时，能够获得视觉与听觉的美观回馈。该系统结构清晰，功能丰富，具有良好的互动性和趣味性，能够提高酒店或餐厅的知名度，并带来丰厚的经济效益回报。

以下将按照功能模块来详细描述本发明的结构：

机器人包括轮式机器人主体模块、人机交互界面模块、无线通信模块、循迹与避障系统模块、运动模块、无线通信模块、电源与自动充电模块，能实现路径循迹、ID识别、语音对话、自主避障、自动返回充电等技术功能。另外，本发明的操作系统软件采用开源编程环境，因此可以进行软件移植及功能扩展，例如远程订单、网上订餐、快捷支付买单等流行功能。

轮式机器人主体模块包括轮式底盘7、可调支架5、前全向轮9、左全向轮11；右全向轮12以及人机交互界面等。当客人需要机器人工作时，机器人根据客人所在位置的信息进行循迹定位，并以最优路径到达客人所在之处，旋转、伸缩可调支架5使触摸屏1处于合适的空间位置，以便客人舒适地进行操作。

人机交互界面模块包括触摸屏1、语音输入模块3（麦克）、语音输出模块（音响）4以及内嵌的语音识别处理器等。当客户进行点菜时，触摸屏按照中餐西餐、八大菜系、不同风味等类别进行归类，客户点击所需口味的菜肴时，系统会自动对其进行菜名简介，触摸屏会显示菜肴的高清美图，并播放背景音乐，让客户享受到宾至如归的感觉。如果客户对口味有独特的要求，可以与系统进行语音沟通，系统会记录语音信息并上传到数据库，厨房工作间会根据要求适量酌情增减调味品，以满足客户对口感的追求。

ID识别模块包括视觉识别传感器6，不仅能识别新老客户，根据新老客户点餐习惯进行餐饮推荐，还能够识别国外客户，并自动切换界面语言和语音引擎对话语言。

循迹与避障系统模块包括红外传感带10、循迹发射接收传感器13、定位二维码17、循迹路线20以及内置的中央处理单元。机器人收到工作命令后，先由中央处理器经过最优化算法规划出最优路径，然后沿着循迹路线行进；当机器人因为外界干扰而偏离正确轨迹时，循迹发射接收传感器会检测到路线的左右偏离误差，机器人将及时作出调整使自己返回原来正确的轨迹上。当前方遇到障碍物时，红外传感器会检测到障碍物并传输一个中断信号给中央处理器，这个信号会暂停机器人的行进工作；当障碍物消失时，机器人自动恢复工作。

运动模块包括三个全向轮以及驱动它们的直流步进伺服电机与控制器。运动模块所用电机均自带编码器，能将实时运动状态反馈给中央处理器，经过数字信号处理可以计算出给定量与实际输出量的偏差，并形成负反馈，以提高定位的精准性。

自动返回充电模块能够完成自主充电工作。当机器人处于空闲状态时，即位于待工作区域23时，机器人通过红外对准仪14将轮式底盘后端的电源充电端子15自动连接到交流电源端子22上，直到电量充满自动断电；当机器人剩余电量不足时，同样会进行上述行为。

终端数据库能够通过无线通信模块8与机器人主体进行通信，以处理整合来自各个不同客户的所有信息。终端数据库汇集一段时间内整个餐厅所上报的菜单，并进行合并归纳，最终总结出一套最优化的做菜顺序传递给厨房端并通过发票及单据出入口2将单据反馈给客户。

当客户需要加菜、催菜、缓菜等要求时，机器人会按照上述技术方案按步骤工作，实现整个餐厅点菜过程无人化、自动化、高效化的运作。

操作系统支持开源程序代码，能够支持扩展程序及插件，使系统的软件库越来越丰富，功能越来越强大。系统自带一些必备软件，例如ID识别、多国语言切换、远程订单、网上订餐、快捷支付买单、智能配餐、适当消费提醒等。

结合附图3及实施例对本发明作更进一步说明。

循迹及避障模块主要包括光电对管、二维码扫描芯片、激光发射器、光学传感器等元器件组成。光电对管采用型号为TCRT5000的光电传感器，安装在底盘7中央，并与主体CPU相连；当机器人主体偏离黑色轨迹时，偏离一侧的TCRT5000光电传感器就会截止，并将这个截止信号输出到CPU，CPU经过计算处理之后将偏差信号输出到全向轮，由各个全向轮变换速率来改变方向，使机器人主体回到原来的轨迹上。二维码扫描芯片采用Motorola旗下 Symbol（讯宝）公司生产的SE4500二维码扫描模块以及PL4507解码板，具有小巧轻便、功能强大的特点，对于本发明所要求的精度、快速等指标均达标。红外传感带10中的避障传感器采用漫反射式避障传感器，其型号为E18-D80NK，均匀分布在圆形的红外传感带之中。其作用原理与上述光电对管的原理相似。该光电开关的有效感应距离为80cm，可以实现本发明所阐述的自主避障功能。

运动模块中的前全向轮9采用成都航发液压工程有限公司的型号为QMA-15的45°全向轮，外径为152.4mm，宽度为53mm，承载能力为70kg，符合该发明此实施实例的要求。全向轮所需伺服电机采用型号为MSBN020F01S的微型步进电机，以及其配套的驱动器及控制软件，以机器人运动时所需要的精度。

人机交互模块中触摸屏1采用Anmite（安美特）品牌的15寸触摸屏显示器，型号为AN-150A01CM，接口类型为D-SUB，能保证客户在视觉方面的享受。语音识别系统采用UP-Speech Ctr智能语音识别模块，能对携带一定口音的普通话进行识别，并能够得到在线网站的技术支持，可以实时上传云终端进行辨识，也可以实时下载。同时，高质量的语音芯片WM8731及基于Linux的开源播放软件mplaer,能够保证高质量的音频录音及播放。如果检测到客户语音是外语，系统会自动通过翻译软件将音频翻译成相应外语，并上传到Siri的终端代理，借用它的智能语音回应来与外国客户交流。

电源与返回充电模块中可充电电源采用松下品牌、型号为LC-P12100ST的蓄电池，输出为12V，容量为100A/h。当电量过低时，电量监测仪会发出一段脉冲信号给CPU，使机器人自主返回带工作区域23进行充电。

无线通信模块使用Wi-Fi技术连接，采用友讯公司生产的、型号为DLink DWA-133的无线网卡，其接口类型为USB2.0，可以直接与机器人主体的CPU连接。采用IEEE 802.11标准，频率范围在2.400GHz到2.462GHz之间，覆盖范围20m以上，基本可以实现餐馆的全范围覆盖。

如图4所示，本发明的具体工作过程如下：

轮式机器人主体依靠底部的轮式底盘来获得移动能力，它是由三个互相角度均为120°的全向轮组成，并由直流伺服步进电机来驱动。轮式底盘7底端安装循迹发射接收传感器13，使机器人按照规划好的循迹路线20行进。当在行进途中遇到障碍物或是行人时，机器人红外传感带10之中的相应红外传感器就会感应到，将其转换成电子信号信息并发送至中央处理器，使机器人暂停行进。当行进途中的障碍物消失后，机器人会继续行进。

当客人24走进餐厅时，处于带工作区域23的处于空闲状态的机器人21会主动前去迎接，到指定的桌牌号16处，并通过可调支架5以及相应电机的协调运转将触摸屏调节到客人最舒适的操作位置。内置的ID识别模块会辨识客户的身份，如果是老客户系统会自动调出改客户相关的就餐习惯，以此节约客户及餐厅的时间；如果是新客户系统会记录客户本次就餐的各种习惯以供下次使用；如果是外国客户，系统会自动切换界面语言和语音对话语言，使餐厅与外国客户的交流沟通再无障碍，同时相邻桌客户之间用隔板18隔开。或者当客人在就坐后按响桌椅19上侍铃时，机器人同样会沿着规划好的循迹路线20行进到指定位置，以供客人服务。

当客人使用触摸屏点餐时，系统采集客户所点菜单，通过无线通信模块上传到终端数据库，然后由终端数据库统筹处理这些信息，并进行整合归纳，输出一个最优化的做菜顺序，传送给厨房工作间。厨房工作间从终端数据库下载这个菜单按顺序工作。当有加菜、催菜、缓菜等要求时，机器人会按照上述实施方式按步骤工作，实现整个餐厅点菜过程无人化、自动化、高效化的运作。

采用本发明的点菜机器人系统，可以简化上述传统点菜过程中的不必要的繁琐步骤，直接从客户进门开始，机器人就会主动前去迎接，并在客人就坐后直接开始点餐程序，机器人会将点餐结果通过无线通信模式上传到数据库，从而极大地简化了中间环节，提高了效率。

以上通过参考在附图中表示的示例性实施例对本发明做了特别的展示和说明，对本领域的技术人员来说，应该明白，在不背离本发明的思想和范围下做出在形式上和细节上的各种修改和改变，都将是对本发明专利的侵犯。因此本发明要保护的真正思想和范围由所附的权利要求书来限定。

Claims (7)

1. 点菜机器人系统，包括点菜机器人主体、触摸屏、单据出入口、语音输入模块、语音输出模块、可调支架、视觉识别传感器、轮式底盘、无线通信模块、前全向轮、红外传感带、左全向轮、右全向轮、循迹发射接收传感器、红外对准仪和电源充电端子，其特征在于：

   无线通信模块、单据出入口、语音输入模块、语音输出模块和视觉识别传感器均设置在点菜机器人主体头部，其中语音输入模块和语音输出模块完成与客户的交流，视觉识别传感器用于识别新老客户，无线通信模块将客户所点的菜单发送至数据库；

   可调支架和触摸屏设置在点菜机器人主体身部，其中可调支架用于调节触摸屏高度；

   轮式底盘构成点菜机器人主体身部腿部，在机器人主体身部腿部周围还布置有用于感知障碍物的红外传感带；

前全向轮、左全向轮和右全向轮均匀分布在轮式底盘下部，轮式底盘下部中央设有循迹发射接收传感器，轮式底盘的边缘设有红外对准仪和电源充电端子。

2.根据权利要求1所述的点菜机器人系统，其特征在于：点菜机器人主体在设定的路径中行走，该路径为到达客人处的最优路径。

3.根据权利要求2所述的点菜机器人系统，其特征在于：当点菜机器人主体因为外界干扰而偏离正确轨迹时，循迹发射接收传感器会检测到路线的左右偏离误差，点菜机器人主体将及时作出调整使自己返回原来正确的轨迹上；当前方遇到障碍物时，红外传感器带会检测到障碍物并传输一个中断信号给中央处理器，这个信号会暂停点菜机器人主体的行进工作；当障碍物消失时，点菜机器人主体自动恢复工作。

4.根据权利要求1所述的点菜机器人系统，其特征在于：当客户进行点菜时，触摸屏按照中餐西餐、八大菜系、不同风味类别进行归类，客户点击所需口味的菜肴时，系统自动对其进行菜名简介，触摸屏显示菜肴的高清美图，并播放背景音乐。

5.根据权利要求4所述的点菜机器人系统，其特征在于：如果客户对口味有独特的要求，可以与系统进行语音沟通，系统记录语音信息并上传到数据库，厨房工作间会根据要求适量酌情增减调味品，以满足客户对口感的追求；所述的数据库通过无线通信模块与机器人主体进行通信，以处理整合来自各个不同客户的所有信息；终端数据库汇集一段时间内整个餐厅所上报的菜单，并进行合并归纳，最终总结出一套最优化的做菜顺序传递给厨房端。

6.根据权利要求1所述的点菜机器人系统，其特征在于：所述前全向轮、左全向轮和右全向轮构成运动模块，三个轮子由各自的直流步进伺服电机驱动，每个直流步进伺服电机均自带编码器，能将实时运动状态反馈给中央处理器，经过数字信号处理计算出给定量与实际输出量的偏差，并形成负反馈，以提高定位的精准性。

7.根据权利要求1所述的点菜机器人系统，其特征在于：当机器人处于空闲状态时，即位于待工作区域时，机器人将轮式底盘上的电源充电端子自动连接到交流电源端子上，直到电量充满自动断电；当机器人剩余电量不足时，同样会进行上述行为。

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