CN108279679A - 一种基于微信小程序和ros的智能送餐机器人系统及其送餐方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统及其送餐方法，该系统包括安装有微信小程序的移动终端、云服务器、主机和智能送餐机器人。用户通过移动终端上的微信小程序将点餐信息和位置信息提交到云服务器，餐厅的主机从云服务器获取点餐信息和位置信息，主机内置的ROS模块完成路径规划，通过局域网，发送指令驱动智能送餐机器人自主移动至取餐区取餐并自主送餐至用户所在位置。本发明公开的智能送餐机器人系统所基于的微信小程序具有操作便捷，用户数巨大等优点，这使得该系统更易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种基于微信小程序和ROS 的智能送餐机器人系统及其送餐方法。
背景技术
近年来，随着人工智能领域技术的高速发展，智能机器人的功能越发强大，有人预言，在未来的数十年内，大量的重复性体力劳动将会由智能机器人完成。
目前，在机器人领域中，ROS是一个开源系统，聚合了全世界开发者所提供的大量开源数据包，构成了一个强大的开源生态系统。而在系统结构设计上，ROS是一种分布式的处理框架，其运行时是由多个进程松散耦合，方便数据的共享和分发，也能让开发者在实际使用中为机器人灵活添加各种功能模块。
微信小程序由腾讯公司开发，于2017年在微信正式上线，应用在移动终端上。微信小程序是一种不需要下载安装即可使用的应用，用户不用关心安装太多应用的问题。对于开发者而言，微信小程序的开发难度远低于 APP，开发成本低。对于生活服务类手机应用而言，小程序完全能够满足用户所需的简单基础应用。
目前出现了一种用于送餐的机器人服务员，其主要的工作原理是电磁导航技术，即在规定的机器人行走路径上布置感性线圈，通过安装在机器人身上的感应装置进行电磁感应。这种机器人只能按照特定的路径移动，且遇到障碍物时只能停下而无法躲避，这种特性令其很难适应餐厅复杂的环境条件，导致工作效率低下。而且这种机器人需要人工设定送餐位置，并没有做到真正的自动化送餐。
因此，极有必要开发一种在移动时更加灵活的送餐机器人系统及其方法，能更有效率地在复杂的餐厅环境中完成送餐任务。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统及其送餐方法。
根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种基于微信小程序和 ROS的智能送餐机器人系统的送餐方法，所述的送餐方法包括下列步骤：
S1、位于餐厅的主机中的ROS模块接收智能送餐机器人提供的传感器数据并利用传感器数据绘制餐厅地图；
S2、移动终端上安装的微信小程序获取用户的点餐信息和位置信息，并将点餐信息和位置信息上传至云服务器；
S3、云服务器将点餐信息传输给主机，主机将点餐信息通过无线局域网传输给智能送餐机器人，并在智能送餐机器人的显示屏上显示点餐信息；
S4、云服务器将位置信息传输给主机，主机中的ROS模块根据位置信息进行机器人移动路径规划并驱动智能送餐机器人将餐品自主地送到用户所在位置。
进一步地，所述的步骤S1包括以下步骤：
S101、智能送餐机器人利用驱动装置、深度摄像头、激光雷达、里程计、陀螺仪和编码器获取餐厅平面布局的传感器数据；
S102、智能送餐机器人将传感器数据传送至主机，主机中的ROS模块先通过sensor_msgs包存储激光雷达扫描相关数据，然后通过gmapping把激光雷达的数据转换成餐厅栅格地图数据，创建用于送餐机器人导航的栅格地图。
进一步地，所述的步骤S2包括以下步骤：
S201、用户使用移动终端扫描餐桌上的二维码链接到用于点餐的微信小程序，并进行点餐；
S202、微信小程序将获取的点餐信息和位置信息上传至云服务器。
进一步地，所述的步骤S3包括以下步骤：
S301、云服务器将点餐信息传输给主机，主机将点餐信息通过无线局域网传输给智能送餐机器人；
S302、智能送餐机器人接收到点餐信息后，在显示屏上展示点餐信息。
进一步地，所述的步骤S4包括以下步骤：
S401、云服务器将位置信息传输给主机，主机中的ROS模块根据位置信息在栅格地图中设定导航目标位置，并通过ROS模块的golbal_planner 节点进行全局路径规划；
S402、主机通过局域网发送指令到智能送餐机器人，驱动智能送餐机器人按照golbal_planner节点输出的全局路径规划行进；
S403、智能送餐机器人按照全局路径规划行进过程中，当智能送餐机器人的传感器感应到在移动路径上有障碍物时，将传感器对该障碍物的感应数据传回至主机的ROS模块，ROS模块对感应数据进行分析后重新得到局部路径规划，并驱动机器人绕过障碍物。
根据公开的实施例，本发明的第二方面公开了一种基于微信小程序和 ROS的智能送餐机器人系统，所述的智能送餐机器人系统包括：安装有微信小程序的移动终端、云服务器、位于餐厅的主机和智能送餐机器人，其中，移动终端、云服务器以及主机之间通过移动网络进行信息交互，主机和智能送餐机器人通过无线局域网进行信息交互；
所述的移动终端上安装的微信小程序将用户点餐信息和位置信息提交到所述的云服务器，所述的云服务器将点餐信息和位置信息发送到所述的主机，位于餐厅内的主机通过无线局域网将信息传输到所述的智能送餐机器人，所述的智能送餐机器人接收信息后将点餐信息在显示屏上显示，智能送餐机器人根据主机的指令通过驱动装置移动到目标位置。
进一步地，所述的移动终端通过微信扫描餐桌上的二维码打开小程序的点餐界面后进行点餐，在用户完成点餐后，所述的移动终端将点餐信息和位置信息通过移动网络传输到所述的云服务器。
进一步地，所述的智能送餐机器人包括显示餐品信息的显示屏、驱动装置、激光雷达和放置餐品的箱体、箱体内部设置编码器、WIFI显示屏控制器、加速计、陀螺仪、第二WIFI模块和第二数据处理模块；所述的主机包括ROS模块、第一WIFI模块和第一数据处理模块；
所述的主机从所述的云服务器中获取点餐信息和位置信息，并将点餐信息通过第一WIFI模块传输到所述的智能送餐机器人，所述的智能送餐机器人通过第二WIFI模块接收后由显示屏显示点餐信息；
所述的主机从所述的云服务器接收到位置信息后由ROS模块规划出智能送餐机器人的送餐路径，并通过第一WIFI模块控制智能送餐机器人将餐品送至指定位置。
进一步地，所述的ROS模块在智能送餐机器人移动过程中，分别获取智能送餐机器人移动的距离和所转过的角度，从而推算出当前的智能送餐机器人位置。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明将微信小程序应用于智能送餐机器人系统中，用移动终端点餐取代了人工点餐环节，不仅提高了客人的用餐效率，也节省了人力成本。
2、本发明将ROS应用于智能送餐机器人系统中，其基于消息传递通信的分布式多进程框架能安全有效地管理智能送餐机器人系统的各个模块，提高软硬件资源利用率。
附图说明
图1是本发明公开的基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统的组成示意图；
图2是本发明的移动终端中微信小程序的点餐界面示意图；
图3是本发明的智能送餐机器人中实现自动导航的架构图；
图4是本发明的智能送餐机器人在自动导航的过程中的整体流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
实施例一
如图1所示，本发明公开了一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统，包括安装有微信小程序的移动终端、云服务器、主机和智能送餐机器人。所述的主机内部设置ROS模块、第一WIFI模块和第一数据处理模块，位于餐厅内；所述的智能送餐机器人本体包括显示餐品信息的显示屏、驱动装置、激光雷达和放置餐品的箱体、箱体内部设置编码器、WIFI 显示屏控制器、加速计、陀螺仪、第二WIFI模块和第二数据处理模块；所述的移动终端安装有微信小程序，该微信小程序将用户点餐信息和位置信息提交到所述的云服务器，所述的云服务器将点餐信息和位置信息发送到主机，位于餐厅内的主机通过第二WIFI模块将处理后的信息传输到所述的智能送餐机器人，所述的智能送餐机器人通过第二WIFI模块接收信息后将点餐信息在显示屏上显示，智能送餐机器人本体根据主机的指令通过驱动装置移动到目标位置。
在发明中，所述的移动终端包括手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设备、多媒体设备、流媒体设备、移动互联网设备(MID，mobile internet device)、可穿戴设备或其他类型的终端设备。
其中，微信小程序的点餐界面如图2。用户通过微信扫描餐桌上的二维码打开小程序的点餐界面后进行点餐。在用户完成点餐后，微信小程序将点餐信息和位置信息提交到云服务器。
其中，主机从云服务器中获取点餐信息和位置信息，并将点餐信息通过第一WIFI模块传输到智能送餐机器人，智能送餐机器人通过显示屏显示点餐信息。餐厅人员根据点餐信息制作餐品后将餐品放到智能送餐机器人的箱体上。
如图3，主机将根据云服务器传输的位置信息，规划出智能送餐机器人的送餐路径，并通过第一WIFI模块控制智能送餐机器人将餐品送至指定位置。在智能送餐机器人第一次执行送餐任务前，应先让智能送餐机器人对餐厅的全貌进行扫描，并将扫描数据传输到主机，绘制出餐厅的栅格地图。在机器人移动过程中，ROS模块分别获取智能送餐机器人移动的距离和所转过的角度，从而推算出当前的只能送餐机器人位置。
智能送餐机器人在自动导航的过程中的整体流程图如图4。主机中的 ROS模块根据所绘制的餐厅的栅格地图对送餐机器人运动路径进行全局规划。若智能送餐机器人在移动过程中，激光雷达探测到移动路径上出现障碍物，即由智能送餐机器人将该障碍物的扫描数据传输到主机，由主机的 ROS模块在全局路径规划的基础上进行局部路径规划，根据所得结果控制送餐机器人绕过该障碍物，再重新回到全局规划的路径上，最终实现将餐品送至指定的位置。
实施例二
本实施例公开了一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统的送餐方法，以上述实施例公开的基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统为实施基础，该送餐方法具体包括以下步骤：
S1、位于餐厅的主机中的ROS模块接收智能送餐机器人提供的传感器数据并利用传感器数据绘制餐厅地图；
其中，具体实施方式中，步骤S1包括以下步骤：
S101、智能送餐机器人利用驱动装置、深度摄像头、激光雷达、里程计、陀螺仪和编码器获取餐厅平面布局的传感器数据；
S102、智能送餐机器人将传感器数据传送至主机，主机中的ROS模块先通过sensor_msgs包存储激光雷达扫描相关信息，然后通过gmapping把激光雷达的数据转换成餐厅栅格地图数据，创建用于送餐机器人导航的栅格地图。
S2、移动终端上安装的微信小程序获取用户的点餐信息和位置信息，并将点餐信息和位置信息上传至云服务器；
其中，具体实施方式中，步骤S2包括以下步骤：
S201、用户使用移动终端扫描餐桌上的二维码链接到用于点餐的微信小程序，并进行点餐；
S202、微信小程序将获取的点餐信息和位置信息上传至云服务器。
S3、云服务器将点餐信息传输给主机，主机将点餐信息通过无线局域网传输给智能送餐机器人，并在智能送餐机器人的显示屏上显示点餐信息；
其中，具体实施方式中，步骤S3包括以下步骤：
S301、云服务器将点餐信息传输给主机，主机将点餐信息通过无线局域网传输给智能送餐机器人；
S302、智能送餐机器人接收到点餐信息后，在显示屏上展示点餐信息。
S4、云服务器将位置信息传输给主机，主机中的ROS模块根据位置信息进行机器人移动路径规划并驱动智能送餐机器人将餐品自主地送到用户所在位置。
其中，具体实施方式中，步骤S4包括以下步骤：
S401、云服务器将位置信息传输给主机，，主机中的ROS模块根据位置信息在栅格地图中设定导航目标位置，并通过ROS模块的golbal_planner 节点进行全局路径规划；
S402、主机通过局域网发送指令到智能送餐机器人，驱动智能送餐机器人按照golbal_planner节点输出的全局路径规划行进；
S403、智能送餐机器人按照全局路径规划行进过程中，当智能送餐机器人的传感器感应到在移动路径上有障碍物时，将传感器对该障碍物的感应数据传回至主机的ROS模块，ROS模块对感应数据进行分析后重新得到局部路径规划，并驱动机器人绕过障碍物。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统的送餐方法，其特征在于，所述的送餐方法包括下列步骤：
S1、位于餐厅的主机中的ROS模块接收智能送餐机器人提供的传感器数据并利用传感器数据绘制餐厅地图；
S2、移动终端上安装的微信小程序获取用户的点餐信息和位置信息，并将点餐信息和位置信息上传至云服务器；
S3、云服务器将点餐信息传输给主机，主机将点餐信息通过局域网传输给智能送餐机器人，并在智能送餐机器人的显示屏上显示点餐信息；
S4、云服务器将位置信息传输给主机，主机中的ROS模块根据位置信息进行机器人移动路径规划并驱动智能送餐机器人将餐品自主地送到用户所在位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统的送餐方法，其特征在于，所述的步骤S1包括以下步骤：
S101、智能送餐机器人利用驱动装置、深度摄像头、激光雷达、里程计、陀螺仪和编码器获取餐厅平面布局的传感器数据；
S102、智能送餐机器人将传感器数据传送至主机，主机中的ROS模块先通过sensor_msgs包存储激光雷达扫描相关数据，然后通过gmapping把激光雷达的数据转换成餐厅栅格地图数据，创建用于智能送餐机器人导航的栅格地图。
3.根据权利要求1所述的一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统的送餐方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下步骤：
S201、用户使用移动终端扫描餐桌上的二维码链接到用于点餐的微信小程序，并进行点餐；
S202、微信小程序将获取的点餐信息和位置信息上传至云服务器。
4.根据权利要求1所述的一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统的送餐方法，其特征在于，所述的步骤S3包括以下步骤：
S301、云服务器将点餐信息传输给主机，主机将点餐信息通过无线局域网传输给智能送餐机器人；
S302、智能送餐机器人接收到点餐信息后，在显示屏上展示点餐信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统的送餐方法，其特征在于，所述的步骤S4包括以下步骤：
S401、云服务器将位置信息传输给主机，，主机中的ROS模块根据位置信息在栅格地图中设定导航目标位置，并通过ROS模块的golbal_planner节点进行全局路径规划；
S402、主机通过局域网发送指令到智能送餐机器人，驱动智能送餐机器人按照golbal_planner节点输出的全局路径规划行进；
S403、智能送餐机器人按照全局路径规划行进过程中，当智能送餐机器人的传感器感应到在移动路径上有障碍物时，将传感器对该障碍物的感应数据传回至主机的ROS模块，ROS模块对感应数据进行分析后重新得到局部路径规划，并驱动机器人绕过障碍物。
6.一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统，其特征在于，所述的智能送餐机器人系统包括：安装有微信小程序的移动终端、云服务器、位于餐厅的主机和智能送餐机器人，其中，移动终端、云服务器以及主机之间通过移动网络进行信息交互，主机和智能送餐机器人通过无线局域网进行信息交互；
所述的移动终端上安装的微信小程序将用户点餐信息和位置信息提交到所述的云服务器，所述的云服务器将点餐信息和位置信息发送到所述的主机，位于餐厅内的主机通过无线局域网将信息传输到所述的智能送餐机器人，所述的智能送餐机器人接收信息后将点餐信息在显示屏上显示，智能送餐机器人根据主机的指令通过驱动装置移动到目标位置。
7.根据权利要求6所述的一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统，其特征在于，所述的移动终端通过微信扫描餐桌上的二维码打开小程序的点餐界面后进行点餐，在用户完成点餐后，所述的移动终端将点餐信息和位置信息通过移动网络传输到所述的云服务器。
8.根据权利要求7所述的一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统，其特征在于，所述的智能送餐机器人包括显示点餐信息的显示屏、驱动装置、激光雷达和放置餐品的箱体、箱体内部设置编码器、WIFI显示屏控制器、加速计、陀螺仪、第二WIFI模块和第二数据处理模块；所述的主机包括ROS模块、第一WIFI模块和第一数据处理模块；
所述的主机从所述的云服务器中获取点餐信息和位置信息，并将点餐信息通过第一WIFI模块传输到所述的智能送餐机器人，所述的智能送餐机器人通过第二WIFI模块接收后由显示屏显示点餐信息；
所述的主机从所述的云服务器接收到位置信息后由ROS模块规划出智能送餐机器人的送餐路径，并通过第一WIFI模块控制智能送餐机器人将餐品送至指定位置。
9.根据权利要求8所述的一种基于微信小程序和ROS的智能送餐机器人系统，其特征在于，所述的ROS模块在智能送餐机器人移动过程中，分别获取智能送餐机器人移动的距离和所转过的角度，从而推算出当前的智能送餐机器人位置。
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