CN108983654A - 调酒机器人自动化控制系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了调酒机器人自动化控制系统及其实现方法，系统包括上位机控制系统、机器人控制系统、液位传感器和重量传感器；方法包括：根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放；根据基酒瓶子的液位变化信息和调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制；对投放的基酒和辅助材料进行调酒操作。本发明实现了调酒过程的自动化控制，降低了人工调酒的成本；还能够精准控制基酒原料的出料量，保证了调酒产品的一致性，防止原材料漏出，进一步降低了成本，可广泛应用于自动化设备技术领域。

Description

调酒机器人自动化控制系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其是调酒机器人自动化控制系统及其实现方法。

背景技术

酒吧的调酒工作一般均由调酒师完成，存在的缺点是劳动强度大，工作效率低，经营成本高，而且每位调酒师的风格不一样，以及调酒师每天的心情也不一样，致使调出来的酒味道也不一样。

市场上也出现一些酒吧调酒装置，这些取酒装置在提供基酒等原材料的时候会有不少原材料漏出，造成原材料浪费，成本较高；另外，现有的调酒装置不能实现出料量的精确控制，无法准确控制每种成分酒或饮料的出料量，致使每次调试出来的酒味道不一致，差异很大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种成本低且控制精度高的调酒机器人自动化控制系统及其实现方法。

本发明所采取的第一技术方案是：

调酒机器人自动化控制系统，包括：

上位机控制系统，用于设定基酒与辅助材料的搭配比例，并将搭配比例信息发送至机器人控制系统；

机器人控制系统，用于根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放以及调酒操作；

液位传感器，用于实时获取基酒瓶子的液位变化信息；

重量传感器，用于实时获取调酒器具杯的重量变化信息；

所述机器人控制系统，还用于根据基酒瓶子的液位变化信息以及调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制；

所述重量传感器的输出端和液位传感器的输出端均与机器人控制系统的输入端连接，所述机器人控制系统连接上位机控制系统。

进一步，还包括：

摄像头，用于实时获取机器人调酒过程的监控录像；

所述摄像头的输出端连接上位机控制系统的输入端。

进一步，还包括：

电磁比例阀，用于根据机器人控制系统的控制信号，进行基酒投放量的调整；

所述电磁比例阀的输入端连接机器人控制系统的输出端。

进一步，所述机器人控制系统包括：

示教器，用于配置机器人的调酒路径和动作次序；

控制器，用于将示教器发送的控制指令发送至上位机控制系统；

所述示教器通过以太网接口连接控制器，所述控制器连接上位机控制系统。

进一步，所述上位机控制系统包括：

工业计算机，用于实现对机器人控制系统的远程操控，所述工业计算机支持SIM卡管理和网络管理功能，能够以短信或者邮件方式与用户进行远程通讯；

HMI显示屏，用于显示调酒订单信息、系统工作状态、故障信息和订单支付信息；

所述HMI显示屏与工业计算机连接，所述工业计算机连接机器人控制系统。

本发明所采取的第二技术方案是：

调酒机器人自动化控制系统的实现方法，包括以下步骤：

根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放；

根据基酒瓶子的液位变化信息和调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制；

对投放的基酒和辅助材料进行调酒操作。

进一步，所述根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放这一步骤，包括以下步骤：

通过HMI显示屏设置基酒和辅助材料的搭配比例，或者根据订单信息获取基酒和辅助材料的搭配比例；

上位机控制系统将搭配比例传送至机器人控制系统；

机器人控制系统根据搭配比例以及示教器设定的调酒路径，将调酒器具杯移动至对应基酒瓶子的出酒口处；

机器人控制系统根据搭配比例，控制电磁比例阀进行基酒投放。

进一步，所述机器人控制系统根据搭配比例，控制电磁比例阀进行基酒投放这一步骤，包括以下步骤：

通过重量传感器获取调酒器具杯的空杯重量；

根据搭配比例，获取各类基酒的投放重量；

根据各类基酒的投放重量，计算电磁比例阀的通电时间；

通过控制电磁比例阀的通电时间，控制基酒的投放量。

进一步，所述对投放的基酒和辅助材料进行调酒操作这一步骤，包括以下步骤：

机器人控制系统通过控制上盖气缸来实现调酒器具杯的闭合；

机器人根据设定的动作次序和调酒时间进行调酒操作，并通过音乐播放器播放设定音乐；

将调酒器具杯内的基酒倒入取酒杯位置上的空酒杯。

进一步，还包括通过摄像头对机器人进行实时监控的步骤。

本发明的系统的有益效果是：本系统通过上位机控制系统和机器人控制系统，实现了调酒过程的自动化控制，降低了人工调酒的成本；再者，本系统通过液位传感器实时获取基酒瓶子的液位变化信息，还通过重量传感器实时获取调酒器具杯的重量变化信息，配合机器人控制系统和上位机控制系统，能够精准控制基酒原料的出料量，保证了调酒产品的一致性，进一步降低了成本。

本发明的方法的有益效果是：本方法根据基酒与辅助材料的搭配比例，对投放量进行实时控制，最终实现自动化调酒操作，降低了人工调酒的成本；另外，本方法根据基酒瓶子的液位变化信息和调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制，能够精准控制基酒原料的出料量，保证了调酒产品的一致性，控制精度高，防止原材料漏出，进一步降低了成本。

附图说明

图1为本发明调酒机器人自动化控制系统的实现方法的步骤流程图；

图2为本发明的调酒机器人自动化控制系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

本发明的调酒机器人自动化控制系统，包括：

上位机控制系统，用于设定基酒与辅助材料的搭配比例，并将搭配比例信息发送至机器人控制系统；

机器人控制系统，用于根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放以及调酒操作；

液位传感器，用于实时获取基酒瓶子的液位变化信息；

重量传感器，用于实时获取调酒器具杯的重量变化信息；

所述机器人控制系统，还用于根据基酒瓶子的液位变化信息以及调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制；

所述重量传感器的输出端和液位传感器的输出端均与机器人控制系统的输入端连接，所述机器人控制系统连接上位机控制系统。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

摄像头，用于实时获取机器人调酒过程的监控录像；

所述摄像头的输出端连接上位机控制系统的输入端。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

电磁比例阀，用于根据机器人控制系统的控制信号，进行基酒投放量的调整；

所述电磁比例阀的输入端连接机器人控制系统的输出端。

进一步作为优选的实施方式，所述机器人控制系统包括：

示教器，用于配置机器人的调酒路径和动作次序；

控制器，用于将示教器发送的控制指令发送至上位机控制系统；

所述示教器通过以太网接口连接控制器，所述控制器连接上位机控制系统。

进一步作为优选的实施方式，所述上位机控制系统包括：

工业计算机，用于实现对机器人控制系统的远程操控，所述工业计算机支持SIM卡管理和网络管理功能，能够以短信或者邮件方式与用户进行远程通讯；

HMI显示屏，用于显示调酒订单信息、系统工作状态、故障信息和订单支付信息；

所述HMI显示屏与工业计算机连接，所述工业计算机连接机器人控制系统。

本发明所采取的第二技术方案是：

参照图1，本发明调酒机器人自动化控制系统的实现方法，包括以下步骤：

根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放；

根据基酒瓶子的液位变化信息和调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制；

对投放的基酒和辅助材料进行调酒操作。

进一步作为优选的实施方式，所述根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放这一步骤，包括以下步骤：

通过HMI显示屏设置基酒和辅助材料的搭配比例，或者根据订单信息获取基酒和辅助材料的搭配比例；

上位机控制系统将搭配比例传送至机器人控制系统；

机器人控制系统根据搭配比例以及示教器设定的调酒路径，将调酒器具杯移动至对应基酒瓶子的出酒口处；

机器人控制系统根据搭配比例，控制电磁比例阀进行基酒投放。

进一步作为优选的实施方式，所述机器人控制系统根据搭配比例，控制电磁比例阀进行基酒投放这一步骤，包括以下步骤：

通过重量传感器获取调酒器具杯的空杯重量；

根据搭配比例，获取各类基酒的投放重量；

根据各类基酒的投放重量，计算电磁比例阀的通电时间；

通过控制电磁比例阀的通电时间，控制基酒的投放量。

进一步作为优选的实施方式，所述对投放的基酒和辅助材料进行调酒操作这一步骤，包括以下步骤：

机器人控制系统通过控制上盖气缸来实现调酒器具杯的闭合；

机器人根据设定的动作次序和调酒时间进行调酒操作，并通过音乐播放器播放设定音乐；

将调酒器具杯内的基酒倒入取酒杯位置上的空酒杯。

进一步作为优选的实施方式，还包括通过摄像头对机器人进行实时监控的步骤。

以图2所示的调酒机器人自动化控制系统为例，本发明的调酒机器人自动化控制系统包括包括基酒原料安装架3、机器人控制系统和上位机控制系统5，所述基酒原料安装架3上设有基酒瓶子4，所述基酒瓶子4上设有液位传感器12，所述机器人控制系统上设有调酒器具杯2，所述调酒器具杯2上设有重量传感器10，所述基酒瓶子4通过基酒瓶子固定环19设于基酒原料安装架3上，所述重量传感器10设于调酒器具杯2底部；

所述机器人控制系统包括控制器、六关节机器人1、上盖8、上盖旋转气缸9和调酒器具杯身固定支架7，所述调酒器具杯身固定支架7设于六关节机器人1末端的法兰盘上，所述上盖8和上盖旋转气缸9均设于调酒器具杯身固定支架7上；

另外，本系统还包括摄像头固定杆17，所述摄像头固定杆17的顶端设有摄像头13；

本系统的基酒原料安装架3上设有进酒管14、电磁比例阀11、出酒管15，所述进酒管 14的输入口与外部储酒罐连接，所述进酒管14的输出口连接基酒杯子4的入口，所述出酒管15设于基酒瓶子4的出口处，所述电磁比例阀11设于基酒瓶子4与出酒管15之间；进酒管与外部储酒罐连接，当基酒瓶原料不足时候，由外部储酒罐进行提供基酒原料。出酒管还经过比例电磁阀，受到电磁阀的控制打开与闭合，基酒才能从出酒管流出。

所述机器人控制器系统还包括以太网接口、IO模块、模拟量输入输出模块和通讯接口，所述机器人控制系统通过以太网接口连接上位机控制系统。

当机器人完成调酒操作后，将酒倒酒到空杯子的客户取酒的地方，即取酒杯位置6。本发明的调酒机器人控制系统处于整个工作台18的范围内，机器人的动作不受外界干扰，安全可靠。

其中机器人控制系统包含以太网接口以及模拟量输入输出模块：以太网接口用于连接上位机控制系统，以实现信息交互，交互的信息具体包括机器人的工作状态、机器人的运动情况、订单信息、订单支付情况、HMI操作显示屏操作状态等，以保证流程控制的逻辑严密性；

示教器是当前机器人控制系统的重要组成部分。示教器是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控用的手持装置，主要用于点动每个机器人关节、机器人的路径轨迹示教，比如在获取不同种类的基酒的时候，机器人需要运行不同的轨迹路径。

上位机控制系统安卓智能工业计算机、HMI显示屏；其中智能工业计算机支持SIM卡管理，无需固定IP，能进行3G、4G无线传输性能，可以实现远程数据传输，支持网管功能，流量可控、降低运维成本，可以自动生成业务统计报表，为运营决策提供有力证据；同时可以将调酒系统的每天工作状态、订单信息、支付完成情况、故障信息等传至远程服务器，以方便运营决策。当系统发生故障或者其他紧急情况时候，上位机可以第一时间将相关情况一短信方式发送至运营者的手机或者邮件方式发送至运营者邮箱，方便运营者第一时间知晓调酒系统的紧急情况。

另外，运营者根据摄像头的监控录像，可以远程操作HMI进行安全启动系统以及关闭系统，方便整个系统的管理。同时当机器人运行出现故障，可以远程操作触摸屏上的设计好的按钮控件实现移动机器人的简单操作，远程解决系统故障，同时使机器人回到安全状态，可在触摸屏上一键启动系统；另外在HMI触摸屏上的调酒APP能进行基酒及辅助材料的选择，以及使用微信或支付宝扫描二维码下订单并支付；

同时，该上位机控制系统支持图像视频处理以及音频处理，图像视频处理接口用于摄像头装置进行连接，实时监控调酒系统的实时状况，可以远程监控机器人运行情况以及周边环境的情况，为运营者获取调酒的当前状态以及历史调酒情况；音频处理用于播放音乐配合机器人运动以及完成调酒订单后的简单语音谢谢等功能。

本发明调酒机器人自动化控制系统的实现方法的具体实施步骤如下：

S1、客户在上位机控制系统的触摸屏上面，可以选择自己所要调制的鸡尾酒成分和用量，也可以自动设定基酒与辅助材料的搭配比例，然后通过微信或支付宝扫描二维码下订单并支付成功后，六关节机器人进入调酒作业状态。

S2、智能工业计算机(即上位机控制系统)将订单信息通过以太网报文格式传送至机器人控制系统，机器人控制系统接收到智能工业计算机发送的以太网报文后，对报文进行解析，得到基酒类型、辅助材料、大小中杯量、支付情况等信息，随后六关节机器人根据解析的订单情况，控制上盖气缸动作将上盖打开，使得上盖与调酒器具杯分开；

S3、在上盖与调酒器具杯分开后，六关节机器人调用示教器已示教好的调酒路径程序，将调酒器具杯移动到对应的基酒瓶子出料口正下方，等待基酒流出。

S4、六关节机器人控制系统根据液位传感器得到基酒瓶子里原料的多少，根据用户订单所需要的基酒量，机器人控制系统输出经过公式计算过后的电流信号，控制对应的电磁阀打开并控制出料口的大小；在控制电磁比例阀打开出料的同时，重量传感器也在一直检测出料基酒的重量并反馈至机器人控制系统。当重量传感器检测到的基酒重量与订单所需求的量达到最优重力值时，则控制电磁比例阀失电，出料口关闭，保证不浪费基酒以及辅助材料。

其中，液体流量的定义是单位时间内通过管道某横截面的流体的质量，根据质量公式 m＝ρV，流量公式Q＝m/t，体积公式V＝SL，得到基酒流量公式Q＝ρSL/t，其中，密度ρ为基酒的密度，S为出料管的截面积，L为出料管的长度，t为出料时间。

机器人控制系统中通过将流量值转换为重力值，比如：设调酒器具杯身空杯时候，重量传感器测得值为F0，然后根据订单中的基酒类型、辅助材料、大小中杯量情况，计算得出最终调酒器具和基酒的总的重力值为F，分别计算出各类基酒类型的重量为F1、F2、F3…Fn 等，因每种酒原料的密度不一致，则可以根据上述基酒流量公式算出每种基酒原料所需的出料时间t1、t2、t3..tn，进而得到每种基酒出料的电磁比例阀得电时间。机器人控制系统可以根据具体情况，来控制电磁比例阀开口的大小，以控制每种成分酒或饮料的出料量，可极大的节约原料，避免浪费。

S5、当完成所有基酒材料的收取后，通过控制上盖气缸使得上盖与调酒器具杯闭合。六关节机器人移动到没有干涉安全的位置后，像调酒师那样切换不同的姿态进行不断摇酒，摇酒时间由系统内部自定，摇酒过程还将播放摇酒的背景音乐，使得整体效果很浪漫。

S6、当在规定时间内完成摇酒动作使得基酒及辅助材料完全融合时候，系统通过控制上盖气缸将上盖打开，随后机器人将调酒器具杯移到取酒杯位置处，将调好的基酒倒入取酒杯位置的空酒杯后，添加水果片后客户即可拿走调完的基酒。

在这个调酒过程中，摄像头接入安卓智能工业计算机，远程监控调酒机器人室内机器人及基酒瓶子的原料情况，实时监控机器人运行画面以及基酒瓶子及辅助材料情况；若机器人发生故障或者发生其他意外故障，可以通过智能工业系统的无线传输性，实现远程操作HMI，解决简单的故障问题。

当收到的订单为空时，即当前系统处于空闲状态时候，六关节机器人则按照示教好的跳舞程序进行跳舞，上位机控制系统则播放不同的音乐，吸引客户。一旦接收到订单，机器人则马上进入调酒流程。

当机器人调酒出现机器人故障或者系统故障时候，可以通过远程连接上位机控制系统，远程操作HMI，进行故障复位、故障排除、系统上电、系统重启等，实现系统恢复正常。

当安装于基酒瓶子内的液位传感器检测到酒瓶内的原料量达到程序设置的阈值时，或者下一次调酒需求量不够时，则控制储酒容器与酒瓶的管路，实现自动供料，同时液位传感器实时反馈酒瓶内的量，实现自动切断供酒。

综上所述，本发明调酒机器人自动化控制系统及其实现方法具有以下优点：

1)调酒机器人可实现自动无人调酒工作，可以节约大量的调酒师人员薪酬；自动化控制，配方精确，产品一致性高，避免因人工操作出现的品质差异；菜单式控制，选择性大，可提供的菜单数量远超过常规单个调酒师所能完成的数量，提高酒吧产品种类，为顾客提供更多的选择空间。

2)采用机器人调酒方式，结合人工智能、互联网，实现一种成本低、效率高、智能下单、远程监控的无人调酒系统，提高调酒的工作效率和可靠性，降低成本，安装在娱乐场所、商场可以吸引大众的眼球，增加营业收入。

3)本发明使用的HMI触摸屏系统，可以进行网络连接，4G无线传输性能，进行基酒及辅助材料的选择，以及支持微信或支付宝扫描二维码下订单并支付；并且能与机器人进行互联网的无缝连接，信号及时交互，极大的方便下单制酒以及节约调酒时间。

4)本发明在取料时通过控制电磁比例阀的得电时间，配合重量传感器的作用，能够精确把握每种成分酒或饮料的出料量，可极大的节约原料，避免浪费。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.调酒机器人自动化控制系统，其特征在于：包括：

上位机控制系统，用于设定基酒与辅助材料的搭配比例，并将搭配比例信息发送至机器人控制系统；

机器人控制系统，用于根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放以及调酒操作；

液位传感器，用于实时获取基酒瓶子的液位变化信息；

重量传感器，用于实时获取调酒器具杯的重量变化信息；

所述机器人控制系统，还用于根据基酒瓶子的液位变化信息以及调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制；

所述重量传感器的输出端和液位传感器的输出端均与机器人控制系统的输入端连接，所述机器人控制系统连接上位机控制系统。

2.根据权利要求1所述的调酒机器人自动化控制系统，其特征在于：还包括：

摄像头，用于实时获取机器人调酒过程的监控录像；

所述摄像头的输出端连接上位机控制系统的输入端。

3.根据权利要求1所述的调酒机器人自动化控制系统，其特征在于：还包括：

电磁比例阀，用于根据机器人控制系统的控制信号，进行基酒投放量的调整；

所述电磁比例阀的输入端连接机器人控制系统的输出端。

4.根据权利要求3所述的调酒机器人自动化控制系统，其特征在于：所述机器人控制系统包括：

示教器，用于配置机器人的调酒路径和动作次序；

控制器，用于将示教器发送的控制指令发送至上位机控制系统；

所述示教器通过以太网接口连接控制器，所述控制器连接上位机控制系统。

5.根据权利要求1所述的调酒机器人自动化控制系统，其特征在于：所述上位机控制系统包括：

工业计算机，用于实现对机器人控制系统的远程操控，所述工业计算机支持SIM卡管理和网络管理功能，能够以短信或者邮件方式与用户进行远程通讯；

HMI显示屏，用于显示调酒订单信息、系统工作状态、故障信息和订单支付信息；

所述HMI显示屏与工业计算机连接，所述工业计算机连接机器人控制系统。

6.调酒机器人自动化控制系统的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放；

根据基酒瓶子的液位变化信息和调酒器具杯的重量变化信息，对基酒和辅助材料的投放量进行实时控制；

对投放的基酒和辅助材料进行调酒操作。

7.根据权利要求6所述的调酒机器人自动化控制系统的实现方法，其特征在于：所述根据基酒与辅助材料的搭配比例，控制机器人进行基酒原料的投放这一步骤，包括以下步骤：

通过HMI显示屏设置基酒和辅助材料的搭配比例，或者根据订单信息获取基酒和辅助材料的搭配比例；

上位机控制系统将搭配比例传送至机器人控制系统；

机器人控制系统根据搭配比例以及示教器设定的调酒路径，将调酒器具杯移动至对应基酒瓶子的出酒口处；

机器人控制系统根据搭配比例，控制电磁比例阀进行基酒投放。

8.根据权利要求7所述的调酒机器人自动化控制系统的实现方法，其特征在于：所述机器人控制系统根据搭配比例，控制电磁比例阀进行基酒投放这一步骤，包括以下步骤：

通过重量传感器获取调酒器具杯的空杯重量；

根据搭配比例，获取各类基酒的投放重量；

根据各类基酒的投放重量，计算电磁比例阀的通电时间；

通过控制电磁比例阀的通电时间，控制基酒的投放量。

9.根据权利要求6所述的调酒机器人自动化控制系统的实现方法，其特征在于：所述对投放的基酒和辅助材料进行调酒操作这一步骤，包括以下步骤：

机器人控制系统通过控制上盖气缸来实现调酒器具杯的闭合；

机器人根据设定的动作次序和调酒时间进行调酒操作，并通过音乐播放器播放设定音乐；

将调酒器具杯内的基酒倒入取酒杯位置上的空酒杯。

10.根据权利要求6所述的调酒机器人自动化控制系统的实现方法，其特征在于：还包括通过摄像头对机器人进行实时监控的步骤。