一种助力配餐车及其助力方法与流程

本发明属于配餐车的技术领域，特别涉及一种助力配餐车及其助力方法。

背景技术：

在一些大型医院由于楼层高、住院人数较多，每日订餐量非常大，配送人员为提高配送效率，需要一次配送尽可能多的餐食。这就使得配餐车重量较大，配送人员推动或拖拽时比较吃力，尤其是遇到斜坡时会非常费劲，往往需要两个配送人员一起。而且配餐车往往比较高，配送人员在推车行进时，可能会注意不到前方临时出现的障碍物如病人等，这就容易发生不可预见的碰撞情况。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种助力配餐车及其助力方法，以解决现有配餐车配送人员劳动强度高及配送效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术领域：

一种助力配餐车，包括车体框架、置物托架、行走轮组、助力电机、控制器、助力轮、关节扭矩传感器及碰撞检测及保护预警设备，其中车体框架上设有碰撞检测及保护预警设备及多层置物托架，所述车体框架的底部设有行走轮组、助力电机、控制器及助力轮，所述助力电机的输出轴通过关节扭矩传感器与助力轮连接，所述控制器通过关节扭矩传感器反馈的扭矩值和所述碰撞检测及保护预警设备反馈的障碍物信号驱动助力电机输出助力或停止助力的输出。

所述行走轮组包括设置于所述车体框架前端的两个万向轮和设置于后端的两个固定轮，所述助力轮设置于所述车体框架的后端。

所述助力轮位于两个所述固定轮的中间，所述助力轮的轮径与两个所述固定轮的轮径相同、且保持在相同轴线上。

所述助力电机的后端设有光电编码器，所述光电编码器均与所述控制器连接，所述助力电机通过设置于所述车体框架底部的电池供电。

所述车体框架的底部设有倾角传感器和加速度传感器，所述倾角传感器和加速度传感器均与所述控制器连接。

所述碰撞检测及保护预警设备包括设置于所述车体框架前侧用于检测车体前方障碍物的多个超声传感器、设置于所述车体框架下部前后端的前触边传感器和后触边传感器及设置于所述车体框架底部的用于检测车体下方障碍物的激光雷达。

所述碰撞检测及保护预警设备还包括设置于所述车体框架前部上端的双目相机和设置于所述车体框架后部上端的前视显示器，所述双目相机拍摄的配餐车前方图像实时呈现在所述前视显示器上。

所述车体框架前部上端设有扬声器，所述扬声器用于将所述超声传感器、激光雷达及双目相机测得的障碍物报警信息进行语音提示报警。

一种所述的助力配餐车的阻力方法，施加在配餐车上的拖拽力通过关节扭矩传感器作用到助力电机上，所述控制器的控制主板通过关节扭矩传感器反馈的扭矩值驱动助力电机输出助力；所述控制主板实时检测倾角传感器、加速度传感器及光电编码器的反馈值，当加速度及光电编码器反馈助力电机的速度超过预先设定在控制主板中的阀值，将停止助力。

所述车体框架上装有碰撞检测及保护预警设备，可检测配餐车前方和下方的障碍物，所述控制主板将所述碰撞检测及保护预警设备检测的障碍物信息以及配餐车前方图像显示在配餐车上安装的前视显示屏上，并通过配餐车上安装的扬声器进行语音提示，实现避碰预警。

本发明的优点及有益效果是：本发明提出了一种具有助力功能、碰撞检测及预警提示功能的助力配餐车及其助力方法，可以在拖拽或推动配餐车时提供助力，帮助配送人员轻松省力的配送。在上坡或下坡时提供助力，减轻配送人员负担，并且在向前推动时可以通过多种安全防护传感器提前预警，解决因视线不好导致的碰撞问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的右视图。

图中：1、前视显示器，2、扬声器，3、车体框架，4、置物托架，5、拉手，6、前触边传感器，7、激光雷达，8、固定轮，9、助力电机，10、控制器，11、控制主板，12、电池，13、倾角传感器，14、加速度传感器，15、超声传感器，16、助力轮，17、万向轮，18、光电编码器，19、关节扭矩传感器，20、双目相机，21为后触边传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-2所示，本发明提供的一种助力配餐车，包括车体框架3、置物托架4、行走轮组、助力电机9、控制器10、助力轮16、关节扭矩传感器19及碰撞检测及保护预警设备，其中车体框架3上设有碰撞检测及保护预警设备及多层置物托架4，车体框架3的底部设有行走轮组、助力电机9、控制器10及助力轮16，助力电机9的输出轴通过关节扭矩传感器19与助力轮16连接，控制器10通过关节扭矩传感器19反馈的扭矩值和碰撞检测及保护预警设备反馈的障碍物信号驱动助力电机9输出助力或停止助力的输出。

行走轮组为四轮结构，包括设置于车体框架3前端的两个万向轮17和设置于后端的两个固定轮8，四个轮子分置于车体两端。助力轮16设置于车体框架3的后端，助力轮16位于两个固定轮8的中间，且助力轮16的轮径与两个固定轮8轮径相同且保持在相同轴线上，这样可避免转弯时出现圆弧不同心情况。

助力电机9的后端设有光电编码器18，光电编码器18均与控制器10连接，助力电机9通过设置于车体框架3底部的电池12供电。助力轮16可以是轮毂电机也可以是直流无刷电机、永磁同步电机等配有电机的轮子。

车体框架3的底部设有倾角传感器13和加速度传感器14，倾角传感器13和加速度传感器14均与控制器10连接。

碰撞检测及保护预警设备包括设置于车体框架3前侧用于检测车体前方障碍物的多个超声传感器15、设置于车体框架3下部前后端的前触边传感器6和后触边传感器21及设置于车体框架3底部的用于检测车体下方障碍物的激光雷达7，激光雷达7用来检测车体下方台阶等超声传感器15检测不到的障碍物。

碰撞检测及保护预警设备还包括设置于车体框架3前部上端的双目相机20和设置于车体框架3后部上端的前视显示器1，双目相机20拍摄的配餐车前方图像实时呈现在前视显示器1上。车体框架3前部上端设有扬声器2，扬声器2用于将超声传感器15、激光雷达7及双目相机20测得的障碍物报警信息进行语音提示报警。

多层的置物搁架4用于分层放置餐食等物品，车体框架3的后侧设有拉手5，拉手5用于方便配送人员推动或拖拽配餐车。

控制器10内含控制主板11及电池12，控制主板11采集各传感器信息，结合助力算法控制助力电机9输出助力，并采集各碰撞检测设备信息，结合预设好的碰撞检测逻辑将碰撞预警信息输出到扬声器2进行语音提示，并且将预碰撞的信息显示在前视显示器1上，电池12用来给助力系统提供电源。

控制主板11通过视觉算法检测车体前方及下部障碍物，包括地面上的较大的突起和凹陷。控制主板11将超声传感器15、激光雷达7及双目相机20测得的障碍物报警信息显示在前视显示器1上，并通过扬声器2进行语音提示报警，还将双目相机20拍摄的配餐车前方图像实时呈现在前视显示器1上，便于配送人员观察配餐车前方情况。在配餐车底部框架前后方安装有触边传感器，一旦有障碍物碰到触边传感器，控制主板11将停止助力输出，减小碰撞伤害。

本发明中助力配餐车的工作原理是：

在配餐车底部配有相应的控制器、传感器等，控制器根据如倾角、力矩、加速度及光电编码器等多种传感器信号的反馈，经过一定算法判断后控制助力电机输出不同出力，达到在不同工况下实现助力的目的。在配餐车上装有超声传感器、激光雷达、双目相机及安全触边传感器，可以较全面的实现对配餐车前方不同高度、不同距离障碍物的检测，并将检测的障碍物信息以及配餐车前方图像通过配餐车上安装的显示屏显示出来，便于配送人员观察前方情况，并通过配餐车上安装的扬声器进行语音提示，便于配送人员实现避碰预警。

一种助力配餐车的阻力方法，施加在配餐车上的拖拽力通过关节扭矩传感器19作用到助力电机9上，控制器10的控制主板11通过关节扭矩传感器19反馈的扭矩值驱动助力电机9输出助力；控制主板11实时检测倾角传感器13、加速度传感器14及光电编码器18的反馈值，当加速度及光电编码器18反馈助力电机9的速度超过预先设定在控制主板11中的阀值，将停止助力。

车体框架3上装有碰撞检测及保护预警设备，可检测配餐车前方和下方的障碍物，控制主板11将碰撞检测及保护预警设备检测的障碍物信息以及配餐车前方图像显示在配餐车上安装的前视显示屏1上，并通过配餐车上安装的扬声器2进行语音提示，实现避碰预警。

配餐车在静止状态时不提供助力，当配送人员开始推动或拖拽配餐车时，拖拽力通过关节扭矩传感器19作用到助力电机9，控制主板11通过关节扭矩传感器19反馈的扭矩值驱动助力电机9输出助力，随着助力值的不断增加，配送人员越来越省力，关节扭矩传感器19反馈的扭矩值也越小，在输出助力的过程中，应始终保持关节扭矩传感器19的值为正值，即控制主板11应控制助力电机9输出的助力值始终要略小于配餐车本身的阻力，也即配送人员始终要出一部分力，否则会出现配餐车自己加速的情况。在拖拽过程中，控制主板11实时检测倾角传感器13、加速度传感器14及光电编码器18的反馈值，如出现加速度过大及编码器反馈电机速度过快超过预先设定在控制主板11中的阀值，将停止助力。控制主板11会根据倾角传感器13反馈值自主判断平地、爬坡或下坡状态，然后结合扭矩传感器反馈值，增大或减小助力电机9的输出助力。当配送人员想停下来时，由于配餐车本身阻力要大于助力值，所以只需配送人员不拖拽即可实时停下。当配餐车停止后，控制主板11检测到光电编码器18反馈的速度为零，将停止助力输出。

本发明主要应用在医院、食堂等需要使用配餐车进行人力配送的场合，在这种场合下，配餐车非常重，并且配送任务多、配送量大，配送人员在拖拽或推动配餐车时非常费劲，并且在推动配餐车时，由于车身较高，配送人员视线容易受阻，容易发生碰撞危险。本发明在不增加较大成本的情况下，通过给配餐车增加电动助力的方式，可以减轻配送人员的劳动强度、提高配送效率；并且通过增加多种碰撞检测及预警设备，可以避免配送人员在配餐车后方向前推车时因视线受阻导致的碰撞风险。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。