CN112171689B - 一种面向餐厅的机器人移动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向餐厅的机器人移动平台，包括移动平台，底盘、车盖、第一至第四同步带轮、第一至第四联轴器、第一至第四实心承重橡皮轮，和固定在底盘上的第一至第四永磁伺服电机、第一至第四减速器、第一至第四立式带座轴承和配重块；以及固定在内部的永磁伺服电机驱动器、机械臂驱动器和工控机，固定在平台上的第一至第二超声波传感器、第一至第二红外线传感器，固定在车盖上的长机械臂、短机械臂和支撑架；固定在机械臂上的力矩传感器，固定在支撑架上第一至第二RGB‑D深度相机。本发明提供的机器人移动平台，控制灵活、工作范围大，具有行走、抓取、打菜功能，可快速完成点餐打菜的工作，起到减轻食堂工作人员负担的作用。

Description

一种面向餐厅的机器人移动平台
技术领域
本发明涉及一种机器人移动平台，特别涉及一种面向餐厅的机器人移动平台。
背景技术
打菜是在食堂就餐的必要流程，目前大多数食堂普遍通过工作人员手动打菜，手动打菜的方式通常存在以下两个缺点：
(1)不同的打菜人员所盛食物的分量不同，容易引起用餐人员的异议；
(2)在就餐的高峰时间，由于食堂的客流量突然增大，工作人员的打菜速度跟不上涌入的人流，造成食堂拥堵。
现有技术的服务型机器人通常只能实现在快餐厅进行一些简餐上菜或者是回收餐具的工作，无法完成复杂的中式菜品的盛取。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明设计一种面向餐厅的机器人移动平台，能够完成识别复杂的中式菜品后将其盛放到指定容器中的工作，并且将菜品送到对应的取餐位置。
一种面向餐厅的机器人移动平台，包括外框架、底盘、车盖、工控机、永磁伺服电机、永磁伺服电机驱动器、减速器、同步带轮、联轴器、立式带座轴承、实心承重橡皮轮、配重块、长机械臂、短机械臂、第一和第二超声波传感器模块、第一和第二红外线传感器、第一和第二力矩传感器、第一和第二机械臂驱动器、支撑架、第一和第二RGB-D深度相机；
作为优选，所述永磁伺服电机、减速器、同步带轮、联轴器、立式带座轴承、实心承重橡皮轮的数量均为4个。
所述外框架为3层结构；所述底盘安装在外框架下层，车盖安装在外框架上层。
所述永磁伺服电机驱动器固定在机器人移动平台的外框架中层的一边，与固定在底盘上的永磁伺服电机的输入接口相连，用于驱动的永磁伺服电机；所述永磁伺服电机的输出轴与固定在底盘上的减速器的输入轴连接；减速器的输出轴分别与四同步带轮一侧的齿轮连接，同步带轮的另一侧齿轮分别通过联轴器与实心承重橡皮轮连接；所述联轴器通过立式带座轴承安装在底盘上。
所述支撑架固定在车盖上。
所述第一和第二超声波传感器模块均包含超声波发射单元和超声波接收单元，与第一和第二红外线传感器一同固定在外框架的前、后面，通过串口与工控机进行数据传输，用于测距和避障；所述第一和第二RGB-D深度相机固定在支撑架上，通过USB与工控机进行数据传输，第一RGB-D深度相机负责菜品识别，第二RGB-D深度相机负责对盛菜所需器皿进行识别；所述工控机固定在机器人移动平台外框架中层的另一边，用于根据第一和第二RGB-D深度相机拍摄的图像、第一和第二超声波传感器模块、第一和第二红外线传感器采集的数据，以及外部输入工作指令，对机械臂的运动轨迹进行规划，并向第一和第二机械臂驱动器实时发送控制指令。
所述第一和第二机械臂驱动器固定在外框架中层的中间位置，分别与长、短机械臂连接；所述长机械臂和短机械臂固定在机器人移动平台车盖上，长、短机械臂均具有六个自由度；所述第一和第二力矩传感器分别固定在长机械臂和短机械臂的末端，通过串口与工控机连接，用于感知机械臂末端受力情况；
所述配重块固定在短机械臂正下方的底盘上，用于平衡非对称双臂所带来的重心偏移；
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出一种面向餐厅的机器人移动平台，集视觉、测距、避障等多传感器于一体，具备拟人的外界环境感知能力，同时负重大，移动速度快，满足对多种机械臂安装需求，具有较好的通用性。
2、采用同步带轮使实心承重橡皮轮和永磁伺服电机、减速器交错排列，缩短平台横向的宽度，进一步提高机械臂操作范围。
3、利用RGB-D深度相机采集到图片并上传到工控机，通过深度学习的方法进行菜品识别和餐具识别，提高识别的准确度。
4、通过红外线模块和超声波模块进行距离判断，完成紧急避障，提高整个系统安全系数。
5、通过固定在长、短机械臂末端的力矩传感器感知受力情况，可以保证机械臂抓取的每份菜品重量相当。
附图说明
图1为实施例中移动平台的整体结构示意图；
图2为电机交错放置示意图；
图3为实施例中的工作场景示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；
如图1、图2所示，其中1为外框架、2为长机械臂、3为短机械臂、4为超声波传感器模块、5为红外线传感器模块、6为机械臂驱动器、7为支撑架、8为RGB-D深度相机、9为底盘、10为车盖、11为工控机、12为永磁伺服电机驱动器、13为力矩传感器、14为配重块、15为永磁伺服电机、16为减速器、17为同步带轮、18为联轴器、19为立式带座轴承、20为实心承重橡皮轮。
一种面向餐厅的机器人移动平台，包括外框架、底盘、车盖、第一至第四同步带轮、第一至第四联轴器、第一至第四实心承重橡皮轮、第一至第四永磁伺服电机、第一至第四减速器、第一至第四立式带座轴承和配重块、永磁伺服电机驱动器、第一和第二机械臂驱动器和工控机、第一至第二超声波传感器、第一至第二红外线传感器、长机械臂、短机械臂和支撑架；第一、第二力矩传感器、第一至第二RGB-D深度相机。
所述外框架1为3层结构；所述底盘9安装在外框架下层，车盖10安装在外框架上层。
所述永磁伺服电机驱动器12固定在机器人移动平台的外框架中层的一边，与固定在底盘上的第一至第四永磁伺服电机15的输入接口相连，用于驱动的永磁伺服电机；所述第一至第四永磁伺服电机的输出轴分别与固定在底盘上的第一至第四减速器16的输入轴连接；第一至第四减速器的输出轴分别与第一至第四同步带轮17一侧的齿轮连接，第一至第四同步带轮的另一侧齿轮分别通过第一至第四联轴器18与第一至第四实心承重橡皮轮20连接；所述第一至第四联轴器通过第一至第四立式带座轴承19安装在底盘上。利用同步带轮连接实心承重橡皮轮与减速器，可以使实心承重橡皮轮和永磁伺服电机、减速器交错排列，达到缩短平台横向的宽度的目的，从而提高机械臂的可操作范围。
所述支撑架7固定在车盖上。
所述第一和第二超声波传感器模块4均包含超声波发射单元和超声波接收单元，与第一和第二红外线传感器5一同固定在外框架的前、后面，通过串口与工控机11进行数据传输，用于平台移动过程中的测距和避障；所述第一和第二RGB-D深度相机8固定在支撑架上，通过USB与工控机进行数据传输，第一RGB-D深度相机和第二RGB-D深度相机通过深度学习，提高对菜品识别和盛菜所需器皿识别的准确度；所述工控机固定在机器人移动平台外框架中层的另一边，用于根据第一和第二RGB-D深度相机拍摄的图像、第一和第二超声波传感器模块、第一和第二红外线传感器采集的数据，以及外部输入工作指令，对机械臂的运动轨迹进行规划，并向第一和第二机械臂驱动器6实时发送控制指令，如图3所示。
所述第一和第二机械臂驱动器固定在外框架中层的中间位置，分别与长、短机械臂连接；所述第一和第二力矩传感器13分别固定在长机械臂和短机械臂的末端，通过串口与工控机连接，用于感知机械臂末端受力情况。
所述配重块14固定在短机械臂正下方的底盘上，用于平衡非对称双臂所带来的重心偏移。
上述具体实施方式仅用于对本发明作进一步的解释说明，并非对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种面向餐厅的机器人移动平台，其特征在于：用于对菜品进行识别，然后将指定菜品盛放到容器中，并且送到规定的取餐位置；包括外框架、底盘、车盖、工控机、永磁伺服电机、永磁伺服电机驱动器、减速器、同步带轮、联轴器、立式带座轴承、实心承重橡皮轮、配重块、长机械臂、短机械臂、第一和第二超声波传感器模块、第一和第二红外线传感器、第一和第二力矩传感器、第一和第二机械臂驱动器、支撑架、第一和第二RGB-D深度相机；
所述外框架为3层结构；所述底盘安装在外框架下层，车盖安装在外框架上层；
所述永磁伺服电机驱动器固定在机器人移动平台的外框架中层的一边，与固定在底盘上的永磁伺服电机的输入接口相连，用于驱动永磁伺服电机；所述永磁伺服电机的输出轴与固定在底盘上的减速器的输入轴连接；减速器的输出轴与同步带轮一侧的齿轮连接，同步带轮的另一侧齿轮分别通过联轴器与实心承重橡皮轮连接；所述联轴器通过立式带座轴承安装在底盘上；
所述支撑架固定在车盖上；
所述第一超声波传感器模块与第一红外线传感器一同固定在外框架的前面，第二超声波传感器模块与第二红外线传感器一同固定在外框架的后面，通过串口与工控机进行数据传输；所述第一和第二RGB-D深度相机固定在支撑架上，通过USB与工控机进行数据传输，用于识别不同的菜品；所述工控机固定在机器人移动平台外框架中层的另一边，并向第一和第二机械臂驱动器实时发送控制指令；
所述第一和第二机械臂驱动器固定在外框架中层的中间位置，分别与长、短机械臂连接；所述长机械臂和短机械臂固定在机器人移动平台车盖上，用于将菜品盛放到指定的容器中；所述第一和第二力矩传感器分别固定在长机械臂和短机械臂的末端，通过串口与工控机连接；
所述配重块固定在短机械臂正下方的底盘上。
2.如权利要求1所述一种面向餐厅的机器人移动平台，其特征在于：所述永磁伺服电机、减速器、同步带轮、联轴器、立式带座轴承、实心承重橡皮轮的数量均为4个。
3.如权利要求1所述一种面向餐厅的机器人移动平台，其特征在于：所述长机械臂和短机械臂均具有6个自由度。
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