一种多功能酒店服务机器人的制作方法

本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种多功能酒店服务机器人。

背景技术

近年来随着计算机技术、控制技术、传感器技术的发展，机器人不仅被广泛用于工业生产，也越来越多进入日常生活，为人们提供服务性工作。在生活中扫地机器人可以帮助清洁地面；教育机器人可以对学员进行教育培训、医疗机器人可以帮助病人进行手术与恢复。同时各国越来越重视服务机器人的发展，《中国制造2025》将机器人作为重点发展方向，以机器人为中心，围绕人工智能、人机协作、机器学习等方向进行关键研究。

第三产业服务业竞争激烈，尤其酒店行业对于服务质量要求高、服务机器人需求量大。但相应的酒店服务机器人仍处于初步研发阶段和小规模使用阶段，产品无论功能或实用性仍有较大差距。当顾客进入酒店时，从身份登记、行李搬运、查询房间号并引导客人进入房间、到点单送餐服务需求多样化，需要多个部门协作完成，易造成服务效率低，耗费劳动成本高。因此研发功能多样化的酒店机器人已成为迫切需求。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于无固定线路工作环境的多功能酒店服务机器人。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多功能酒店服务机器人，所述的机器人包括：

车体，车体顶部设有行李承载平台，底部带有车轮和电机；

运动控制模块，设置在车体上，用于控制电机动作；

环境感知模块，设置在车体上，用于采集外界环境信号、获取机器人运动状态；

人机交互模块，设置在车体上，用于读取房卡信息、与房客进行语音互动；

主机交互模块，设置在车体上，用于环境感知模块与主服务器之间、运动控制模块与主服务器之间、人机交互模块与主服务器之间的远程通讯，服务器为酒店后台服务器；

机器人启动后采用分布式导航方式，机器人作为信息采集端与命令执行端，服务器作为信息处理与决策端控制机器人运动，机器人相关模块接收来自房客的交互信息和来自主服务器的控制指令，提供运送行李、送餐、聊天或酒店介绍服务。

所述的环境感知模块包括用于采集环境信息的双目摄像头和红外传感器、用于采集环境中移动物体信息的超声波传感器、用于定位、判定机器人运动方向和辅助导航的陀螺仪及gps装置。

所述的机器人还包括报警模块，所述的车体各侧分别设置两个超声波传感器，所述的主服务器利用两个超声波传感器采集的信息差异进行环境中物体的位姿判断和机器人行走位姿校正，当物体与机器人距离小于安全值时，报警模块报警。

所述的人机交互模块包括触控显示屏、房卡读卡器、语音交互单元和用于人脸识别的单目摄像头。

所述的单目摄像头在房客登记入住时，接收主服务器的指令进行人脸图像采集，主服务器根据房客证件信息进行人脸识别验证。

房客将房卡插入房卡读卡器后，主服务器获取房间信息，房客通过语音交互方式或者触控方式发出搬运命令后，机器人根据主服务器的导航信息将行李搬运至目的地，到达房门外后，机器人靠近房门，使得读卡器中的房卡接近门锁，打开房门客人推开房门并拔出房卡，机器人返回。

所述的主服务器向机器人发送送餐指令，控制机器人进行送餐，送餐完成后机器人返回起始点，主服务器与电梯控制器远程连接，机器人进出电梯时，主服务器控制电梯门的开闭和楼层的停靠。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)机器人集成行李搬运与导航、人脸识别验证、开门与送餐服务于一体，可在酒店内部灵活行驶，满足客户多种要求，提高酒店效率与服务度。

(2)采用分布式导航结构通过网络把机器人的决策级操作分解到主服务器，机器人作为信息采集与执行机构，提高系统的鲁棒性与可行性，也减小了机器人的体积和自重，生产制造难度低，可实际应用；机器人显示屏可提供功能选择同时显示机器人运动速度，更加人性化。

(3)机器人、主服务器与其他装置构成物联，在无人干预的情况下仍可提供服务，减少人力所耗成本使得酒店服务更加智能化，提高客户满意度。

附图说明

图1为本实施例机器人的结构示意图；

图2为本实施例机器人运动流程图；

图3为本实施例机器人进行送餐服务流程图；

图4为本实施例机器人进行人脸识别流程图；

附图标记：

1-单目摄像头，2-触控显示屏，3-读卡器，4-双目摄像头，5-红外传感器，6-gps模块，7-车身前板，8-超声波传感器，9-车轮，10-电机，11-车体，12-语音装置，13-无线通讯装置，14-报警器，15-控制芯片，16-i/o接口，17-陀螺仪，18-电机驱动器，19-编码器，20-稳压模块，21-电源。

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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种多功能酒店服务机器人设计，包含环境感知模块、无线通讯模块、运动控制模块、电源模块、主机交互模块以及人机交互模块。环境感知模块包含双目摄像头、超声波传感器、gps装置、陀螺仪、红外传感器；运动控制模块为stm32f103控制芯片、步进电机、编码器、电机驱动；主机交互模块为移动系统开发板；人机交互模块包含显示屏、读卡器、语音交互单元、摄像头。

环境感知模块用于外界环境信息的采集，导航方式采用分布式结构，由机器人携带摄像头、超声波传感器与红外传感器收集外界环境信息，并将所收集环境信号以及自身准确位置通过无线发送至总服务器，由总服务器进行信息分析与处理完成机器人路径规划与导航，采用闭环反馈控制方式，由总服务器发出控制信号，酒店服务机器人执行并将自身信息实时反馈回服务器的控制方式。

运动控制模块主要用于执行服务器命令，是机器人的执行单元。使用低转速高扭矩步进电机，控制芯片stm32与电机驱动装置相连接根据主服务器控制信号进行电机控制，编码器获得电机运行数据并将运行状况反馈于主控芯片，构成闭环控制系统便于实时调整电机参数，保证机器人状态稳定运行。

主机交互模块主要用于机器人与总服务器信息高速传送，机器人作为信息采集与执行机构，通过交互模块将所得信息发送至服务器，主服务器对信息处理与分析做出决策发出控制信号，机器人执行该信号。在客户入住登记时机器人所携带摄像头可进行人脸识别并将识别结果传送至酒店系统，验证身份真实性。在机器人运动至电梯处时，由酒店服务器发出控制电梯指令，打开电梯门，控制机器人进入电梯，使用电梯携带机器人到达相应楼层。

人机交互模块主要用于机器人与酒店客户建立联系，在客人房卡插入读卡器后，通过机器人显示屏客户可进行一键导航与行李搬运服务，在到达客房后，机器人靠近房门，可通过蓝牙、nfc等短距离通信方式自行打开门锁，随后客人拔出房卡，机器人返回。所携带语音交互单元可提供语音输入功能，机器人在搬运过程中可与客户聊天或者详细介绍酒店信息提高服务度。同时客户可使用酒店app进行点餐，之后由服务器控制机器人送至客户住处。电源模块通过稳压模块为控制芯片、无线模块、步进电机等多个装置提供相应的稳定电源。

如图1所示，为本实施例机器人硬件装置图，机器人由单目摄像头1、触控显示屏2、读卡器3、双目摄像头4、红外传感器5、gps模块6、车身前板7、超声波传感器8、车轮9、电机10、车体11、语音装置12、无线通讯装置13、报警器14、控制芯片15、i/o接口16、陀螺仪17、电机驱动器18、编码器19、稳压模块20、电源21组成。

实现的具体原理为：该机器人采用分布式导航系统，由机器人本体进行信息采集，传送回主服务器进行决策与处理，机器人作为执行端与采集端，主服务器作为处理端。机器人所携带单目摄像头1主要用于人脸识别验证并辅助双目摄像头4进行环境信息采集，并将两摄像头所得视觉信号通过无线通讯装置13传送回主服务器；同时为避免弱光线环境下摄像头识别错误，使用红外传感器5所得热信号传回服务器，作为辅助信息采集方式避免与行人发生碰撞；车体每侧各装有两个超声波传感器，利用超声波传感器接收信息前后的差异进行移动位姿判定与校正，随着机器人运动超声波传感器采集周围环境中移动物体的信息，做出运动物体速度判断，当物体距离小于安全值时报警器14发出报警，起防碰撞作用。所携带gps装置6与陀螺仪17协作，用于机器人自身位置与运动方向判定，辅助主服务器进行导航控制。

在机器人运动至电梯处时，将机器人所在位置与外界环境信息传回主服务器，服务器通过判断后发出信号，控制电梯下降到机器人处，电梯到达后返回到达信号给服务器，服务器接收到达信号后再发出电梯开门信号，打开电梯门，在电梯打开门后，主服务器控制机器人进入电梯，控制电梯到达楼层后，打开电梯门，机器人离开电梯继续向目的地行驶。

机器人电机10、电机驱动器18与编码器19，构成电机闭环控制部分。在服务机器人收到服务器所发运动控制信号后，通过15主控芯片控制电机驱动器驱动电机运动由编码器返回电机运动状况，构成完整闭环反馈控制方式，可以准确控制电机运行，提高运行准确度。

机器人所携带语音装置12可进行语音输入与语音聊天功能，本装置通过与主服务器相连接，由服务器进行语义识别与回答，在客户行走过程中可实现酒店介绍、聊天功能提高服务度。机器人所携带稳压模块20与电源21为各装置提供稳定电源，由于不同装置之间所需电压不同，通过不同稳压模块输出相应大小的电压。

如图2所示为机器人运动流程，本发明中机器人不做决策判断，只作为信息采集与执行机构，采用接收控制信号，发出反馈信号的闭环控制方式，将机器人所采集各种信息传回主服务器，由主服务器对不同信息融合与处理后进行决策，再将各装置执行状态实时反馈回主服务器保证命令执行完成，如此既可降低机器人成本，又可提高机器人功能多样性、稳定性与可行性。

图3、4为机器人应用流程，其中，图3为客户使用app点单流程图，客户可在酒店app平台中点单，点单完成后主服务器可控制酒店服务机器人进行配送服务。完成配送后机器人发出完成信号，主服务器控制机器人返回；图4为机器人在客户登记时进行人脸识别服务，将人脸识别数据传回主服务器并于主服务器中身份证件信息对比是否一致，如果结果不一致发出提示重新识别验证，提高酒店服务智能化程度。