一种机械臂式饭菜自动配送方法及装置与流程

本发明涉及饭菜自动化配送，尤其是涉及一种应用于大型企业、学校食堂的机械臂式饭菜自动配送方法及装置。

背景技术：

当今大型企业、学校的食堂主要采用“人工打菜，人工取菜”做法，主要可分为两种形式。第一种形式是每个窗一个打菜人员，顾客排成一列队，这种形式下每位顾客打不一样的菜，增加了打菜人员的工作强度，如果一个菜品售罄，则需要打菜人员去到其他窗口打菜或确认不再供应，后排顾客也无法获知有哪些菜品以及是否售罄。第二种形式是打菜人员将饭菜预先打好，相同的排成一列，菜品不足时，再人工补上，顾客排队自选，最后由工作人员计算价格并结账，这种形式下一列菜品数量通常不超过3份，工作人员需要在售菜窗口等待观察，当某种菜不足时立刻补充；同时，顾客是被人群推着选菜，考虑购买的时间非常有限，造成购买体验较差，而当顾客较多的时候，若有顾客突然想购买之前错过的菜品时需要从人群中穿过，造成拥挤和不方便。以上两种形式在打完菜后均需要人工计算价格并以刷卡的方式结账，工作人员容易算错价格，导致金额多刷或少刷。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种机械臂式饭菜自动配送方法及装置。顾客只需要通过手机上的特定应用，拥有充足的时间选择所需菜品，选择饭菜之后手机上会生成二维码，只需要在客户端服务器上扫码就可以在绑定的账户上支付所需的金额，实现精确结账；双头机械臂托起相应的菜盆旋转放置在餐盘上，并通过传送带传递给顾客；在显示屏上以条状格子灯监测菜品的盈缺状态，并高亮闪烁提醒菜品不足，避免打菜人员不停地到打菜窗口观察。该方法及装置可有效提高餐饮工作人员打菜效率，减少顾客取菜时间，改善顾客购买饭菜体验。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一、一种机械臂式饭菜自动配送方法，包括以下步骤：

1）服务器主机根据顾客的点菜信息向双头机械臂发出工作指令；2）双头机械臂工作移动到所需菜品的阵列式传送带位置处，双头机械臂的一头伸入放在阵列式传送带上所需菜品的菜盆盆底并托起，双头机械臂托起菜盆后旋转送至另一侧传菜传送带的餐盘上并放下菜盆；3）接着双头机械臂收缩与菜盆分离；4）分离后，双头机械臂移动到另一个所需菜品的阵列式传送带位置处，双头机械臂的另一头伸入放在阵列式传送带上所需菜品的菜盆盆底并托起，双头机械臂托起菜盆后旋转送至另一侧传菜传送带的餐盘上并放下菜盆；5）接着双头机械臂收缩与菜盆分离；如此重复步骤2）到步骤5）完成菜品配送后，顾客取走所下单饭菜；所述阵列式传送带上设有菜品数量监测机构，当菜品数量监测机构监测到某类菜品数量不足时，菜品显示屏高亮闪烁提醒工作人员以便工作人员及时添加菜品。

所述菜品显示屏上通过格子来显示各类菜品的盈缺状态，每一列阵列式传送带均对应一列格子和对应菜品序号来显示，每列格子数量与每列阵列式传送带上菜盆的数量相同，少一盆菜即缺少一格，当一个菜品的数量少于两份时，整条格子与菜品序号一同红色高亮闪烁提醒。

所述顾客使用手机APP查看菜的品类和是否售罄情况，并通过手机APP选择菜品，下单后后生成二维码，并在扫码机下扫码支付下单，扫码机与服务器主机连接。

二、一种机械臂式饭菜自动配送装置。

它从左到右依次为服务器主机、菜品显示屏、具有重力传感器的阵列式传送带、双头机械臂、传菜传送带和扫码机；所述阵列式传送带和传菜传送带放置在相同高度的支撑架上，且双头机械臂位于阵列式传送带与传菜传送带之间的位置上；所述阵列式传送带上设有重力传感器，所述重力传感器、扫码机与服务器主机之间采用zigbee无线传输协议通信。

所述双头机械臂从上到下依次为：两个“Π”形机械臂头、两个套筒、两个角铁、两个气缸、支撑杆、滚珠丝杠机构、升降步进电机、旋转步进电机、同步皮带轮和底座；所述两个套筒固定在支撑杆上，且两个套筒左右对称分布，所述两个“Π”形机械臂头分别通过滑杆与两个套筒滑动连接，所述套筒上均设有腰型孔，所述腰型孔中设有对“Π”形机械臂头行程限位的限位螺栓，限位螺栓螺杆部穿过腰型孔与滑杆连接，限位螺栓的尾部位于套筒的外侧；所述两个角铁分别对应两个套筒，角铁的一端与各自对应的套筒固定连接，角铁的另一端与支撑杆固定连接，且角铁、套筒及支撑杆形成三角形结构；所述两个气缸对应两个套筒，气缸的轴线与套筒的轴线平行，为气缸固定在套筒的正下方，所述气缸的活塞杆与各自套筒对应的“Π”形机械臂头连接，以带动“Π”形机械臂头进行伸缩；所述支撑杆下端通过滚珠丝杠机构与底座连接，滚珠丝杠机构与升降步进电机连接，使得撑杆上下移动以达到托取和放置菜盆的目的；所述滚珠丝杠机构和升降步进电机均位于旋转支撑座上，所述同步皮带轮与旋转支撑座连接，旋转步进电机与同步皮带轮传动连接，使旋转支撑座受迫转动，旋转步进电机和升降步进电机也相应旋转，两台步进电机相对于旋转支撑座位置不变。

本发明具有的有益效果是：

本发明解决大型企业、学校的食堂人工打菜效率过低，工作人员易计价错误以及顾客购买饭菜体验欠佳的问题，可有效降低打菜人员的数量及其劳动强度，顾客操作简单，结账精确，具有良好的购买饭菜体验。

附图说明：

图1：总图

图中：1、服务器主机，2、菜品显示屏，3、阵列式传送带，4、双头机械臂，5、传菜传送带，6、扫码机。

图2：阵列式传送带

图中：7、菜盆，8、重力传感器，9、传送带。

图3：机械臂总图

图4：机械臂的伸缩部分

图中：10、“Π”形机械臂头，11、套筒，12、气缸，13、角铁，14、支撑杆。

图5：机械臂升降和旋转部分

图中：15、滚珠丝杆机构，16、升降步进电机，17、旋转步进电机，18、旋转支撑座，19、同步皮带轮。

具体实施方式：

如图1、2、5所示，阵列式传送带3和传菜传送带5放置在相同高度的支撑架上，重力传感器8、升降步进电机16控制器、旋转步进电机17控制器、气缸12控制器、扫码机6与服务器主机1的通信采用zigbee无线传输协议。

图3为机械臂的总体结构图，图4为机械臂的结构图，图5为机械臂升降和旋转部分。机械臂为左右对称结构，从上到下为：“Π”形机械臂头10、套筒11、角铁13、气缸12、支撑杆14、滚珠丝杠机构15、升降步进电机16、旋转步进电机17、旋转支撑座18和同步皮带轮19。其中，“Π”形机械臂头10与套筒11通过螺栓连接，并用角铁13支撑加固，“Π”形机械臂头10下端与滚珠丝杠机构15相连以达到伸缩托取菜盆的目的，支撑杆14与套筒11、角铁13通过螺纹连接来增加牢固性，气缸12固定在套筒11正下方，带动“Π”机械臂头10进行伸缩，支撑杆14与滚珠丝杠机构15用螺纹连接，通过升降步进电机16控制滚珠丝杠机构15的丝杠转动，带动“Π”形机械臂头10上下移动，旋转步进电机17通过同步皮带轮19带动“Π”形机械臂头10的旋转和定位。

它从左到右依次为服务器主机1、菜品显示屏2、具有重力传感器8的阵列式传送带3、双头机械臂4、传菜传送带5和扫码机6；所述阵列式传送带3和传菜传送带5放置在相同高度的支撑架上，且双头机械臂4位于阵列式传送带3与传菜传送带5之间的位置上；所述阵列式传送带3上设有重力传感器8，所述重力传感器8、扫码机6与服务器主机1之间采用zigbee无线传输协议通信。

所述双头机械臂4从上到下依次为：两个“Π”形机械臂头10、两个套筒11、两个角铁13、两个气缸12、支撑杆14、滚珠丝杠机构15、升降步进电机16、旋转步进电机17、旋转支撑座18和同步皮带轮19；所述两个套筒11固定在支撑杆14上，且两个套筒11左右对称分布，所述两个“Π”形机械臂头10分别通过滑杆与两个套筒11滑动连接，所述套筒11上均设有腰型孔，所述腰型孔中设有对“Π”形机械臂头10行程限位的限位螺栓，限位螺栓螺杆部穿过腰型孔与滑杆连接，限位螺栓的尾部位于套筒11的外侧；所述两个角铁13分别对应两个套筒11，角铁13的一端与各自对应的套筒11固定连接，角铁13的另一端与支撑杆14固定连接，且角铁13、套筒11及支撑杆14形成三角形结构；所述两个气缸12对应两个套筒11，气缸12的轴线与套筒11的轴线平行，为气缸12固定在套筒11的正下方，所述气缸12的活塞杆与各自套筒11对应的“Π”形机械臂头10连接，以带动“Π”形机械臂头10进行伸缩；所述支撑杆14下端通过滚珠丝杠机构15与底座连接，滚珠丝杠机构15与升降步进电机16连接，使得支撑杆14上下移动以达到托取和放置菜盆的目的；所述滚珠丝杠机构15和升降步进电机16均位于旋转支撑座18上，所述同步皮带轮19与旋转支撑座18连接，旋转步进电机17与同步皮带轮19传动连接，使旋转支撑座18受迫转动，旋转步进电机17和升降步进电机16也相应旋转，两台步进电机相对于旋转支撑座18位置不变。

饭菜自动配送装置的总图如图1所示。操作步骤如下：

（1）打菜人员将饭菜以菜盆7为单位打至阵列式传送带3，每一列相同的菜，不同列不同的菜，重力传感器8会将信息反馈到服务器主机1，服务器主机1再将信息输出到菜品显示屏2上，菜品显示屏2显示对应的菜品信息；

（2）顾客通过手机APP选择自己想购买的菜进行下单，并生成二维码，然后使用扫码机6读取顾客手机生成的二维码，将订单发送给服务器主机1；

（3）服务器主机1向阵列式传送带3和对应的双头机械臂4发送工作指令，待餐盘到达指定位置，双头机械臂4以“托起-旋转”的方式将相应的菜放置在传菜传送带5的餐盘上，传菜传送带5移动到达下一盆菜处，重复步骤（3）上述过程，直至取完顾客所购买的菜品；当某一类菜品不足时，阵列式传送带3上的重力传感器8将信息发送给服务器主机1，菜品显示屏2高亮闪烁提示打菜人员补充相应的菜品；

（4）顾客取走所购买的饭菜和用餐工具。