邮轮自平衡送餐机器人的制作方法

本实用新型涉及一种新型的邮轮自平衡送餐机器人装置，可应用于海上餐饮等服务行业，能给邮轮就餐人员提供极大便利和新颖的体验。

背景技术：

近来，陆地上的两轮的自平衡小车技术已经成熟，市面上已有多种成型产品销售，三轮智能人形小车最大的特点在于，它能够实现自平衡，移动灵活，对环境变化适应能力强，在陆地平面上实现了前后两个自由度上的稳定。但是，平衡小车一旦脱离了陆地这个载体，如应用到邮轮之上，邮轮受到风浪的影响，发生前后左右四个方向上的扰动，小车在扰动的作用下很快将会失去平衡。在现有的产品之中，这一问题尚无法得到解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种邮轮自平衡送餐机器人，解决小车在海平面上的自稳定问题，在船体倾斜摇晃时，承载平台可前后左右摆动，从而保证其水平稳定。

本实用新型的技术方案是：一种邮轮自平衡送餐机器人，包括承载平台、支撑所述承载平台的架体、支撑连接所述架体的底盘以及支撑所述底盘的车轮组件，所述承载平台相对所述底盘分别具有绕前后方向旋转的自由度和绕左右方向旋转的自由度以使所述承载平台维持水平状态，所述送餐机器人还包括：

-检测机构，其包括设于所述承载平台的姿态传感器，所述姿态传感器检测所述承载平台的姿态信息；

-执行机构，其包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置在第一控制指令下为所述承载平台绕前后方向旋转提供动力，所述第二驱动装置用于在第二控制指令下为所述承载平台绕左右方向旋转提供动力；

-主控板，其分别与所述姿态传感器、所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置连接，用于接收和分析所述姿态信息并发出所述第一控制指令和/或所述第二控制指令。

进一步的，所述架体包括立柱、横杆以及臂杆，所述立柱沿上下方向延伸，其下端固定于所述底盘上，其上端设有可相对其绕前后方向旋转的连接轴A，所述横杆沿左右方向延伸，两根所述横杆的内侧端分别固定于所述连接轴A的左右两侧，两根所述横杆的外侧端分别设有可相对其绕左右方向旋转的连接轴 B，所述臂杆设置在竖直平面内，其后上端固定于所述连接轴B上，其前下端与所述承载平台固定，所述第一驱动装置安装于所述立柱上并驱动所述连接轴 A旋转，所述第二驱动装置安装于所述横杆上并驱动所述连接轴B旋转。

进一步的，所述立柱作为机器人的身体，所述横杆作为机器人的肩膀，所述臂杆作为机器人的手臂。

进一步的，所述执行机构还包括第三驱动装置，所述第三驱动装置与所述主控板连接，所述第三驱动装置用于在第三控制指令下为所述车轮组件绕左右方向旋转提供动力，所述主控板还用于发出所述第三控制指令。

进一步的，所述检测机构还包括超声波传感器，所述超声波传感器与所述主控板连接，所述超声波传感器探测障碍物信息，所述主控板还用于根据所述障碍物信息发出停车控制指令。

进一步的，所述执行机构还包括第四驱动装置，所述第四驱动装置与所述主控板连接，所述第四驱动装置用于在第四控制指令下为所述车轮组件绕上下方向旋转提供动力，所述主控板还用于发出所述第四控制指令。

进一步的，所述检测机构还包括红外线传感器，所述红外线传感器与所述主控板连接，所述红外线传感器识别预设的送餐轨迹，所述主控板还用于根据所述送餐轨迹发出所述第四控制指令。

进一步的，多个所述红外线传感器左右对称布置在所述底盘上。

进一步的，所述主控板还设有无线通讯装置，所述无线通讯装置用于所述主控板与控制终端之间的通讯。

进一步的，所述送餐机器人还包括可充电锂电池，所述可充电锂电池为所述检测机构、所述主控板、所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置供电。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：在保留现有技术中平衡小车优点的同时，解决了小车在海平面上的自稳定问题，在船体倾斜摇晃时，承载平台可前后左右摆动，从而实现承载平台前后左右四个自由度上的平衡；通过小车上的超声波传感器，在检测到障碍物小于一定距离时，小车会停止运动，从而达到避障的功能；通过小车上的红外线传感器，对轨迹加以识别，使得小车沿着既定的轨迹运行；通过小车上的无线通讯装置，小车能接受来自笔记本、手机的指令，从而实现远程控制。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型的正视图；

图4是本实用新型的原理方框图。

其中：10、承载平台；21、立柱；22、横杆；23、弧形杆；24、连接轴A； 25、连接轴B；30、底盘；40、车轮组件；51、姿态传感器；52、超声波传感器；53、红外线传感器；61、第一直流无刷电机；62、第二直流无刷电机；63、第三直流电机；64、第四直流电机；70、主控板；71、无线通讯装置；80、可充电锂电池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1至图4，如其中的图例所示，一种邮轮自平衡送餐机器人，包括承载平台10、支撑承载平台10的架体、支撑连接架体的底盘30以及支撑底盘 30的车轮组件40，架体包括立柱21、横杆22以及弧形杆23，立柱21沿上下方向延伸，其下端固定于底盘30上，其上端设有可相对其绕前后方向旋转的连接轴A24，横杆22沿左右方向延伸，两根横杆22的内侧端分别固定于连接轴 A24的左右两侧，两根横杆22的外侧端分别设有可相对其绕左右方向旋转的连接轴B25，下凹的弧形杆23设置在竖直平面内，其后上端固定于连接轴B25上，其前下端与承载平台10固定，上述送餐机器人还包括：

-检测机构，其包括设于承载平台10的姿态传感器51，姿态传感器51检测承载平台10的姿态信息；

-执行机构，其包括第一直流无刷电机61和第二直流无刷电机62，第一直流无刷电机61安装在立柱21上，搭配1：30减速器，并且在第一控制指令驱动连接轴A24绕前后方向旋转，第二直流无刷电机62安装在横杆221上，搭配1：30减速器，并且在第二控制指令下驱动连接轴B25绕左右方向旋转；

-主控板70，其设于底盘30上，分别与姿态传感器51、第一直流无刷电机 61以及第二直流无刷电机62连接，用于接收和分析所述姿态信息并发出第一控制指令和/或第二控制指令。

其中，在第一直流无刷电机61的驱动下，连接杆B 22绕连接杆A 21转动，在第二直流无刷电机62的驱动下，连接杆C23绕连接杆B22转动，姿态传感器51采用的是三轴加速度计以及三轴陀螺仪融合模块MPU6050，体积小，易于安装，同时内置了MCU，通过卡尔曼滤波算法消除了陀螺仪积分误差以及振动引起的加速度计误差，采用四元数法解算当前姿态，以200HZ的频率通过 UART接口向主控板70发送当前姿态信息，第一直流无刷电机61和第二直流无刷电机62采用57BL直流无刷电机，额定功率60W,减速比1：30，电机驱动器采用两个L298N驱动芯片，构成H桥差动放大。主控板70采用TI公司生产的DSP芯片TMSF28335，该芯片处理信息后，通过控制脉冲频率来控制第一直流无刷电机61和第二直流无刷电机62的转动，其转动带动承载平台10前后左右摆动，从而实现承载平台10前后左右四个自由度上的平衡，使得承载平台 50稳定，实现自平衡稳定的功能。

为了实现送餐机器人的自动行驶，执行机构还包括第三直流电机63，第三直流电机63与主控板70连接，第三直流电机63用于在第三控制指令下为车轮组件40绕左右方向旋转提供动力，主控板70还用于发出第三控制指令。

为了实现自动避障功能，检测机构还包括超声波传感器52，超声波传感器 52与主控板70连接，超声波传感器52探测障碍物信息，主控板70还用于根据障碍物信息发出停车控制指令。超声波传感器52采用超声波传感器 HC-SR04，在车辆行驶时能够旋转检测一定角度范围的距离，其最小检测距离为2cm，最大检测距离为450cm，精度可达3mm，超声波传感器52把监测到的信息输出给主控板70，主控板70控制第三直流电机63，在检测到障碍物距离小于30cm的时候小车会停止运动。

为了实现餐车的自动转弯，执行机构还包括第四直流电机64，第四直流电机64与主控板70连接，第四直流电机64用于在第四控制指令下为车轮组件 40绕上下方向旋转提供动力，主控板70还用于发出第四控制指令。

为了实现送餐机器人的循迹功能，检测机构还包括红外线传感器53，红外线传感器53与主控板70连接，红外线传感器53识别预设的送餐轨迹，主控板 70还用于根据送餐轨迹发出上述第四控制指令。六个红外线传感器53按照左右对称分布的方式布置于底盘30上，红外线传感器53采用一体化的发射/接收管TCR5000，可有效用于色相物料检验，红外线传感器53对轨迹加以识别并将信息输出给主控板70，主控板70控制第四直流电机64沿着既定的轨道运行。

为了实现远程控制功能，主控板70还设有无线通讯装置71，无线通讯装置71用于主控板70与控制终端之间的通讯。无线通讯装置71设于底盘10上，无线通讯装置71采用JY-Bluetooth蓝牙模块，风格设计简单，体积尺寸紧凑，指示灯清楚明亮，能够接收15M以内来自上位机的指令。

为了实现充电功能，上述送餐机器人还包括可充电锂电池，该可充电锂电池为检测机构50、主控板、第一直流无刷电机以及第二直流无刷电机供电。可充电锂电池设于底盘30上，采用11.1v，5300mah的可充电锂电池，由于电路中的不同电路模块所需要的电压调整和电流容量不同，因此电源模块应该包含多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个所需要的电压。主要包括：5V电压，主要为主控板70内部DSP处理器以及姿态传感器模块提供电源，电压要求稳定、噪声小，电流容量大于500mA；24V电压，这部分取自电池两端，经升压电路后为第一直流无刷电机61和第二直流无刷电机62模块提供电源；2V电压，为红外线传感器53内部的红外发光管提供工作电压。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。