CN104690732A - 送菜机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种送菜机器人，包括移动底盘、身体、左手臂、右手臂、头部、点菜和显示部件、控制部件和供电部件，其中：移动底盘作为整个系统的载体置于地面上；身体固定在移动底盘上；左手臂与右手臂分别固定在身体的左侧与右侧，且左手臂与右手臂镜像对称；头部居中固定在身体上方；点菜和显示部件用于点菜与显示菜肴信息；控制部件用于控制送菜机器人；供电部件为机器人提供电源。该送菜机器人具有自主定位、自主移动、对话、点菜与菜肴介绍等功能，为人们提供方便快捷的服务。

Description

送菜机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域的装置，具体地，涉及一种送菜机器人。

背景技术

众所周知，餐厅或饭店中总是有许多服务员,他们负责把做好的菜肴送到顾客的餐桌上。但是，这种传统人工服务方式存在以下这些问题：劳动强度大、服务效率低、存在人生安全隐患、食物的卫生与安全得不到保证。

经对现有技术的文献检索发现，专利申请号为200420044369.4，专利名称为餐厅菜点自动传输线的中国专利提供了一种由电动机、轨道、传输链和吊具组成的固定在空中、房顶、柱子或墙壁上的闭合循环传输线。专利申请号为200620028434.3，专利名称为餐厅用轨道食品传送装置的中国专利提供了一种由牵引车头、菜肴车厢和轨道构成的封闭式循环传送装置。牵引车头牵引着若干菜肴车厢在轨道上循环行驶，菜肴车厢上可放置各种盘装菜肴，从而完成菜肴传送功能。以上这两个专利有一个相似之处，都采用了闭合的循环轨道。但是，这种方式存在一个缺点，即缺乏灵活性。轨道一旦铺好，如果想要更改就非常困难。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种送菜机器人，该送菜机器人采用双臂轮式移动结构，共有十个自由度，头部装有双目视觉系统，使用供电部件供电，具有自主定位、自主移动、对话、点菜与菜肴介绍等功能。送菜机器人通过端运餐盘的方式，能够准确、高效、安全、卫生地把餐盘中的菜肴送到顾客的餐桌上，使顾客体验到送菜机器人所提供的更好的服务。由于送菜机器人不受轨道等限制，能够自由移动，因此当餐厅或饭店的布局发生改变时，送菜机器人也能立即适应新的环境。送菜机器人的用途也不仅仅局限于此，在家庭、医院、展览馆等场所都可以利用送菜机器人为人们提供方便快捷的服务。

为实现以上目的，本发明提供一种送菜机器人，包括：移动底盘、身体、左手臂、右手臂、头部、点菜和显示部件、控制部件、供电部件，其中：移动底盘作为整个机器人的载体；身体固定在移动底盘上；左手臂与右手臂分别固定在身体的左侧与右侧，且左手臂与右手臂镜像对称；头部居中固定在身体上方；点菜和显示部件用于点菜与显示菜肴信息；控制部件用于控制送菜机器人；供电部件为机器人提供电源；

所述送菜机器人总计有十个自由度，其中：移动底盘有两个自由度，分别是左右两个驱动轮的转动自由度；身体没有自由度，左手臂与右手臂各有三个自由度，分别是肩关节、肘关节与腕关节的转动自由度；头部有两个自由度，分别是左右偏转与上下俯仰转动自由度。

优选的，所述移动底盘包括两个驱动轮、焊接车架、顶部盖板、底板、两个万向脚轮和两个万向脚轮垫片，其中：两个驱动轮分别安装在焊接车架的左、右两侧，且驱动轮的轮轴均位于焊接车架前后对称中心线上，实现零转弯半径；顶部盖板固定在焊接车架上方；底板固定在焊接车架下方；两个万向脚轮分别安装在焊接车架前端与后端，且位于焊接车架左右对称中心线上；两个万向脚轮与焊接车架之间分别垫有一万向脚轮垫片，通过调整万向脚轮垫片厚度使两个驱动轮和两个万向脚轮同时着地，并使移动底盘处于完全水平状态。

优选的，所述驱动轮包括电机安装座、内侧端盖、套筒、轮毂、外侧端盖、电机端盖、两个滚动轴承、轮胎、减速器、直流伺服电机和编码器，其中：减速器、直流伺服电机与编码器连接成一整体安装在电机安装座上；两个滚动轴承安装在电机安装座上且滚动轴承之间隔有套筒，并靠电机端盖轴向定位；轮毂的内圈与滚动轴承的外圈间隙配合，并通过内侧端盖实现轴向定位；外侧端盖固定在轮毂上，并与减速器输出轴之间通过键连接以传递扭矩；轮胎固化在开有多条燕尾槽的轮毂的外圈。

优选的，所述焊接车架由长方体状铝合金车轮安装座、若干铝型材与铝合金板焊接而成。

优选的，所述左手臂与所述右手臂是镜像对称的，所述左手臂包括：肩部底座、肩部编码器、肩部直流伺服电机、肩部电位计大齿轮、两个肩部滚动轴承、肩部减速器、肩部套筒、肩部电机安装座、左上臂、肩部谐波减速器、肩部电机法兰、肩部电机法兰端盖、第一、第二微型光电传感器、肘部光电开关感应片、肘部电机法兰端盖、肘部电机法兰、肘部谐波减速器、肘部电机安装座、第一、第二肘部滚动轴承、第一、第二肘部短套筒、前臂外侧、左手、左前臂内侧、肘部减速器、两个肘部长套筒、肘部端盖、肘部直流伺服电机、肘部编码器、肘部电位计大齿轮、第一、第二电位计小齿轮、肘部电位计安装座、第一、第二电位计、肩部光电开关感应片、肩部电位计安装座和两个电机驱动器；其中：肩部减速器、肩部直流伺服电机与肩部编码器连接成为一个整体安装在肩部电机安装座上；肩部电机安装座固定在肩部底座上；两个肩部滚动轴承均安装在肩部电机安装座上，且两个肩部滚动轴承之间隔着肩部套筒并依靠肩部底座进行轴向定位；左上臂上部沉孔内圈与两个肩部滚动轴承外圈间隙配合并通过肩部电位计大齿轮实现轴向定位；肩部谐波减速器的刚轮固定在肩部电机安装座上、肩部谐波减速器的柔轮固定在左上臂上；肩部谐波减速器的波发生器与肩部电机法兰相连；肩部电机法兰与肩部减速器输出轴之间通过键连接以传递扭矩，并依靠固定在肩部减速器输出轴上的肩部电机法兰端盖进行轴向定位；装有第一电位计小齿轮的第一电位计和肩部光电开关感应片安装在肩部电位计安装座上；肩部电位计安装座固定在肩部底座下方；第一微型光电传感器安装在左上臂上部与肩部光电开关感应片相对应的位置上；肘部减速器、肘部直流伺服电机与肘部编码器连接成为一个整体安装在肘部电机安装座上；肘关节的转动轴线与肩关节的转动轴线平行，肘部电机安装座固定在左上臂下端，由连接件固定，两个肘部长套筒分别套在其中靠近肩关节的连接件上；第一肘部滚动轴承安装在肘部电机安装座上，并通过第一肘部短套筒实现轴向定位；第二肘部滚动轴承安装在左上臂下端，并依靠第二肘部短套筒与肘部端盖进行轴向定位；前臂外侧与左前臂内侧的安装孔内圈分别与第一、第二肘部滚动轴承的外圈间隙配合，前臂外侧与左前臂内侧连接；肘部谐波减速器的刚轮固定在肘部电机安装座上、肘部谐波减速器的柔轮固定在前臂外侧上；肘部谐波减速器的波发生器与肘部电机法兰相连；肘部电机法兰与肘部减速器输出轴之间通过型面连接以传递扭矩，并依靠固定在肘部减速器输出轴上的肘部电机法兰端盖进行轴向定位；装有第二电位计小齿轮的第二电位计通过肘部电位计安装座固定在左上臂下部；肘部电位计大齿轮安装在左前臂内侧上部与第二电位计小齿轮相对应处，肘部光电开关感应片安装在前臂外侧上端；第二微型光电传感器安装在左上臂下部与肘部光电开关感应片相对应处；左手固定在前臂外侧与左前臂内侧组合形成的长管末端；腕关节的转动轴线与肘关节的转动轴线垂直；两个电机驱动器分别用于驱动肘部直流伺服电机与左手直流伺服电机，其中驱动肘部直流伺服电机的电机驱动器安装在左上臂中，驱动左手直流伺服电机的电机驱动器安装在前臂外侧与左前臂内侧组合形成的长管中。

优选的，所述左手包括：左手编码器、左手底座、左手直流伺服电机、两个左手微型光电传感器、两个左手光电传感器垫片、左手光电开关感应片、左手减速器、左手手爪、左手电机法兰、左手电机端盖、两个左手滚动轴承、左手套筒、左手电机安装座和左手手爪端盖，其中：左手减速器、左手直流伺服电机与左手编码器连接成为一个整体安装在左手电机安装座上；左手电机安装座固定在左手底座上；两个左手滚动轴承安装在左手电机安装座上且之间隔有左手套筒，并依靠左手电机端盖进行轴向定位；左手手爪内孔与左手滚动轴承外圈间隙配合并通过左手手爪端盖实现轴向定位；左手电机法兰固定在左手手爪上，并与左手减速器输出轴之间通过型面连接以传递扭矩；两个左手微型光电传感器均安装在左手底座上且之间分别垫有左手光电传感器垫片；左手光电开关感应片安装在左手手爪与左手微型光电传感器相对应的位置上。

优选的，所述左手手爪呈圆柱形，其中有一段突出的部分相当于手指，与圆柱之间构成一个V型槽的机构，在左手手爪的V型槽内侧与餐盘下侧设计了相互配合的锯齿形沟槽。

优选的，所述腕关节的转动轴线与肘关节的转动轴线垂直，并与前臂外侧与左前臂内侧组合形成的长管的轴线成10度夹角；两个左手微型光电传感器之间夹角为90度。

优选的，所述头部包括：双目视觉摄像头、两个头部电位计、两个头部电位计小齿轮、两个头部输出法兰、摄像头安装板、头部固定板、两个头部轴承端盖、两个头部轴承安装座、两个头部电机安装座、两个头部支撑板、两个头部编码器、两个头部直流伺服电机、两个头部减速器、两个头部电位计大齿轮、两个头部空心轴、四个头部滚动轴承、两个微型光电传感器和两个光电开关感应片，其中：头部减速器、头部直流伺服电机与头部编码器连接成为一个整体安装在头部电机安装座上；两个头部滚动轴承安装在头部轴承安装座中，并依靠头部轴承端盖进行轴向定位；头部空心轴插入头部滚动轴承内孔中，并通过头部输出法兰实现轴向定位；头部电位计大齿轮固定在头部空心轴上，头部轴承安装座与头部电机安装座相连；头部空心轴与头部减速器输出轴之间通过型面连接以传递扭矩；装有头部电位计小齿轮的头部电位计固定在头部电机安装座上，以上组成竖直电机模块；水平电机模块结构与竖直电机模块相同，竖直电机模块与水平电机模块的转动轴互相垂直，两个头部支撑板分别固定在竖直电机模块左、右两侧，水平电机模块通过头部固定板与竖直电机模块连接，双目视觉摄像头固定在摄像头安装板上，摄像头安装板与水平电机模块的头部输出法兰相连；两个微型光电传感器分别安装在头部支撑板与头部轴承安装座上；两个光电开关感应片分别安装在两个头部输出法兰相对应的位置上，当头部两个自由度处于零位时，两个光电开关感应片会触发两个微型光电传感器，其信号被传输至控制部件进行处理。

优选的，所述身体，是由等边角铝型材焊接而成的框架，框架上端焊接有一铝合金板，在框架底部的前后均焊接支撑柱。

本发明工作时，送菜机器人移动到餐盘前预定位置，张开手爪，将手腕移动到抓取餐盘的高度；然后，转动手爪，使餐盘两边的握持部分卡在手爪的V型槽里以便夹紧餐盘；接下来，使手腕向上平移，端起餐盘，准备移动到下一个位置；当送菜机器人移动到目的餐桌前预定位置时，先将手腕向下平移，直至餐盘碰到餐桌；然后，反方向转动手爪，松开餐盘，离开餐桌，准备端运下一个餐盘；在以上过程中，送菜机器人的控制系统能够利用双目视觉系统与各种传感器解决识别、定位、避障、路径规划等问题。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明大大降低了劳动强度，在整个送菜过程中不需要人的参与，服务效率高，与传统服务员相比，送菜机器人不会疲倦，因此能够始终保持高效率，通过双目视觉系统与各种传感器，送菜机器人能够感知周围的环境，及时避让行人或其他障碍物，安全性能好，由于每次送菜的目的餐桌都是由点菜和显示部件、控制部件根据顾客点菜情况决定的，因此送错的情况不会发生，在送菜过程中，因为不存在会污染菜肴的人为因素，菜肴的卫生与安全能够得到保证，由于送菜机器人不受轨道等限制，能够自由移动，因此当餐厅或饭店的布局发生改变时，送菜机器人也能立即适应新的环境，送菜机器人还可以用于家庭、医院、展览馆等场所，为人们提供方便快捷的服务。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的总体结构示意图；

图2为本发明一实施例的移动底盘(无顶部盖板)的结构示意图；

图3为本发明一实施例的驱动轮的结构示意图；

图4为本发明一实施例的左手臂的结构示意图，其中：(a)为正视图，(b)为侧视图；

图5为本发明一实施例的左手手爪的结构示意图；

图6为本发明一实施例工作时左右手爪与餐盘之间相对位置示意图；

图7为本发明一实施例的左手的结构示意图；

图8为本发明一实施例的头部的结构示意图。

图中：

移动底盘1、身体2、左手臂3、右手臂5、头部4、液晶触摸显示器6、笔记本电脑7、蓄电池8；

驱动轮9、焊接车架10、顶部盖板、底板11、万向脚轮12、万向脚轮垫片13；

电机安装座14、内侧端盖15、套筒16、轮毂17、外侧端盖18、电机端盖19、滚动轴承20、轮胎21、减速器22、直流伺服电机23、编码器24；

肩部底座25、肩部编码器26、肩部直流伺服电机27、肩部电位计大齿轮28、肩部滚动轴承29、肩部减速器30、肩部套筒31、肩部电机安装座32、左上臂33、肩部谐波减速器34、肩部电机法兰35、肩部电机法兰端盖36、微型光电传感器37、肘部光电开关感应片38、肘部电机法兰端盖39、肘部电机法兰40、肘部谐波减速器41、肘部电机安装座42、肘部滚动轴承43、肘部短套筒44、前臂外侧45、左手46、左前臂内侧47、肘部减速器48、肘部长套筒49、肘部端盖50、肘部直流伺服电机51、肘部编码器52、肘部电位计大齿轮53、电位计小齿轮54、肘部电位计安装螺母55、肘部电位计安装座56、电位计57、肩部光电开关感应片58、肩部电位计安装座59、电机驱动器60；

左手编码器61、左手底座62、左手直流伺服电机63、左手微型光电传感器64、左手光电传感器垫片65、左手减速器66、左手手爪67、左手电机法兰68、左手电机端盖69、左手滚动轴承70、左手套筒71、左手电机安装座72、左手手爪端盖73；

双目视觉摄像头74、电位计75、电位计小齿轮76、头部输出法兰77、80、摄像头安装板78、固定板79、轴承端盖81、头部轴承安装座82、头部电机安装座83、支撑板84、85、编码器86、直流伺服电机87、减速器88、电位计大齿轮89、空心轴90、滚动轴承91、微型光电传感器92、光电开关感应片93。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供一种送菜机器人，包括：移动底盘1、身体2、左手臂3、右手臂5、头部4、液晶触摸显示器6、笔记本电脑7、蓄电池8，其中：移动底盘1置于地面上，身体2固定在移动底盘1上，左手臂3与右手臂5分别固定在身体2的左侧与右侧，头部4居中固定在身体2上方，液晶触摸显示器6居中安装在身体2前方，用于点菜与显示菜肴信息，笔记本电脑7放置在身体2下部平板上，用于控制送菜机器人，蓄电池8放置在移动底盘1之上，并位于笔记本电脑7的正下方，为机器人提供电源。所述送菜机器人总计有十个自由度：其中：移动底盘1有两个自由度，分别是左右两个驱动轮9的转动自由度；身体2没有自由度，左手臂3与右手臂5各有三个自由度，分别是肩关节、肘关节与腕关节的转动自由度；头部4有两个自由度，分别是左右偏转与上下俯仰转动自由度。

作为一个优选实施方式，如图2所示，所述移动底盘1，包括：两个驱动轮9、焊接车架10、顶部盖板、底板11、两个万向脚轮12、两个万向脚轮垫片13，其中：两个驱动轮9分别安装在焊接车架10的左、右两侧，并且驱动轮9轮轴都位于焊接车架10前后对称中心线上，可以实现零转弯半径；顶部盖板固定在焊接车架10上方；底板11固定在焊接车架10下方；两个万向脚轮12分别安装在焊接车架10前端与后端，并且位于焊接车架10左右对称中心线上；两个万向脚轮12与焊接车架10之间分别垫有万向脚轮垫片13，调整万向脚轮垫片13厚度可以使四个轮子同时着地，并使移动底盘1处于完全水平状态。

作为一个优选实施方式，如图3所示，所述驱动轮9包括：电机安装座14、内侧端盖15、套筒16、轮毂17、外侧端盖18、电机端盖19、两个滚动轴承20、轮胎21、减速器22、直流伺服电机23、编码器24，其中：减速器22、直流伺服电机23与编码器24连接成为一个整体安装在电机安装座14上；两个滚动轴承20安装在电机安装座14上且滚动轴承20之间隔着套筒16，并靠电机端盖19轴向定位；轮毂17内圈与滚动轴承20外圈间隙配合，并通过内侧端盖15实现轴向定位；外侧端盖18固定在轮毂17上，并与减速器22输出轴之间通过键连接以传递扭矩；轮胎21固化在开有多条燕尾槽的轮毂17外圈。

如图3所示，所述焊接车架10，由长方体状铝合金车轮安装座、若干铝型材与铝合金板焊接而成。

作为一个优选实施方式，如图1所示，所述身体2是由等边角铝型材焊接而成的框架，结构简单同时减轻了重量，框架上端焊接有一铝合金板，用于安装送菜机器人手臂与头部4；为了增加框架的强度，在框架底部的前后都焊接支撑柱，身体中有许多空间，便于安装控制系统与各种相关元器件。

作为一个优选实施方式，所述左手臂3与所述右手臂5是镜像对称的，结构相同，下面仅以左手臂3为例进行说明。

如图4所示，所述左手臂3包括：肩部底座25、肩部编码器26、肩部直流伺服电机27、肩部电位计大齿轮28、两个肩部滚动轴承29、肩部减速器30、肩部套筒31、肩部电机安装座32、左上臂33、肩部谐波减速器34、肩部电机法兰35、肩部电机法兰端盖36、两个微型光电传感器37、肘部光电开关感应片38、肘部电机法兰端盖39、肘部电机法兰40、肘部谐波减速器41、肘部电机安装座42、两个肘部滚动轴承43、两个肘部短套筒44、前臂外侧45、左手46、左前臂内侧47、肘部减速器48、两个肘部长套筒49、肘部端盖50、肘部直流伺服电机51、肘部编码器52、肘部电位计大齿轮53、两个电位计小齿轮54、肘部电位计安装螺母55、肘部电位计安装座56、两个电位计57、肩部光电开关感应片58、肩部电位计安装座59、两个电机驱动器60，其中：肩部减速器30、肩部直流伺服电机27与肩部编码器26连接成为一个整体安装在肩部电机安装座32上；肩部电机安装座32固定在肩部底座25上；两个肩部滚动轴承29安装在肩部电机安装座32上且两个肩部滚动轴承29之间隔着肩部套筒31，并依靠肩部底座25进行轴向定位；左上臂33上部沉孔内圈与两个肩部滚动轴承29外圈间隙配合，并通过肩部电位计大齿轮28实现轴向定位；肩部谐波减速器34的刚轮固定在肩部电机安装座32上，肩部谐波减速器34的柔轮固定在左上臂33上，肩部谐波减速器34的波发生器与肩部电机法兰35相连；肩部电机法兰35与肩部减速器30输出轴之间通过键连接以传递扭矩，并依靠固定在肩部减速器30输出轴上的肩部电机法兰端盖36进行轴向定位；一个装有电位计小齿轮54的电位计57和肩部光电开关感应片58安装在肩部电位计安装座59上；肩部电位计安装座59固定在肩部底座25下方；一个微型光电传感器37安装在左上臂33上部与肩部光电开关感应片58相对应的位置上；肘部减速器48、肘部直流伺服电机51与肘部编码器52连接成为一个整体安装在肘部电机安装座42上；肘关节的转动轴线与肩关节的转动轴线平行，肘部电机安装座42固定在左上臂33下端，由四颗螺钉固定，两个肘部长套筒49分别套在其中靠近肩关节的两颗螺钉上；一个肘部滚动轴承43安装在肘部电机安装座42上，并通过一个肘部短套筒44实现轴向定位；另一个肘部滚动轴承43安装在左上臂33下端，并依靠另一个肘部短套筒44与肘部端盖50进行轴向定位；前臂外侧45与左前臂内侧47的安装孔内圈分别与两个肘部滚动轴承43外圈间隙配合；前臂外侧45与左前臂内侧47之间通过螺钉连接；肘部谐波减速器41的刚轮固定在肘部电机安装座42上；肘部谐波减速器41的柔轮固定在前臂外侧45上，肘部谐波减速器41的波发生器与肘部电机法兰40相连；肘部电机法兰40与肘部减速器48输出轴之间通过型面连接以传递扭矩，并依靠固定在肘部减速器48输出轴上的肘部电机法兰端盖39进行轴向定位；另一个装有电位计小齿轮54的另一个电位计57通过肘部电位计安装座56与肘部电位计安装螺母55固定在左上臂33下部；肘部电位计大齿轮53安装在左前臂内侧47上部与电位计小齿轮54相对应处；肘部光电开关感应片38安装在前臂外侧45上端；另一个微型光电传感器37安装在左上臂33下部与肘部光电开关感应片38相对应处；左手46固定在前臂外侧45与左前臂内侧47组合形成的长管末端，腕关节的转动轴线与肘关节的转动轴线垂直，并与前臂外侧45与左前臂内侧47组合形成的长管的轴线成10度夹角。两个电机驱动器60分别用于驱动肘部直流伺服电机51与左手直流伺服电机63，其中驱动肘部直流伺服电机51的电机驱动器60安装在左上臂33中，驱动左手直流伺服电机63的电机驱动器60安装在前臂外侧45与左前臂内侧47组合形成的长管中。

作为一个优选实施方式，如图7所示，所述左手46，包括：编码器61、左手底座62、直流伺服电机63、两个微型光电传感器64、两个光电传感器垫片65、光电开关感应片、减速器66、左手手爪67、电机法兰68、电机端盖69、两个滚动轴承70、套筒71、左手电机安装座72、手爪端盖73，其中：减速器66、直流伺服电机63与编码器61连接成为一个整体安装在左手电机安装座72上；左手电机安装座72固定在左手底座62上；两个滚动轴承70安装在左手电机安装座72上且两个滚动轴承70之间隔着套筒71，并依靠电机端盖69进行轴向定位；左手手爪67内孔与两个滚动轴承70外圈间隙配合，并通过手爪端盖73实现轴向定位；电机法兰68固定在左手手爪67上，并与减速器66输出轴之间通过型面连接以传递扭矩；两个微型光电传感器64安装在左手底座62上，且两个微型光电传感器64之间垫着光电传感器垫片65，两个微型光电传感器64之间夹角为90度；在左手手爪67与微型光电传感器64相对应的位置上安装光电开关感应片。

作为一个优选实施方式，如图5、图6所示，所述左手手爪67，基本上呈圆柱体，其中沿圆柱体侧面有一段突出的部分相当于手指，与圆柱体之间构成一个类似V型槽的机构，当左手手爪67沿着图6中垂直于纸面的轴旋转时，餐盘两边的握持部分就卡在左手手爪67的V型槽里，控制左手手爪67的转动角度就可以夹紧餐盘，在左手手爪67的V型槽内侧与餐盘下侧设计了相互配合的锯齿形沟槽，使得餐盘不易滑落。

作为一个优选实施方式，如图8所示，所述头部4，包括：双目视觉摄像头74、两个电位计75、两个电位计小齿轮76、两个头部输出法兰77，80、摄像头安装板78、固定板79、两个轴承端盖81、两个头部轴承安装座82、两个头部电机安装座83、两个支撑板84，85、两个编码器86、两个直流伺服电机87、两个减速器88、两个头部电位计大齿轮89、两个空心轴90、四个滚动轴承91、两个微型光电传感器92、两个光电开关感应片93，其中：减速器88、直流伺服电机87与编码器86连接成为一个整体安装在头部电机安装座83上；两个滚动轴承91安装在头部轴承安装座82中并依靠轴承端盖81进行轴向定位；空心轴90插入滚动轴承91内孔中并通过头部输出法兰80实现轴向定位；头部电位计大齿轮89通过紧定螺钉固定在空心轴90上；头部轴承安装座82与头部电机安装座83相连；空心轴90与减速器88输出轴之间通过型面连接以传递扭矩；装有电位计小齿轮76的电位计75固定在头部电机安装座83上，以上组成竖直电机模块，水平电机模块与之类似；竖直电机模块与水平电机模块的转动轴互相垂直，两个支撑板84，85分别固定在竖直电机模块左右两侧，水平电机模块通过固定板79与竖直电机模块连接，双目视觉摄像头74固定在摄像头安装板78上，摄像头安装板78与水平电机模块的头部输出法兰77相连；两个微型光电传感器92分别安装在支撑板85与头部轴承安装座82上；两个光电开关感应片93分别安装在两个头部输出法兰77、80相对应的位置上。当头部两个自由度处于零位时，两个光电开关感应片93会触发两个微型光电传感器92，其信号被传输至笔记本电脑7进行处理。

上述结构的机器人具体工作过程如下：

1、利用双目视觉摄像头74与各种传感器进行识别与定位，控制两个驱动轮9转动，使送菜机器人移动到需要端运的餐盘前预定位置；

2、驱动腕部直流伺服电机63，使左手手爪67向外张开，驱动肩部直流伺服电机27与肘部直流伺服电机51，使左手手爪67移动到抓取餐盘的高度；

3、驱动腕部直流伺服电机63，向内转动左手手爪67，使餐盘两边的握持部分卡在左手手爪67的V型槽里，夹紧餐盘；

4、驱动肩部直流伺服电机27与肘部直流伺服电机51，使左手手爪67向上平移，端起餐盘；

5、利用双目视觉摄像头74与各种传感器进行避障与路径规划，控制两个驱动轮9转动，使送菜机器人移动到目的餐桌前预定位置；

6、驱动肩部直流伺服电机27与肘部直流伺服电机51，使左手手爪67向下平移，直至餐盘碰到餐桌；

7、驱动直流伺服腕部电机63，使左手手爪67向外张开，松开餐盘，控制两个驱动轮9转动，使送菜机器人离开餐桌，准备端运下一个餐盘。

本发明大大降低了劳动强度，在整个送菜过程中不需要人的参与，服务效率高，与传统服务员相比，送菜机器人不会疲倦，因此能够始终保持高效率，通过双目视觉系统与各种传感器，送菜机器人能够感知周围的环境，及时避让行人或其他障碍物，安全性能好，由于每次送菜的目的餐桌都是由控制系统根据顾客点菜情况决定的，因此送错的情况不会发生，在送菜过程中，因为不存在会污染菜肴的人为因素，菜肴的卫生与安全能够得到保证，由于送菜机器人不受轨道等限制，能够自由移动，因此当餐厅或饭店的布局发生改变时，送菜机器人也能立即适应新的环境，送菜机器人还可以用于家庭、医院、展览馆等场所，为人们提供方便快捷的服务。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种送菜机器人，其特征在于，包括：移动底盘、身体、左手臂、右手臂、头部、点菜和显示部件、控制部件和供电部件，其中：移动底盘作为整个系统的载体置于地面上；身体固定在移动底盘上；左手臂与右手臂分别固定在身体的左侧与右侧，且左手臂与右手臂镜像对称；头部居中固定在身体上方；点菜和显示部件用于点菜与显示菜肴信息；控制部件用于控制送菜机器人；供电部件为机器人提供电源；

所述送菜机器人总计有十个自由度，其中：移动底盘有两个自由度，分别是左右两个驱动轮的转动自由度；身体没有自由度；左手臂与右手臂各有三个自由度，分别是肩关节、肘关节与腕关节的转动自由度；头部有两个自由度，分别是左右偏转与上下俯仰转动自由度。

2.根据权利要求1所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述移动底盘包括两个驱动轮、焊接车架、顶部盖板、底板、两个万向脚轮和两个万向脚轮垫片，其中：两个驱动轮分别安装在焊接车架的左、右两侧，且驱动轮的轮轴均位于焊接车架前后对称中心线上，实现零转弯半径；顶部盖板固定在焊接车架上方；底板固定在焊接车架下方；两个万向脚轮分别安装在焊接车架前端与后端，且位于焊接车架左右对称中心线上；两个万向脚轮与焊接车架之间分别垫有一万向脚轮垫片，通过调整万向脚轮垫片厚度使两个驱动轮和两个万向脚轮同时着地，并使移动底盘处于完全水平状态。

3.根据权利要求2所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述驱动轮包括电机安装座、内侧端盖、套筒、轮毂、外侧端盖、电机端盖、两个滚动轴承、轮胎、减速器、直流伺服电机和编码器，其中：减速器、直流伺服电机与编码器连接成一整体安装在电机安装座上；两个滚动轴承安装在电机安装座上且滚动轴承之间隔有套筒，并靠电机端盖轴向定位；轮毂的内圈与滚动轴承的外圈间隙配合，并通过内侧端盖实现轴向定位；外侧端盖固定在轮毂上，并与减速器输出轴之间通过键连接以传递扭矩；轮胎固化在开有多条燕尾槽的轮毂的外圈。

4.根据权利要求2所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述焊接车架由长方体状铝合金车轮安装座、若干铝型材与铝合金板焊接而成。

5.根据权利要求1所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述左手臂与所述右手臂是镜像对称的，所述左手臂包括：肩部底座、肩部编码器、肩部直流伺服电机、肩部电位计大齿轮、两个肩部滚动轴承、肩部减速器、肩部套筒、肩部电机安装座、左上臂、肩部谐波减速器、肩部电机法兰、肩部电机法兰端盖、第一、第二微型光电传感器、肘部光电开关感应片、肘部电机法兰端盖、肘部电机法兰、肘部谐波减速器、肘部电机安装座、第一、第二肘部滚动轴承、第一、第二肘部短套筒、前臂外侧、左手、左前臂内侧、肘部减速器、两个肘部长套筒、肘部端盖、肘部直流伺服电机、肘部编码器、肘部电位计大齿轮、第一、第二电位计小齿轮、肘部电位计安装座、第一、第二电位计、肩部光电开关感应片、肩部电位计安装座和两个电机驱动器；其中：肩部减速器、肩部直流伺服电机与肩部编码器连接成为一个整体安装在肩部电机安装座上；肩部电机安装座固定在肩部底座上；两个肩部滚动轴承均安装在肩部电机安装座上，且两个肩部滚动轴承之间隔着肩部套筒并依靠肩部底座进行轴向定位；左上臂上部沉孔内圈与两个肩部滚动轴承外圈间隙配合并通过肩部电位计大齿轮实现轴向定位；肩部谐波减速器的刚轮固定在肩部电机安装座上、肩部谐波减速器的柔轮固定在左上臂上；肩部谐波减速器的波发生器与肩部电机法兰相连；肩部电机法兰与肩部减速器输出轴之间通过键连接以传递扭矩，并依靠固定在肩部减速器输出轴上的肩部电机法兰端盖进行轴向定位；装有第一电位计小齿轮的第一电位计和肩部光电开关感应片安装在肩部电位计安装座上；肩部电位计安装座固定在肩部底座下方；第一微型光电传感器安装在左上臂上部与肩部光电开关感应片相对应的位置上；肘部减速器、肘部直流伺服电机与肘部编码器连接成为一个整体安装在肘部电机安装座上；肘关节的转动轴线与肩关节的转动轴线平行，肘部电机安装座固定在左上臂下端，由连接件固定，两个肘部长套筒分别套在其中靠近肩关节的连接件上；第一肘部滚动轴承安装在肘部电机安装座上，并通过第一肘部短套筒实现轴向定位；第二肘部滚动轴承安装在左上臂下端，并依靠第二肘部短套筒与肘部端盖进行轴向定位；前臂外侧与左前臂内侧的安装孔内圈分别与第一、第二肘部滚动轴承的外圈间隙配合，前臂外侧与左前臂内侧连接；肘部谐波减速器的刚轮固定在肘部电机安装座上、肘部谐波减速器的柔轮固定在前臂外侧上；肘部谐波减速器的波发生器与肘部电机法兰相连；肘部电机法兰与肘部减速器输出轴之间通过型面连接以传递扭矩，并依靠固定在肘部减速器输出轴上的肘部电机法兰端盖进行轴向定位；装有第二电位计小齿轮的第二电位计通过肘部电位计安装座固定在左上臂下部；肘部电位计大齿轮安装在左前臂内侧上部与第二电位计小齿轮相对应处，肘部光电开关感应片安装在前臂外侧上端；第二微型光电传感器安装在左上臂下部与肘部光电开关感应片相对应处；左手固定在前臂外侧与左前臂内侧组合形成的长管末端；腕关节的转动轴线与肘关节的转动轴线垂直；两个电机驱动器分别用于驱动肘部直流伺服电机与左手直流伺服电机，其中驱动肘部直流伺服电机的电机驱动器安装在左上臂中，驱动左手直流伺服电机的电机驱动器安装在前臂外侧与左前臂内侧组合形成的长管中。

6.根据权利要求5所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述左手包括：左手编码器、左手底座、左手直流伺服电机、两个左手微型光电传感器、两个左手光电传感器垫片、左手光电开关感应片、左手减速器、左手手爪、左手电机法兰、左手电机端盖、两个左手滚动轴承、左手套筒、左手电机安装座和左手手爪端盖，其中：左手减速器、左手直流伺服电机与左手编码器连接成为一个整体安装在左手电机安装座上；左手电机安装座固定在左手底座上；两个左手滚动轴承安装在左手电机安装座上且之间隔有左手套筒，并依靠左手电机端盖进行轴向定位；左手手爪内孔与左手滚动轴承外圈间隙配合并通过左手手爪端盖实现轴向定位；左手电机法兰固定在左手手爪上，并与左手减速器输出轴之间通过型面连接以传递扭矩；两个左手微型光电传感器均安装在左手底座上且之间分别垫有左手光电传感器垫片；左手光电开关感应片安装在左手手爪与左手微型光电传感器相对应的位置上。

7.根据权利要求6所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述左手手爪呈圆柱形，其中有一段突出的部分相当于手指，与圆柱之间构成一个V型槽的机构，在左手手爪的V型槽内侧与餐盘下侧设计了相互配合的锯齿形沟槽。

8.根据权利要求6所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述腕关节的转动轴线与肘关节的转动轴线垂直，并与前臂外侧与左前臂内侧组合形成的长管的轴线成10度夹角；两个左手微型光电传感器之间夹角为90度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述头部包括：双目视觉摄像头、两个头部电位计、两个头部电位计小齿轮、两个头部输出法兰、摄像头安装板、头部固定板、两个头部轴承端盖、两个头部轴承安装座、两个头部电机安装座、两个头部支撑板、两个头部编码器、两个头部直流伺服电机、两个头部减速器、两个头部电位计大齿轮、两个头部空心轴、四个头部滚动轴承、两个微型光电传感器和两个光电开关感应片，其中：头部减速器、头部直流伺服电机与头部编码器连接成为一个整体安装在头部电机安装座上；两个头部滚动轴承安装在头部轴承安装座中，并依靠头部轴承端盖进行轴向定位；头部空心轴插入头部滚动轴承内孔中，并通过头部输出法兰实现轴向定位；头部电位计大齿轮固定在头部空心轴上，头部轴承安装座与头部电机安装座相连；头部空心轴与头部减速器输出轴之间通过型面连接以传递扭矩；装有头部电位计小齿轮的头部电位计固定在头部电机安装座上，以上组成竖直电机模块；水平电机模块结构与竖直电机模块相同，竖直电机模块与水平电机模块的转动轴互相垂直，两个头部支撑板分别固定在竖直电机模块左、右两侧，水平电机模块通过头部固定板与竖直电机模块连接，双目视觉摄像头固定在摄像头安装板上，摄像头安装板与水平电机模块的头部输出法兰相连；两个微型光电传感器分别安装在头部支撑板与头部轴承安装座上；两个光电开关感应片分别安装在两个头部输出法兰相对应的位置上，当头部两个自由度处于零位时，两个光电开关感应片会触发两个微型光电传感器，其信号被传输至控制部件进行处理。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种送菜机器人，其特征在于，所述身体，是由等边角铝型材焊接而成的框架，框架上端焊接有一铝合金板，在框架底部的前后均焊接支撑柱。