CN105629969A - 一种餐厅服务机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厅服务机器人，包括核心控制系统、运动系统和传感系统，其特征在于：核心控制系统分别连接运动系统、传感系统、交互系统、无线收发模块和电源控制系统，传感系统包括超声波测距模块、视觉信号模块和触摸传感模块；运动系统包括行进控制系统和机械臂控制系统。本发明主要针对餐厅服务机器人在实际当中的高度应用，不需要提供轨道等外部辅助进行导航，能够高度识别障碍物或人是否在机器人附近及其行进方位预判。

Description

一种餐厅服务机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是一种能实现人机交互和自主移动的机器人。

背景技术

目前，较为常见的餐厅服务机器人分为两大部分：循迹型机器人和迎宾型机器人，其中循迹型机器人是通过识别工作环境中铺设的轨迹线进行行进的，对现场环境要求较高，而迎宾型机器人主要实现的是通过红外热释电来感应是否有人，从而进行识别，只能识别出是否有人在附近，而不能识别出人是从哪个方向来，也不能针对人脸进行识别和跟踪等。

现有的与移动机器人研究平台相关专利主要集中在各个专用领域系统内实现，与本发明的研究内容相近的专利有我国在2010年授权的《智能家庭服务机器人系统》[CN201950673A]，揭示了一种智能家庭服务机器人系统,包括智能家庭服务机器人和远程控制终端,所述智能家庭服务机器人包括电源模块、驱动模块、视频模块、音频模块、存储模块、通信模块、智能家居服务模块、传感器模块以及控制模块,所述智能家庭服务机器人的通信模块同时具有3G模块和wiFi模块。2012年授权的发明专利《自助餐厅服务机器人》[CN102445946A]公开了一种智能自助餐厅服务机器人，机器人前端中间装置装有用于循迹的摄像头，循迹线铺置在餐厅过道或传菜通道，停止线在就餐区与循迹线垂直铺置，当机器人识别出停止线时，机器人则停止10秒钟，并在LCD显示器上进行倒计时显示，通过寻迹线引导机器人按照预定路线行驶，以实现机器人在自助餐厅为就餐人员提供送取食物、自助清理餐具等功能，具有较好的实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有的机器人移动需要铺设循迹线路的问题，提供了一种能够自主感知环境的餐厅服务机器人。

本发明技术方案：

一种餐厅服务机器人，包括核心控制系统、运动系统和传感系统，核心控制系统分别连接运动系统、传感系统、交互系统、无线收发模块和电源控制系统，传感系统包括超声波测距模块、视觉信号模块和触摸传感模块；运动系统包括行进控制系统和机械臂控制系统。

传感系统中包括了语言采集模块。

交互系统包括表情系统、行为交互系统和语言交互系统。

行进控制系统包括底盘控制器和电机驱动器，底盘上安装有两个驱动轮和一个万向轮，电机驱动器连接两个驱动轮，底盘控制器接收从核心控制系统发来的控制信号控制电机驱动器工作。

机械臂控制系统包括六自由度机械臂和机械手控制器组，机械手控制器组控制六自由度机械臂上的六个舵机。

视觉信号模块包括两个单目摄像头和一个红外摄像头，安装在机器人头部，机器人头部安装有头部控制器和舵机，头部控制器和核心控制系统连接并控制舵机驱动头部运动。

本发明有益效果：

本发明主要通过结合机械、电子、传感器、计算机软件硬件、模式识别、人工智能、电气自动化、工业设计等众多先进技术，通过实现包括机械手臂控制、机器人表情控制、轮式动力控制、机器人颈部运动控制、机器人远程人工遥控、机器人自主导航、自主避障、机器人肢体识别、机器人与人的语言交互等。本发明主要针对餐厅服务机器人在实际当中的高度应用，不需要提供轨道等外部辅助进行导航，能够高度识别障碍物或人是否在机器人附近及其行进方位预判，提供一款在餐厅中能够迎宾、点餐、送餐、交互的一体化综合型机器人。

本发明实现了基于超声波传感器的移动机器人定位，较快地实现了超声波与单目视觉下的机器人同时定位与地图创建，实现家庭环境下的自主导航和避障路径规划，实现了多感知的综合分析，融合了视觉、超声波传感器、红外传感器等信息，较好地实现了移动机器人的多模态避障路径规划和自主导航运动。

附图说明：

图1为本发明组成结构示意图。

图2为点餐流程图。

图3为送餐流程图。

具体实施方式：

一种用于家庭服务机器人，具有环境感知，同时定位与地图创建、避障路径规划的自主移动机器人，机器人的本体造型为一卡通美女的形象，包括核心控制系统分别连接运动系统、传感系统、交互系统、无线收发模块和电源控制系统，传感系统包括超声波测距模块、视觉信号模块、触摸传感模块、语言采集模块和里程计反馈。运动系统包括行进控制系统、头部控制系统和机械臂控制系统。交互系统包括表情系统、语言交互系统和基于用户肢体动作识别的行为交互系统。

机器人自主导航采用多模块协作方式进行工作，由超声波测距模块进行底部障碍物检测，视觉信号模块进行整体环境检测，然后由机器人对目标点以及机器人本身的位置通过检测模块的数据进行计算，得到最佳路径，从而进行自主导航。

视觉信号模块采用双目摄像头和一个红外摄像头实现，双目摄像头中间距离是一定的，红外摄像头能使机器人即使在光线不佳的情况下也能“看清”人的动作，双目摄像头通过图像采集、计算、分析，得出人当前的运动姿态、距离等信息，从而判断出人的肢体动作，再调用数据库内肢体动作库，匹配出当前人的动作要表达的意义，完成人机之间的行为交互功能。

行进控制系统包括底盘控制器和电机驱动器，底盘上安装有两个驱动轮和一个万向轮，电机驱动器连接两个驱动轮，底盘控制器接收从核心控制系统发来的控制信号控制电机驱动器工作。核心控制系统中装载有基于SURF的同时定位与地图创建、避障路径规划等核心算法，通过串口向底盘控制器发送控制命令，控制电机进行相应动作，并对障碍信号进行处理。

机械臂控制系统包括六自由度机械臂和机械手控制器组，机械手控制器组控制六自由度机械臂上的六个舵机。利用脉宽调制对机械手臂进行自由控制，能实现舵机沿任意角度转动。

头部控制系统由头部控制器和2个舵机组成，1个舵机负责控制机器人脖子的上下转动，1个舵机控制头部的左右转动，从而可以控制两个单目摄像头转动、

机器人表情展示采用LED软屏进行展示，当其他传感器感知外部环境或人与机器人之间的交谈对话等，机器人产生的心理状态由机器人头部表情设备展示出来。

用户肢体动作识别模块采用两个单目摄像头和一个红外摄像头实现，两个单目摄像头中间距离是一定的，红外摄像头能使机器人即使在光线不佳的情况下也能“看清”人的动作，两个单目摄像头通过图像采集、计算、分析，得出人当前的运动姿态、距离等信息，从而判断出人的肢体动作，再调用数据库内肢体动作库，匹配出当前人的动作要表达的意义，完成人机之间的行为交互功能。

机器人能实现点餐送餐等工作，点餐送餐流程如图2、图3所示，首先机器人走到顾客身边站好，顾客通过机器人胸前触摸屏可以进行点餐操作，机器人屏幕可显示菜品分类、菜品名称、图片效果及价格等信息，并显示当前店内活动信息，使顾客可以自助点餐，当顾客点餐完毕后，机器人通过无线传输方式将顾客所点菜品及编号发送到后厨，由后厨进行排队备菜操作，然后菜品做好后发送给送餐机器人，送餐机器人确定好当前菜品所属餐桌，根据摄像头及超声波采集当前环境信息，对到达所属餐桌进行避障路径规划，在行走过程中实时检测路径范围内是否有障碍遮挡机器人前行，如果有则进行避障等处理，完成送餐任务。

Claims (6)

1.一种餐厅服务机器人，包括核心控制系统、运动系统和传感系统，其特征在于：核心控制系统分别连接运动系统、传感系统、交互系统、无线收发模块和电源控制系统，传感系统包括超声波测距模块、视觉信号模块和触摸传感模块；运动系统包括行进控制系统和机械臂控制系统。

2.根据权利要求1所述的餐厅服务机器人，其特征在于：传感系统中包括了语言采集模块。

3.根据权利要求1所述的餐厅服务机器人，其特征在于：交互系统包括表情系统、行为交互系统和语言交互系统。

4.根据权利要求1所述的餐厅服务机器人，其特征在于：行进控制系统包括底盘控制器和电机驱动器，底盘上安装有两个驱动轮和一个万向轮，电机驱动器连接两个驱动轮，底盘控制器接收从核心控制系统发来的控制信号控制电机驱动器工作。

5.根据权利要求1所述的餐厅服务机器人，其特征在于：机械臂控制系统包括六自由度机械臂和机械手控制器组，机械手控制器组控制六自由度机械臂上的六个舵机。

6.根据权利要求1所述的餐厅服务机器人，其特征在于：视觉信号模块包括两个单目摄像头和一个红外摄像头，安装在机器人头部，机器人头部安装有头部控制器和舵机，头部控制器和核心控制系统连接并控制舵机驱动头部运动。