一种智能机器人自动送餐系统的制作方法

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体涉及一种智能机器人自动送餐系统。

背景技术：

物价指数的不断攀升并且企业正面临用工荒的问题，这也必将导致员工工资的大幅上涨，企业的劳动力成本增加；因为市场份额有限，餐饮行业内部的竞争激烈，此外，竞争者数量较多，竞争力量大抵相当，提供的产品或服务大致相同，或者只少体现不出明显差异，有些企业开始诉诸于削价竞销……这些因素造成餐饮业成本的支出日渐增多，餐饮业的利润进入持续走低的困境，通过新设备、新科技、新概念、新服务模式与餐饮业的融合对接，为企业破产这一困境提供全新的思路。每个餐饮都需要许多人员，如管理人员、服务人员及厨师等，由于人力成本的提高，餐馆在服务人员的人力成本支出越来越高，如果使用机器人代替/部分代替服务员为顾客服务，如点菜、送菜，不但能提高服务效率，减少服务人员数量，降低运营成本，更能建立餐厅特色，打造餐厅品牌，使消费者慕名而来，进而提升餐厅的业绩。餐厅服务机器人作为一类特殊的公共服务机器人，集成了移动机器人技术、多任务集成、人机交互、多模态分析等。

因此，研究和开发餐厅服务机器人系统，不仅可以积累研发其他服务机器人的技术，具有重要的理论价值，还具有重大的实际应用价值和广阔的市场前景。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能机器人自动送餐系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种智能机器人自动送餐系统，包括终端处理系统，所述终端处理系统的输入端信号连接于点餐系统的输出端，所述终端处理系统的输入端信号连接于送餐系统的输出端。

优选的，所述点餐系统包括核心控制模块和电源供电模块，所述核心控制模块的输入端与电源供电模块的输出端电性连接，所述核心控制模块的输入端电性连接于无线传输模块的输出端，所述核心控制模块的输入端与显示模块的输出端电性连接。

优选的，所述送餐系统包括核心控制模块，所述核心控制模块的输入端与电源供电模块的输出端电性连接，所述核心控制模块的输出端电性连接于超声避障模块的输入端，所述核心控制模块的输入端与压力传感器的输出端电性连接，所述核心控制模块的输入端电性连接于电源供电模块的输出端，所述核心控制模块的输出端与驱动模块的输入端电性连接，所述核心控制模块的输出端电性连接于红外寻迹模块的输出端电性连接。

优选的，所述终端处理系统包括PC主机，所述PC主机的输入端与通讯模块的输出端电性连接，所述PC主机的输入端电性连接于显示模块的输出端。

优选的，所述无线传输模块为2.4GHz ZigBee无线传输模块。

优选的，所述核心控制模块为STM32核心控制模块。

优选的，所述驱动模块为IR2302电机驱动模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该智能机器人自动送餐系统，本餐饮服务员机器人适用于大中型餐厅、酒店。它能代替服务员完成多媒体交互式迎送客人；人机交互式点菜，以多媒体(图形文字)形式介绍客人欲点菜特点；代替服务员自动移动到目标餐桌传菜、上菜；辅助服务员作为餐后碗碟自动运载工具等大量的服务工作。机器人的体系结构分为交互系统，控制系统和执行系统，餐厅中的多台机器人与总控制台之间互相联系，每台机器人都通过总控制台传递信息。 创新点：功能方面，基于机器人和网络技术的餐饮服务系统，包括点菜、传菜、迎宾服务智能机器人和餐饮管理软件。现有的餐饮服务机器人大多为人形，运送菜品数量非常有限，效率不高，本餐饮机器人采用循迹的导航方式，这样就需要在地面铺设路标进行精确定位，确保准确送餐；该智能机器人自动送餐系统，具有结构设计合理、使用方便、智能化程度高的优点，可以普遍推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的终端处理系统结构示意图；

图3为本实用新型的送餐系统结构示意图；

图4为本实用新型的点餐系统结构示意图；

图5为本实用新型的主控芯片电路图；

图6为本实用新型的电机驱动电路原理图；

图7为本实用新型的液晶屏原理图；

图8为本实用新型的超声波测距原理图；

图9为本实用新型的压力传感器原理图；

图10为本实用新型的数字点餐系统软件功能流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1所示的一种智能机器人自动送餐系统，包括终端处理系统，所述终端处理系统的输入端信号连接于点餐系统的输出端，所述终端处理系统的输入端信号连接于送餐系统的输出端。

工作原理：该智能机器人自动送餐系统使用时，机器人在送餐时，可能因为食物摆放位置不同，使机器人一侧比较重，该一侧的轮子将受影而响降低速度，导致机器人在移动过程偏离设定轨道，无法准确送餐；餐厅人流较多，为了防止机器人与人碰撞，势必对机器人加入避障系统，而在避障过程中，机器人做出加速前进后继续匀速前进或加速后退后继续匀速前进的运动来规避障碍，但这样将会可能使机器人出现摇摆，以致食物从盘子溢出；机器人在转弯时做向心运动，速度过快也会是机器人冲出轨道。这些问题都因轮子速度不一致或速度过快过慢造成，解决这些问题就要求机器人轮子速度控制系统具有很好的加减速性能，因此我们采用PID算法对轮子进行控制和调节，并把不完全微分和微分先行引入到PID算法中，改善速度控制系统的动态性能。

终端处理系统结构示意图如图2所示：所述终端处理系统包括PC主机，所述PC主机的输入端与通讯模块的输出端电性连接，所述PC主机的输入端电性连接于显示模块的输出端，PC主机，用来接收通讯模块的数据，处理并显示菜品信息给厨师。

送餐系统结构示意图如图3所示：所述送餐系统包括核心控制模块，所述核心控制模块的输入端与电源供电模块的输出端电性连接，所述核心控制模块的输出端电性连接于超声避障模块的输入端，所述核心控制模块的输入端与压力传感器的输出端电性连接，所述核心控制模块的输入端电性连接于电源供电模块的输出端，所述核心控制模块的输出端与驱动模块的输入端电性连接，所述核心控制模块的输出端电性连接于红外寻迹模块的输出端电性连接。机器人以STM32作为核心控制板，电机采用带编码器的直流电机，加载IR2302电机驱动模块来驱动机器人的左右轮。在前端加置万向轮，便于送餐机器人在送餐过程中的灵活变向。在送餐机器人底盘加载8个红外循迹传感器组成的矩阵组，用于机器人执行送餐任务过程中的自主循迹。在机器人的头部四个方向搭载了四个超声波避障模块，用于避开送餐过程中遇到的障碍物，同时在头顶载盘处搭载了一个压力传感器用于检测是否承载菜品。

点餐系统结构示意图如图4所示：所述点餐系统包括核心控制模块和电源供电模块，所述核心控制模块的输入端与电源供电模块的输出端电性连接，所述核心控制模块的输入端电性连接于无线传输模块的输出端，所述核心控制模块的输入端与显示模块的输出端电性连接。以STM32作为核心控制板，建立一个数字点餐界面，搭载3.5寸液晶显示屏、ZigBee无线传输模块，用于客人点餐。

如图5所示的主控芯片电路图：STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。STM32F103ze具有以下特点：

采用ARM 32位Cortex-M3内核，最高时钟频率72MHz，1.25DMIPS/MHz,快速的指令执行速度使主控芯片能够运行复杂的滤波和控制算法。提高控制器的实时控制能力。片内高达64kB Flash和20kB SRAM，为复杂的算法程序提供足够的存储和运行空间。两个12位的16通道模拟/数字转换器(ADC),转换速度高达1Msample/s，ADC支持规则转换序列和注入转换序列两种转换模式，支持DMA模式，转换结果的搬运不需要CPU干预，提高程序运行效率。

图中控制电路包括主控芯片、时钟电路、复位电路、模拟电路供电电路。时钟采用8MHz外部晶振作为时钟源，通过主控芯片内部PLL倍频后使主控芯片运行在72MHz。主控芯片为低电平复位，复位电路通过阻容电路构成上电复位电路。芯片采用3.3V供电。最小系统还引出了不需要使用的SPI，IIC，UART等接口，方便后续功能的扩张和调试。

如图6所示的电机驱动电路原理图：本设计采用MOSFET作为驱动电路的开关器件，MOSFET型号为IRFR1205，开启电压最大值为VGS=4.0V，适合电池供电的应用；在VGS=10V时，RDS=0.027Ω，低导通电阻一方面提高开关效率，另一方面降低开关器件的发热量，提高系统稳定性(康少华等，2011)。

由于主控芯片输出信号高电平电压值VOH=3.3V，不能直接驱动MOSFET导通，所以电路设计了半桥电路，高边驱动电路由U1、D1和C1组成。

U1使用International Rectifier公司的IR2302芯片，该芯片为专用的半桥驱动电路，IR2302支持输出5~20V的开启电压，支持3.3V、5V和15V逻辑输入。硬件集成100ns死区控制电路。

如图7所示的液晶屏原理图：TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器，TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶显示器。

本作品采用的是ALIENTEK 3.5寸TFT LCD液晶彩屏模块带触摸屏，该触摸屏拥有320×240的分辨率，16位色（6万5千色）显示支持。钢化玻璃触摸屏（电阻屏），坚固耐用。本作评采用显示触摸屏,客户可通过触按显示屏进行操作，方便点餐。

如图9所示的压力传感器原理图：与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV 或±40mV 。通道B 则为固定的64 增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。

如图10所示的数字点餐系统软件功能流程图：桌面数字点餐系统发送点餐数据到电脑终端将点餐信息反馈给厨师，厨师做好菜品后将桌号信息发送给机器人，机器人便把菜品送到指定餐桌，利用循环嵌套把各个部分的功能子程序相互嵌套从而形成一个完整的循环系统实现。

该过程通过Zigbee无线通信模块进行餐桌与电脑终端的多对一通讯，客人通过点击点餐系统的菜品名字可以查看菜品的图片以及文字介绍，点击上翻下翻可以实现翻页功能，点完餐后点击确定按钮，即可通过通信模块把信息传送到电脑终端，电脑终端处理数据，将菜品与餐桌号显示给厨师，厨师做好菜后将菜品交给机器人，并输入餐桌号，机器人得到指令，便通过设置好的程序进行循迹，将菜品送到指定餐桌，通过重力传感器检测菜是否被端走。送菜过程中如果检测到菜品被端走，STM32核心控制板上的蜂鸣器会响起并发送报警信息给电脑终端，菜送到后，机器人通过导引线再回到厨房。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。