继电器与换向阀启动，机械手闭合，表示端菜过程结束。控制液压泵的电机停止运转，液压系统完成工作。步进转向电机带动大齿轮中间的驱动轮旋转180度。机器人原路返回至导引线起点位置，机器人送餐完毕。当餐台上初始的盘子数量小于四个时，机械手抓完最后一个盘子，会顺时针旋转O度，如在其过程中红外线传感器并未检测到盘子，控制系统结束端菜过程，控制抓取缸收缩的继电器与换向阀启动，机械手闭合，步进转向电机带动大齿轮中间的驱动轮旋转180度。机器人原路返回至导引线起点位置，机器人送餐完毕。由于液压缸的活塞杆为圆柱体，故在其轴向伸缩的同时会伴随着轴向的旋转，因此在水平缸与竖直缸的缸体与活塞杆之间安装有导向架，以防止因轴向旋转而使运动轨迹偏离预定目标。在水平杆的导向架最前端装有红外线避障传感器，其检测距离为10cm，当机器人在运动过程中遇到前方有障碍物时，避障传感器将接收到信号发送给单片机，单片机发出指令，直流电机停止运动，机器人停在原地不动；当将障碍物移开后，单片机发出指令，直流电机继续工作，机器人开始运动。此设计可以有效的避免机器人在送餐过程中撞倒行人，为顾客和机器人提供了安全保障。
[0028]本循迹送餐机器人对比传统送餐机器人其结构设计有如下优势:
[0029](I)该机器人采用了可充电的锂电池供电方便灵活，减轻了机器人的自身重量，而且令电池充电一次可供机器人持续工作一天，可靠性高。餐厅中的导引线可以根据餐厅的需要自行规划设计，可变更性强。
[0030](2)该送餐机器人的端菜过程采用液压系统完成动作，相比当今社会其他送餐机器人只能将盘子送到桌位，而不能实现端菜功能，智能化程度更高，设计更加人性化。
[0031](3)液压系统运动平稳，易于控制，承载能力强，通过液压系统实现端菜过程，可以使盘子更加平稳地送到餐桌前。避免其他送餐机器人因系统不稳定而造成饭菜倾倒翻出的现象。
[0032](4)液压系统结构简单，调节方便，工作人员可以根据需要调节调速阀来控制不同液压缸的运行速度，在固定的延时状态下，工作人员还可根据餐厅内餐桌的具体高度来调节竖直缸的调速阀，以保证不同高度餐桌的需要。
[0033](5)机械手的旋转通过底部固定驱动轮的大齿轮上的支撑架中心轴和与法兰相连的竖直液压缸连接固定。实现了步进转向电机控制整个机器人的所有旋转，其结构更加简单，控制更加方便，减少了机器人的生产成本。本机器人可实现对餐盘的自动寻找和自动定位、抓取，并将餐盘自动送至指定餐桌。从开始送餐到送餐结束，全程自主控制，自动化程度较高，超越了现阶段的其他送餐机器人。
[0034](6)本机器人基于循迹小车基本原理，设计排列九个传感器的位置，实现机器人的行走、定位、转弯、掉头。控制精度高，对监测的信号具有良好的反馈。
[0035](7)本机器人机械手部分采用国际先进的3D打印技术，加工简单方便、材质轻、成本低，相比传统的机械加工方法，有效地克服了加工困难、繁琐、质量大、成本高等缺点。
[0036](8)本机器人外形美观，可以吸引顾客，成为餐厅的一大亮点。
[0037]随着我国社会发展的进一步的加快，紧张的人力资源将更趋向于高端的人力劳动，低端的劳动将逐渐被机器人所取代。对于餐饮行业来说，机器人的出现无疑拓宽了市场的需要，人们将更加享受智能化产品所带来的服务。造型新颖的造型与外观独特，正迎合了当今人们对更高物质文化的需求，在加上当今工业化生产的日益壮大，智能化的送餐机器人已经成为餐厅的一大特色亮点。在不久的将来，送餐机器人必将成为未来餐饮行业的主流服务产品。
【主权项】
1.循迹送餐机器人，其特征是，所述机器人由机械系统、液压系统和控制系统组成； 所述机械系统包括一个驱动轮、直流行走电机、步进转向电机和传感器；位于机器人下部的外机壳内安装相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述驱动轮安装在大齿轮上，由直流行走电机带动驱动轮前进，步进转向电机连接小齿轮，大齿轮底部装有排在一排的八个传感器，驱动轮的正前方另装有第九个传感器，步进转向电机连接的小齿轮转动，带动中间的大齿轮以及安装在大齿轮上的驱动轮转向；外机壳上表面为机顶盖； 所述液压系统包括油箱、齿轮泵、直流电机、竖直缸、水平缸和抓取缸；油箱放在机顶盖上，油箱盖上面安装直流电机，直流电机通过联轴器与齿轮泵连接，所述油箱盖的另一侧安装压力表、透气塞、电磁阀和溢流阀；在油箱盖中心固定中心轴，竖直缸与中心轴连接固定；将支柱一端与机顶盖安装连接，再将餐台与支柱的另一端固定，所述竖直缸穿过餐台中心，竖直缸的伸缩杆顶部安装大夹紧板，将水平缸放入大夹紧板内，用螺栓紧固大夹紧板使水平缸固定，大导向架与竖直缸的缸体连接固定，竖直缸的伸缩杆位于大导向架内，水平缸的伸缩杆顶部安装小夹紧板，将抓取缸与小夹紧板连接固定，小导向架与水平缸的缸体连接固定，水平缸的伸缩杆位于小导向架内；避障传感器安装在小导向架前端孔中； 所述抓取缸的缸体底部安装环形支架，机械手指的顶端与环形支架连接，所述机械手指的中间孔与连杆一端连接，餐盘定位传感器套和连杆的另一端孔连接，餐盘定位传感器套通过螺纹与抓取缸的伸缩杆内螺纹配合连接，将油管分别与抓取缸、溢流阀、竖直缸、水平缸、压力表、油箱、电磁阀相连； 所述控制系统包括电源部分、传感器、避障感应器、餐盘定位传感器、电磁阀、单片机、液晶屏、红外遥控器、继电器和步进转向电机驱动器；传感器连接于单片机相应的输入端以检测机器人偏离轨迹的状态；避障传感器连接于单片机相应的输入端以防止机器人撞到前方障碍物；餐盘定位传感器连接于单片机相应输入端控制机械手寻找菜盘；继电器连接于单片机相应的信号输入端控制机械系统和液压系统；液晶屏采用16位液晶屏连接于单片机相应的输入端以显示相应的控制信息；红外遥控器用来输入相应桌号给红外接收头，红外接收头连接于单片机以启动机械系统和液压系统；步进转向电机驱动器连接于单片机的相应输出端，步进转向电机连接于步进转向电机驱动器的输出端；直流电机连接于相应的继电器，通过继电器控制机器人的前进及停止。2.根据权利要求1所述的循迹送餐机器人，其特征是，所述外机壳底面周边安装四个辅助万向脚轮。3.根据权利要求1所述的循迹送餐机器人，其特征是，所述中心轴通过键与轴法兰固定，带法兰的竖直缸与轴法兰通过螺栓连接固定。4.根据权利要求1所述的循迹送餐机器人，其特征是，将环形支架的四个圆柱插入抓取缸的导向孔中，挡板盖住抓取缸顶端，将挡板的四个孔套在环形支架的四个圆柱上，用螺母将其拧紧。5.根据权利要求1所述的循迹送餐机器人，其特征是，所述电源部分由两块12V铅酸电池和5V电源组成，两块12V铅酸电池为整个控制系统、机械系统和液压系统提供电源；由5V电源为单片机供电。
【专利摘要】本实用新型公开了一种循迹送餐机器人，为机电液相结合的一体化产品。本实用新型由机械系统、液压系统和控制系统组成；所述机械系统包括一个驱动轮、直流行走电机、步进转向电机和传感器；机器人通过机械系统实现行走转弯等功能；所述液压系统包括油箱、齿轮泵、直流电机、竖直缸、水平缸和抓取缸；通过液压系统实现找盘子、抓盘子，并将盘子送到客人餐桌的功能；通过控制系统实现机器人行走过程中对运动轨迹的分析与检测，以及端菜过程中对盘子的定位，具有反馈精度高，系统运行稳定等优点。本实用新型结构简单，系统运行平稳，制造成本低，可以为餐饮行业节省劳动力，解决人力资源短缺的问题。
【IPC分类】B25J11/00
【公开号】CN204658457
【申请号】CN201520373147
【发明人】王东爱, 王岭松, 王文杰, 翟博豪, 庞丽雯
【申请人】天津商业大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月3日