CN106976099A - 一种电磁循迹的智能机器人送餐系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁循迹的智能机器人送餐系统，包括：电磁轨道、送餐机器人以及餐桌定位模块，其中，送餐机器人内置机器人控制模块，用于根据设置指令将餐具送达至指定餐桌并返回，机器人控制模块包括电磁轨道检测模块、设置模块、干簧管、控制模块、动力驱动模块和第一无线通讯模块；餐桌定位模块用于产生定位信号以确定目的餐桌，包括第二无线通讯模块、开关控制模块、开关模块和电磁铁。采用本发明的技术方案，通过餐桌定位模块中的电磁铁是否产生磁信号作为定位信号，从而大大简化了系统架构，机器人能够准确定位目的餐桌，从而单条电磁轨道能够完成多张餐桌的配送。

Description

一种电磁循迹的智能机器人送餐系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种电磁循迹的智能机器人送餐系统。

背景技术

随着机器人时代的来临，目前，各个行业都兴起了“腾笼换鸟”计划，原来很多由人完成的工作岗位，逐渐由机器人取代。现有技术中的“自动送餐”技术大多应用于自助餐桌，以传输带自动将各种菜肴传送到客户面前以供选择喜欢的菜肴。但这种方式有很大的局限性，需要占用一定位置空间，且不适合自由点餐的餐厅。随着技术的进步，现有技术也推出了能够自由配送的送餐机器人，最先进的是通过摄像头实时采集图像进行导航，这大大增加了机器人的复杂度，同时，餐厅环境混杂，无法保证准确导航定位餐桌；现有技术也有采用红外循迹技术，但受光线影响较大，容易受到外界环境干扰，从而无法达到实际应用的程度。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单且便于实施的电磁循迹的智能机器人送餐系统，能够实现自动送餐且达到准确定位餐桌的目的。

为了克服现有技术的缺陷，本发明的技术方案如下：

一种电磁循迹的智能机器人送餐系统，包括：

电磁轨道，所述电磁轨道为铺设在地面且经过多张餐桌的导线并在导线中通交变电流以产生磁场信号；

送餐机器人，其内置机器人控制模块，所述机器人控制模块用于根据设置指令控制送餐机器人将餐具送达至指定餐桌并返回，其包括电磁轨道检测模块、设置模块、干簧管、控制模块、动力驱动模块和第一无线通讯模块，其中，所述电磁轨道检测模块用于检测电磁轨道的磁场信号并发送给所述控制模块，所述控制模块依此控制所述动力驱动模块的参数使机器人循迹所述电磁轨道运动；所述设置模块用于设置机器人所要送达的目的餐桌信息，所述控制模块通过所述第一无线通讯模块将目的餐桌信息发送给餐桌定位模块；所述干簧管用于感应餐桌定位模块发出的定位信号，所述控制模块根据所述干簧管的感应信号判断机器人是否送达指定餐桌；

餐桌定位模块，用于产生定位信号以确定目的餐桌，包括第二无线通讯模块、开关控制模块、开关模块和电磁铁，其中，所述第二无线通讯模块用于接收所述机器人控制模块发送的目的餐桌信息；所述开关控制模块用于将预先设置的餐桌信息与接收到的目的餐桌信息进行匹配，如果两者相匹配则发出控制指令使所述开关模块导通进而所述电磁铁接通电源产生磁信号，否则，所述开关模块断开进而所述电磁铁未接通电源不产生磁信号，所述磁信号作为定位信号从而机器人控制模块能够通过感应该信号并确定目的餐桌。

优选地，所述机器人控制模块还包括压力传感器，所述压力传感器与所述控制模块相连接，用于感应托盘中餐具的压力，当餐具被拿起时，所述压力传感器感应到压力变化信号并发送给所述控制模块，所述控制模块产生返航信号进而机器人控制模块进入返航状态并继续循迹所述电磁轨道返航至终点位置。

优选地，还设置有终点磁铁，机器人控制模块处于返航状态时，当所述干 簧管感应到终点磁铁时，所述机器人控制模块停止循迹。

优选地，所述电磁轨道检测模块采用多个LC谐振电路实现磁场信号的检测。

优选地，设置多条电磁轨道。

优选地，所述电磁轨道铺设在地面下方。

优选地，还包括信号源，串接在电磁轨道中，用于在电磁轨道中产生一定频率的交变电流。

优选地，所述信号源能够调节所产生的交变电流的频率。

优选地，所述设置模块采用按键模块或触摸显示屏。

优选地，所述机器人控制模块还包括语音提示模块，所述语音提示模块与所述控制模块相连接，用于发出语音提示信息。

与现有技术相比较，通过餐桌定位模块中的电磁铁是否产生磁信号作为定位信号，从而大大简化了系统架构，机器人能够准确定位目的餐桌，从而单条电磁轨道能够完成多张餐桌的配送。

附图说明

图1为本发明电磁循迹的智能机器人送餐系统的原理框图。

图2为本发明中机器人控制模块的原理框图。

图3为本发明中餐桌定位模块的原理框图。

图4为本发明电磁循迹的智能机器人送餐系统另一种实施方式的原理框图。

图5为电磁轨道检测模块一种优选实施的排列示意图。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

参见图1，所示为本发明提供一种电磁循迹的智能机器人送餐系统的原理框图，包括电磁轨道、送餐机器人和餐桌定位模块，电磁轨道经过多张餐桌，其为铺设在地面的导线并在导线中通交变电流以产生磁场信号。可以根据实际餐厅内餐桌的布局铺设电磁轨道，机器人能根据电磁轨道的具体路径跟踪循迹，从而大大降低了技术实现难度，能够适用于大部分的餐厅。

参见图2，所示为本发明中机器人控制模块的原理框图，送餐机器人内置机器人控制模块，机器人控制模块用于根据设置指令沿着电磁轨道将餐具送达至指定餐桌并返回，其进一步包括电磁轨道检测模块、设置模块、干簧管、控制模块、动力驱动模块和第一无线通讯模块，其中，电磁轨道检测模块用于检测电磁轨道的磁场信号并发送给控制模块，控制模块是控制的核心，其根据电磁轨道检测模块获取的磁场信号，计算出当前机器人偏离电磁轨道的情况，依此控制动力驱动模块的参数使机器人保持循迹电磁轨道运动；设置模块用于设置机器人所要送达的目的餐桌信息，同时控制模块通过第一无线通讯模块将目的餐桌信息发送给餐桌定位模块；干簧管用于感应餐桌定位模块发出的定位信号，控制模块根据干簧管的感应信号判断机器人是否送达指定餐桌。

参见图3，所示为本发明中餐桌定位模块的原理框图，用于产生定位信号以便机器人确定目的餐桌，进一步包括第二无线通讯模块、开关控制模块、开关模块和电磁铁，其中，第二无线通讯模块用于接收机器人控制模块发送的目的餐桌信息；开关控制模块用于将预先设置的餐桌信息与接收到的目的餐桌信息进行匹配，如果两者相匹配则发出控制指令使开关模块导通进而电磁铁接通 电源产生磁信号，否则，开关模块断开进而电磁铁未接通电源不产生磁信号，磁信号作为定位信号从而机器人控制模块能够通过感应该信号并确定目的餐桌。

采用上述技术方案，需要配送餐具时，工作人员将餐具放置在机器人的托盘上并设置的目的餐桌信息，机器人进入送餐状态，开始循迹电磁轨道行驶，同时通过第一无线通讯模块向设置在每个餐桌上的餐桌定位模块发送目的餐桌信息，每个餐桌定位模块都具有唯一标识的餐桌信息，如果其预设的餐桌信息与所接收到的目的餐桌信息相匹配时，餐桌定位模块使其内置的电磁铁发出磁信号，机器人经过该餐桌时，内置的干簧管检测到该磁信号，由此机器人判定到达目的餐桌并停止行驶，等客户拿走餐具，完成送餐后，机器人进入返航状态，继续循迹电磁轨道直至回到终点，进入等待模式。本发明中，通过餐桌定位模块中的电磁铁是否产生磁信号作为定位信号，从而大大简化了系统架构，机器人能够准确定位目的餐桌，从而单条电磁轨道能够完成多张餐桌的配送。

在一种优选的实施方式中，机器人控制模块还包括压力传感器，压力传感器与控制模块相连接，用于感应托盘中餐具的压力，通过压力传感器检测的压力值变化控制机器人状态。当餐具被拿起时，压力传感器感应到压力变化信号并发送给控制模块，控制模块产生返航信号进而机器人控制模块进入返航状态并继续循迹电磁轨道返航至终点位置。由于设置了压力传感器，返航信号不必人为的产生，只要餐盘拿起，压力传感器就会自动产生一个返航信号。

在一种优选的实施方式中，本系统还设置有终点磁铁，机器人控制模块处于返航状态时，当干簧管感应到终点磁铁时，机器人控制模块停止循迹，进入等待模式。由于设置了终点磁铁，机器人完成送餐时能够自动停靠在指定位置， 从而方便送餐安排。

在一种优选的实施方式中，本系统还包括信号源，串接在电磁轨道中，用于在电磁轨道中产生一定频率的交变电流。通过信号源产生交变电流，从而可以按实际使用环境设置交变电流的频率，通过改变频率可以达到消除外界特定环境存在的信号干扰。优选地，交变电流的频率为20KHz。

在一种优选的实施方式中，电磁轨道铺设在地面下方。比如，铺设在餐厅地板或者瓷砖的下面，从而不会影响客人行走，同时，由于磁场信号为空间分布，也不会对机器人的循迹造成任何影响。

在一种优选的实施方式中，设置模块采用按键模块或触摸显示屏，方便工作人员操作。

在一种优选的实施方式中，还包括语音提示模块，语音提示模块与控制模块相连接，用于发出语音提示信息。比如，启动机器人送餐时，可以发出“开启送餐”的提示，报送目的餐桌的信息，以便工作人员核实信息；机器人到达目的餐桌时，可以发出“送餐完成”的提示，比如，“点餐已送达，请您慢用”，提醒用户取餐。

在一种优选的实施方式中，动力驱动模块包括至少电机和舵机，电机用于控制机器人的速度，舵机用于控制机器人的方向。控制模块用于控制机器人的启动以及行走速度。电磁轨道检测模块检查电磁信号，控制模块依此判断机器人偏离电磁轨道的情况，同时控制电机和舵机的参数改变机器人的运动状态使其保持循迹电磁轨道。一般电机需要电机驱动模块实现控制，控制模块控制电机驱动模块改变电机的运动状态。控制模块通过PWM信号控制舵机。优选地，控制模块中运行PID算法，可以控制机器人的速度和行进过程中路程的最优选择。

在一种优选的实施方式中，设置多条电磁轨道，从而能够全面覆盖整个餐厅。参见图4，所示为本发明一种电磁循迹的智能机器人送餐系统另一种实施方式的原理框图，其为设置了两条电磁轨道的情形，当然同理也可以扩展到任意条电磁轨道，每条电磁轨道由一个机器人负责配送，独立运行，不同轨道的机器人可以同时配送，从而大大提高了送餐效率。

在上述技术方案中，由于铺设多条电磁轨道，会存在十字交错的轨道，这对机器人循迹导航造成了新的技术难度。现有技术，电磁轨道检测模块通常采用多个LC谐振电路实现磁场信号的检测，并且LC谐振电路中的电感是水平对称地分布在轨道上方两侧，利用左右对称位置的电感检测到的磁场信号差值确定偏离轨道大小。由电磁感应原理可知，电感平行电磁轨道时，电感中产生感应电流，通过感应电流的大小可以判定与电磁轨道的位置关系；而电感垂直电磁的时候检测不到感应电流，因此，现有技术采用平行对称电感排列方式，在普通轨道中能够实现准确循迹。但是，在十字交错的轨道情形下测试，水平电感分布容易在轨道交错时存在信号干扰，从而导致机器人越轨现象，造成配送出错。

为了克服上述技术缺陷，在一种优选实施方式中，电磁轨道检测模块采用四路LC谐振电路，参见图5，所示为在一种优选实施中电磁轨道检测模块的排列示意图，四个LC谐振电路沿轨道左右对称分布，其中靠近电磁轨道内侧的两个对称LC谐振电路(电感)与电磁轨道垂直，而靠近电磁轨道外侧的两个对称LC谐振电路(电感)与电磁轨道垂直呈45°角，这种排列方式有利于对十字交叉轨迹进行检测，也可以在偏离轨迹是迅速的校正。机器人在非交叉轨迹上行驶时，外侧的LC谐振电路能检测到轨道，内侧LC谐振电路无法检测到信号。而当小车行驶到交叉轨道时，由于外侧LC谐振电路呈45°可以同 时检测到两条轨迹获取的信号值增加，内侧LC谐振电路可以检测到垂直行驶方向的轨迹信号，可以获知更准确的轨道信息，从而能够对十字交叉的轨道具有更高的区分度，确保机器人沿着预设的电磁轨道行驶。

在一种优选实施方式中，电磁轨道中产生的交变电流的频率为20kHz，由此，设置LC谐振电路的采用频率也为20kHz，具体的可以采用容值为6.8n电容和感值为10nH的电感组成一个LC谐振电路。为了避免外部其他频率信号的干扰，可以通过改变改变通电导线信号源的频率来实现对采集信号频率的改变，电容C1和电感L1与采集信号的频率关系公式：

LC谐振电路可以选择采集的信号频率，从而改变信号源的频率来到达消除外界特定的干扰信号。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，包括：

电磁轨道，所述电磁轨道为铺设在地面且经过多张餐桌的导线并在导线中通交变电流以产生磁场信号；

送餐机器人，其内置机器人控制模块，所述机器人控制模块用于根据设置指令控制送餐机器人将餐具送达至指定餐桌并返回，其包括电磁轨道检测模块、设置模块、干簧管、控制模块、动力驱动模块和第一无线通讯模块，其中，所述电磁轨道检测模块用于检测电磁轨道的磁场信号并发送给所述控制模块，所述控制模块依此控制所述动力驱动模块的参数使机器人循迹所述电磁轨道运动；所述设置模块用于设置机器人所要送达的目的餐桌信息，所述控制模块通过所述第一无线通讯模块将目的餐桌信息发送给餐桌定位模块；所述干簧管用于感应餐桌定位模块发出的定位信号，所述控制模块根据所述干簧管的感应信号判断机器人是否送达指定餐桌；

餐桌定位模块，用于产生定位信号以确定目的餐桌，包括第二无线通讯模块、开关控制模块、开关模块和电磁铁，其中，所述第二无线通讯模块用于接收所述机器人控制模块发送的目的餐桌信息；所述开关控制模块用于将预先设置的餐桌信息与接收到的目的餐桌信息进行匹配，如果两者相匹配则发出控制指令使所述开关模块导通进而所述电磁铁接通电源产生磁信号，否则，所述开关模块断开进而所述电磁铁未接通电源不产生磁信号，所述磁信号作为定位信号从而机器人控制模块能够通过感应该信号并确定目的餐桌。

2.根据权利要求1所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，所述机器人控制模块还包括压力传感器，所述压力传感器与所述控制模块相连接，用于感应托盘中餐具的压力，当餐具被拿起时，所述压力传感器感应到压力变化信号并发送给所述控制模块，所述控制模块产生返航信号进而送餐机器人进入返航状态并继续循迹所述电磁轨道返航至终点位置。

3.根据权利要求2所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，还设置有终点磁铁，送餐机器人处于返航状态时，当所述干簧管感应到终点磁铁时，所述机器人控制模块停止循迹。

4.根据权利要求1所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，所述电磁轨道检测模块采用多个LC谐振电路实现磁场信号的检测。

5.根据权利要求1所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，设置多条电磁轨道。

6.根据权利要求1所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，所述电磁轨道铺设在地面下方。

7.根据权利要求1所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，还包括信号源，串接在电磁轨道中，用于在电磁轨道中产生一定频率的交变电流。

8.根据权利要求7所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，所述信号源能够调节所产生的交变电流的频率。

9.根据权利要求1所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，所述设置模块采用按键模块或触摸显示屏。

10.根据权利要求1所述的电磁循迹的智能机器人送餐系统，其特征在于，所述机器人控制模块还包括语音提示模块，所述语音提示模块与所述控制模块相连接，用于发出语音提示信息。