基于云平台的服务机器人乘梯系统及其乘梯方法与流程

本发明涉及物联网技术，尤其涉及机器人乘坐电梯的技术。

背景技术：

近年来，随着机器人技术的发展，越来越多的服务机器人出现在人们的视野里，开始代替人类一部分工作，例如送货机器人、扫地机器人等。以往服务机器人乘坐电梯的方案大都采用模拟人按电梯的方式，比如服务机器人使用摄像头进行图像采集、处理来寻找电梯外呼板、轿内显示板的按钮，找到后再使用机械手按下按钮。使用摄像头来寻找按键，这个过程消耗了一定时间且机器人必须在现场用摄像头扫描电梯、比对采集到的画面是否有按钮、寻找现在所需要按的按钮。这个过程中，服务机器人要么在电梯外等着、要么呆在电梯的轿厢里，占用了巨大的空间，使用机械手按电梯，也会对其他乘客造成一定的干扰。因此，现有的服务机器人乘梯方案增加了机器人的配套设备和运营成本，而且增加了机器人的乘梯时间。

随着物联网的迅速发展，采用无线通信传输电梯可读懂的命令方式来取代以往物理性的乘梯方式成为了可能。这样，服务机器人就可以无需配套机械手来按钮，减少了硬件成本，节约了摄像头采集、处理、寻找按钮的时间，也不用编写相应的处理算法，减少了软件成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种不需要装配按压按键的机械手即能实现自动乘坐电梯的服务机器人乘梯系统。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种服务机器人自动乘坐电梯的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明实施例的基于云平台的服务机器人乘梯系统，包括电梯控制设备、轿顶通信设备、井道传输设备、云平台和服务机器人；电梯控制设备通过移动通信网络与云平台通信连接，电梯控制设备用于控制电梯的运行；轿顶通信设备设置在电梯轿厢顶部，并通过井道传输设备与电梯控制设备通信连接；服务机器人在轿厢外时通过移动通信网络与云平台建立通信连接，以通过云平台与电梯控制设备进行信息交互，在轿厢内时通过近距离无线通信方式与轿顶通信设备建立通信连接，或者是通过移动通信网络与云平台建立通信连接，以与电梯控制设备进行信息交互，实现自动乘梯。

本发明实施例的服务机器人自动乘坐电梯的方法，包括以下步骤：

服务机器人向电梯控制设备发送呼梯请求，呼梯请求包含出发楼层和目标楼层的信息；

电梯控制设备收到呼梯请求后向服务机器人反馈确认，并控制电梯轿厢运行至所述出发楼层，在达到出发楼层后通知服务机器人；

服务机器人收到通知后，向电梯控制设备发送保持开门请求；

电梯控制设备收到保持开门请求后，控制电梯的轿厢门保持打开，并通知服务机器人进入轿厢；

服务机器人进入轿厢后，若搜索到近距离无线通信信号则通过近距离无线通信的方式与电梯控制设备进行信息交互，若未搜索到，则继续通过移动通信网络与电梯控制设备进行信息交互，然后向电梯控制设备发送释放开门保持请求；

电梯控制设备收到释放开门保持请求后控制轿厢门关闭并通知服务机器人，控制轿厢运行到目标楼层，然后通知服务机器人已到达目标楼层；

服务机器人向电梯控制设备发送保持开门请求，电梯控制设备收到保持开门请求后，控制电梯的轿厢门保持打开，并通知服务机器人走出轿厢；

服务机器人走出轿厢后，向电梯控制设备发送释放开门保持请求；

电梯控制设备收到释放开门保持请求后控制轿厢门关闭并通知服务机器人。

本发明至少包括以下优点：

1、在本发明的实施例中，服务机器人通过无线通信的方式发送命令到云平台，云平台转发命令给电梯控制器来操控电梯上下行，无需服务机器人装配机械手按压电梯按键，也无需摄像头采集电梯按键信息，减少了硬件成本，节约了摄像头采集、处理、寻找按钮的时间；

2、采用本发明的技术方案，服务机器人可以远程呼梯，先让电梯到达服务机器人所在的出发楼层，节约了服务机器人乘梯的时间，缩短了乘客的等待时间，提高了电梯的工作效率。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施例的基于云平台的服务机器人乘梯系统的原理图。

图2示出了根据本发明一实施例的位于机房内的设备的连接关系示意图。

图3示出了根据本发明一实施例的协议转换模块的原理框图。

图4示出了根据本发明一实施例的位于井道内的设备的连接关系示意图。

图5示出了根据本发明一实施例的服务机器人的原理框图。

图6示出了根据本发明一实施例的服务机器人处于轿厢外时的数据传输示意图。

图7示出了根据本发明一实施例的服务机器人处于轿厢内时的数据传输示意图。

图8示出了根据本发明一实施例的云平台与多部电梯和多个服务机器人的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

图1示出了根据本发明一实施例的基于云平台的服务机器人乘梯系统的原理图。请参考图1，根据本发明一实施例的一种基于云平台的服务机器人乘梯系统，包括电梯控制设备11、机房电力载波调制解调器12、机房网关13、协议转换模块14、轿顶通信设备2、井道传输设备3、云平台4和服务机器人5。

请参阅图2。在本实施例中，电梯控制设备11、机房电力载波调制解调器12、机房网关13以及协议转换模块14均设置在机房。电梯控制设备11用于控制电梯的运行，通常为电梯控制柜。机房电力载波调制解调器12分别与井道传输设备3和机房网关13连接。机房电力载波调制解调器12用于对电力载波信号与数据信号进行调制和解调操作，对数据信号进行调制，使其以电力载波的方式在井道传输设备3上传输，并从井道传输设备3传输的电力载波信号中解调出数据信号。井道传输设备3为设置在井道中的电力线或随行线缆。机房网关13与协议转换模块14连接，并通过移动通信网络与云平台4通信连接。移动通信网络可以是4g移动通信网络或5g移动通信网络，相应地，机房网关13为4g网关或5g网关。协议转换模块14与电梯控制设备11连接，协议转换模块14用于对机房网关13和电梯控制设备11之间传输的数据进行通信协议格式的转换。

图3示出了根据本发明一实施例的协议转换模块14的原理框图。协议转换模块14包括mcu141。4g网关一般都会留有rs485接口或rs232接口，电梯控制柜的通讯总线一般为can总线，个别电梯使用rsl总线，因此本实施例的协议转换模块14能将绝大部分电梯的协议在rs232（rs485）和can（rsl）之间转换。当服务机器人发来的指令经由云平台发至电梯机房的4g网关时，或者当服务机器人发来的指令经电力载波调制解调器发至电梯机房的4g网关时，4g网关会自动将收到的数据通过串口发送给协议转换模块，然后协议转换模块将收到的数据转换成电梯的协议指令，发送给电梯控制柜的通讯总线。

请参阅图4。轿顶通信设备2设置在电梯轿厢61的顶部，并通过井道传输设备3与电梯控制设备11通信连接。在本实施例中，轿顶通信设备2包括wifi模块21和轿厢电力载波调制解调器22，wifi模块21与轿厢电力载波调制解调器22连接，轿厢电力载波调制解调器22与井道传输设备3连接。井道传输设备3为设置在井道中的电力线或随行线缆，随行线缆例如为220v照明线。轿厢电力载波调制解调器22用于调制解调井道传输设备3上的信号，可将来自机房的信号解调并发送给wifi模块21（如路由器）。反之，将wifi模块21发来的数据调制、加载进井道传输设备3，发送给机房。

请参阅图5。在本实施例中，服务机器人5具有机器人主控板50、wifi模块51和具有4g功能的dtu（数据传输单元）52。之所以要设置wifi模块51是因为在有些大楼中，移动蜂窝信号并没有完全覆盖在电梯井道、电梯轿厢内，服务机器人5在轿厢内时，信号屏蔽过高，会导致连接不上云平台4，无法发送指令操纵电梯。如果楼宇的电梯也进行了网络覆盖，则服务机器人在电梯轿厢内也可通过云平台与电梯进行通讯，而只设置dtu52。

服务机器人5在轿厢外时通过移动通信网络与云平台4建立通信连接，以通过云平台4与电梯控制设备11进行信息交互，其信号传递的过程如图6所示。

服务机器人5在轿厢内时通过近距离无线通信方式（本实施例中为wifi通信）与轿顶通信设备2建立通信连接，其信号传递的过程如图7所示，或者是通过移动通信网络与云平台4建立通信连接，以与所述电梯控制设备进行信息交互，实现自动乘梯。可选地，当服务机器人5搜索到轿顶的wifi信号时，自动连接wifi，实现wifi通信，如若搜索不到，则继续与云平台4通信，通过云平台把指令发给电梯控制设备11。

当存在多个服务机器人5和多部电梯时，这些服务机器人5和电梯控制设备11分别设有各自的编码。当它们连接到云平台4后，会生成一个映射表。这样，当某个服务机器人想去连接某部电梯的时候，云平台4会自动把该某个服务机器人发送的指令分发到该某部电梯，某部电梯返回的数据也会被云平台分发给该某个服务机器人。云平台是服务机器人与电梯通讯的渠道，其解决了传统无线通讯传输距离、通讯质量的限制，能够为服务机器人提供更好的服务。

根据本发明实施例的基于云平台的服务机器人乘梯系统实现服务机器人自动乘梯的方法，包括以下步骤：

服务机器人5向电梯控制设备11发送呼梯请求，呼梯请求包含出发楼层和目标楼层的信息；

电梯控制设备11收到呼梯请求后向服务机器人5反馈确认，并控制电梯轿厢61运行至出发楼层，在达到出发楼层后通知服务机器人5；

服务机器人5收到通知后，向电梯控制设备11发送保持开门请求；

电梯控制设备11收到保持开门请求后，控制电梯的轿厢门保持打开，并通知服务机器人5进入轿厢；

服务机器人5进入轿厢后，若搜索到近距离无线通信信号则通过近距离无线通信的方式与电梯控制设备11进行信息交互，若未搜索到，则继续通过移动通信网络与电梯控制设备11进行信息交互，然后向电梯控制设备11发送释放开门保持请求；

电梯控制设备11收到释放开门保持请求后控制轿厢门关闭并通知服务机器人，控制轿厢运行到所述目标楼层，然后通知服务机器人5已到达目标楼层；

服务机器人5向电梯控制设备11发送保持开门请求，电梯控制设备11收到保持开门请求后，控制电梯的轿厢门保持打开，并通知服务机器人5走出轿厢；

服务机器人5走出轿厢后，向电梯控制设备11发送释放开门保持请求；

电梯控制设备11收到释放开门保持请求后控制轿厢门关闭并通知服务机器人5。

以下结合一具体的应用例对上述服务机器人自动乘梯的整个流程举例说明。该应用例子中，服务机器人5在3楼，想去5楼，而电梯轿厢在1楼，乘梯过程如下：

服务机器人首先发出呼梯请求，电梯控制设备11收到后登记3楼并上行，反馈服务机器人5“已收到申请”；

电梯轿厢到达3楼后，电梯控制设备11发送“已到达3楼”，服务机器人5收到后，发送“保持开门状态”；电梯控制设备11收到后开门保持并反馈给服务机器人5“已开门保持”，即通知服务机器人5可以进入电梯轿厢；

服务机器人5进入轿厢61后，如果搜索到wifi信号就自动连接wifi，反之服务机器人的wifi模块不工作；然后服务机器人5发送“释放开门保持”，电梯控制设备11反馈“开门保持已释放”，之后控制轿厢61运行至5楼；

到达5楼后，电梯控制设备11发送“已到达5楼”，服务机器人5收到后，发送“保持开门状态”；电梯控制设备11收到后开门保持并反馈给服务机器人“已开门保持”，即通知服务机器人可以出电梯轿厢；

服务机器人5走出电梯轿厢后，发送“释放开门保持”，电梯控制设备11反馈“开门保持已释放”。

根据本发明一实施例的基于云平台的服务机器人乘梯系统能够将服务于单层的服务机器人扩展到服务多层，而不用每层楼都放置一台服务机器人，不仅节约了成本，同时也提升了工作效率，例如不需要员工乘梯将货件从其他楼层搬到目标楼层再给服务机器人。