CN107357291A - 一种基于磁导航机器人的送餐系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁导航机器人的送餐系统，包括磁导航运动单元、避障单元、地图与定位单元、导航单元、语音交互单元、餐饮数据库单元、重量传感器单元和无线通信单元，所述磁导航运动单元分别连接无线通信单元和避障单元，避障单元还连接地图与定位单元，地图与定位单元还连接导航单元。本发明的有益效果是：由于磁条的成本较低，且利于维护，不易受外界干扰，可在餐厅场所中按任意形状进行铺设，使得机器人在用户设定的线路下完成送餐任务。相对于餐饮业人员流动性大的特定，餐饮机器人更稳定且标准化，能够降低餐厅的成本，具有提高客流量，营业额涨幅的优势。所述系统与方法也适用于相应服务场所中。
Description
技术领域
本发明涉及人工智能技术领域，具体是一种基于磁导航机器人的送餐系统。
背景技术
目前餐饮行业中主要采用基层工作人员服务的方式。采用基层工作人员服务的方式不稳定性较大，且工作人员流动性大容易造成餐厅成本高的问题。
随着餐饮行业激烈的竞争，企业管理者一方面要保证食品安全且能抓住消费者的味蕾，另一方面还要降低餐馆运营成本。随着我国人口红利的渐失，餐饮业也面临着人工成本增长所带来的风险。在新的市场经济下，机器人和餐厅的有机结合为餐厅开拓了一个新的创新点，机器人餐厅将越来越受人喜欢。
发明内容
本发明为基于磁导航送餐系统与方法，该系统实现机器人自主导航定位送餐功能，结合了磁导航和RFID技术完成机器人自主运动与定位。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于磁导航机器人的送餐系统，包括磁导航运动单元、避障单元、地图与定位单元、导航单元、语音交互单元、餐饮数据库单元、重量传感器单元和无线通信单元，所述磁导航运动单元、避障单元、地图与定位单元、导航单元、语音交互单元、餐饮数据库单元和重量传感器单元分别连接无线通信单元，无线通信单元还连接PC端。
作为本发明的优选方案：所述磁导航运动单元包括导航传感器模块和磁条轨道模块，导航传感器模块在机器人车身底部前端与后端分别安置导航传感器，磁条轨道模块则由磁条与RFID标签组成，磁条设置在机器人所需运动轨迹路线的轨道上，RFID标签则安置于磁条轨道的拐角处。
作为本发明的优选方案：所述语音交互单元可分为语音采集模块、语义处理模块和语音输出模块，语音采集模块通过EM6027麦克风对用户发出的命令进行语音信号采样，并将用户语音信号传送至语义处理模块进行处理；语义处理模块即对收集的声源进行语句分析处理，计算出用户命令，机器人根据用户命令做出相对应的处理；语音输出模块是机器人在做出相对应语音播报处理时，进行语音输出。
作为本发明的优选方案：所述餐饮数据库单元储存关于基本餐饮对话语义库以及餐厅内所置餐桌的坐标数据，其中餐桌坐标数据由坐标X、Y和方向组成。
作为本发明的优选方案：所述重量传感器单元由重量传感器组成，其置于送餐机器人托盘内，当机器人到达顾客餐桌时，顾客完成取餐动作，机器人通过重量传感器感受到托盘内重量发生改变，来判断顾客是否完成取餐动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于磁条的成本较低，且利于维护，不易受外界干扰，可在餐厅场所中按任意形状进行铺设，使得机器人在用户设定的线路下完成送餐任务。相对于餐饮业人员流动性大的特定，餐饮机器人更稳定且标准化，能够降低餐厅的成本，具有提高客流量，营业额涨幅的优势。所述系统与方法也适用于相应服务场所中。
附图说明
图1是导航传感器位置图；
图2是餐桌坐标数据表示；
图3是基于磁导航送餐系统与方法结构框图；
图4是基于磁导航送餐系统与方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种基于磁导航机器人的送餐系统，包括磁导航运动单元、避障单元、地图与定位单元、导航单元、语音交互单元、餐饮数据库单元、重量传感器单元和无线通信单元，所述磁导航运动单元、避障单元、地图与定位单元、导航单元、语音交互单元、餐饮数据库单元和重量传感器单元分别连接无线通信单元，无线通信单元还连接PC端。
磁导航运动单元：该单元包括导航传感器模块和磁条轨道模块，导航传感器模块在机器人车身底部前端与后端分别安置导航传感器，机器人在磁条轨道上运动过程中，导航传感器检测基于机器人与磁条的距离得到的磁场信息，系统根据磁场信息进行处理计算，分析机器人与磁条的相对位姿来判断机器人是否准确得沿着磁条轨道运动，从而对机器人的运动方向进行调整；磁条轨道模块则由磁条与RFID标签组成，磁条轨道主要用于设置机器人所需运动轨迹路线，便于机器人在设定的轨迹上运动及工作，RFID标签则安置于磁条轨道的拐角处，标签内信息用于人工定位以及机器人运动转弯控制，机器人内置RFID读卡器读取到标签信息后，将信息数据传送至系统内进行处理，最后根据解析得到的信息更新机器人当前定位以及控制机器人进行转弯运动。
地图与定位单元：根据磁条所设定的轨迹路线录入地图数据库内，形成相对应的电子地图。通过里程计方法对机器人进行位姿预测，完成机器人定位，同时为了避免里程计造成的累计误差，将结合基于RFID人工定位的方式进行校准。
导航单元：由于磁条轨迹为已知，相对应的电子地图也被确定。当PC端指定送餐目标时，根据目标餐桌信息，对目标坐标和起始坐标计算出多条运动轨迹，系统对运动轨迹进行解析，并确定到达餐桌的转向，最后采取最短路径进行送餐。
避障单元：机器人底部前端位置安置传感器，对机器人运动前方障碍物进行识别，若机器人在运动过程中出现障碍物，机器人将停止运动，直至障碍物消失后，再重新运动。
语音交互单元：该单元可分为语音采集模块、语义处理模块和语音输出模块。语音采集模块通过EM6027麦克风对用户发出的命令进行语音信号采样，并将用户语音信号传送至语义处理模块进行处理；语义处理模块即对收集的声源进行语句分析处理，计算出用户命令，机器人根据用户命令做出相对应的处理；语音输出模块是机器人在做出相对应语音播报处理时，进行语音输出。
餐饮数据库单元：餐饮数据库储存关于基本餐饮对话语义库以及餐厅内所置餐桌的坐标数据，其中餐桌坐标数据由坐标X、Y和方向组成。
重量传感器单元：单元由重量传感器组成，其置于送餐机器人托盘内。当机器人到达顾客餐桌时，顾客完成取餐动作，机器人通过重量传感器感受到托盘内重量发生改变，来判断顾客是否完成取餐动作。
无线通信单元：通过无线传输技术实现系统控制PC端与机器人之间信息互相传输，控制机器人对指定餐桌进行送餐工作，以及接收机器人通过多种传感器采集并经过处理的数据。
本发明的工作原理是：
(1)、磁导航位姿调整方法
所述磁导航位置调整方法，其在机器人车身底部前端与后端分别安置导航传感器，导航传感器所安置位置如图1所示。当机器人在磁条轨道上运动过程中，导航传感器检测基于机器人与磁条的距离得到的磁场信息，系统根据磁场信息进行处理计算，分析机器人与磁条的相对位姿来判断机器人是否准确得沿着磁条轨道运动，从而对机器人的运动方向进行调整，保证机器人运动始终沿着磁条轨道行走。
所述磁导航传感器具有一到多组微型磁场检测传感器，在磁导航传感器上，每个磁场检测传感器对应一个探测点。其中传感器又由非平衡电桥和集成运算放大器组成，而非平衡电桥由四条铁镍合金成菱形状组成，电流经由非平衡电桥输出后，再经集成运算放大器增大信号强度输出。当磁导航传感器置于磁条轨道上方时，磁条在周围产生磁场，但由于非平衡电桥中四个磁电阻电流方向并不一致，电阻值会发生一定的变化，输出的电压可表示为当工作电压一定时，磁导航传感器会随着外界磁场的磁感应强度变化而发生线性变化，其与传感器灵敏度B、待测磁场强度H以及外加磁场为零时传感器的输出值U0的线性关系为Uout＝BH+U0。系统根据这个计算结果，就能够判断它的运动方向是否偏离磁条轨道。
所述磁导航传感器安装机器人底部高度是应为3-4cm，此为磁导航传感器的最佳检测范围。
(2)、基于磁导航送餐系统与方法流程
1.系统控制PC端通过无线传输送餐餐桌信息。
2.系统根据目标坐标和起始坐标计算出最短路径，机器人结合里程计及RFID方式对机器人进行定位及转弯运动。
3.根据磁导航传感器检测的信息进行计算，判断机器人运动方向是否偏离磁条轨道，并对机器人的运动方向进行调整。
4.当传感器识别前方存在障碍物时，机器人停止运动，直至障碍物消失后，再重新运动。
5.到达目标餐桌后，转向餐桌，语音“你好，你的餐品*****已送到，请取餐。”，顾客进行取餐。
6.顾客完成取餐后，重量传感器感受到托盘内重量发生改变，结束送餐任务，机器人按原路径回到初始位置。
以上描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人士应该了解，本实用新型不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是用于说明本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围内。
Claims (4)
1.一种基于磁导航机器人的送餐系统，包括磁导航运动单元、避障单元、地图与定位单元、导航单元、语音交互单元、餐饮数据库单元、重量传感器单元和无线通信单元，其特征在于，所述磁导航运动单元分别连接无线通信单元和避障单元，避障单元还连接地图与定位单元，地图与定位单元还连接导航单元，导航单元还连接语音交互单元，语音交互单元还连接餐饮数据库单元，餐饮数据库单元还连接重量传感器单元，重量传感器单元还连接无线通信单元。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁导航机器人的送餐系统，其特征在于，所述磁导航运动单元包括导航传感器模块和磁条轨道模块，导航传感器模块在机器人车身底部前端与后端分别安置导航传感器，磁条轨道模块则由磁条与RFID标签组成，磁条设置在机器人所需运动轨迹路线的轨道上，RFID标签则安置于磁条轨道的拐角处。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁导航机器人的送餐系统，其特征在于，所述餐饮数据库单元储存关于基本餐饮对话语义库以及餐厅内所置餐桌的坐标数据，其中餐桌坐标数据由坐标X、Y和方向组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁导航机器人的送餐系统，其特征在于，所述重量传感器单元由重量传感器组成，其置于送餐机器人托盘内，当机器人到达顾客餐桌时，顾客完成取餐动作，机器人通过重量传感器感受到托盘内重量发生改变，来判断顾客是否完成取餐动作。
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