智能送餐车及其控制系统的制作方法

本发明属于智能机器人领域，更具体而言，本发明涉及一种智能送餐车及其控制系统。

背景技术：

随着科技的发展，科技的进步，在餐饮市场，炒菜机、服务机器人、迎宾机器人等人工智能设备渐渐的开始投入使用，在吸引大量眼球过后，这些使用人工智能的餐厅、酒店等场所似乎就不再那么风光了。究竟是人工智能还未完善到可以替代人类？还是说餐饮市场的特殊性根本不适合这些机器人的参与？

现有服务机器人是机器人家族中的一个年轻的家族，目前市场上面有很多类似的服务机器人，它们可以进行简单的送餐、语音播放、安全壁障等功能。

如图1所示，目前现有服务机器人的控制流程如下：

1、起始点指令发送；

2、接收指令并驶向目标位置，在此步骤中在机器人行驶中执行安全避让，遇到障碍物时做停止的动作，并且通过语音提示报警；

3、到达目标位置并要求取餐；

4、回归起始点并待命；

5、重复1-4步骤。

市面上的服务机器人都是通过内部的单片机来执行系统控制，导航方式为AGV磁条导航，通过AGV传感器感应地面磁条来确定行走方向，通过RFID传感器来读取射频卡来进行定位，安全机制通过红外线传感器或者超声波传感器来完成壁障安全机制。原理图框如图2所示，其中：

控制处理器单元：是机器人的核心控制单元，对机器人的外部信号进行整合处理的作用，简单点讲就是“接收输入信号、根据程序发送输出信号”；

LCD：就是服务器机器人的一个人机交互界面，人可以通过触摸屏来控制服务机器人，并且查看一些服务机器人的基本状态，甚至可以对服务机器人进行配置；

控制器电源：一般使用24V锂电池供电，保证机器人的续航能力；

AGV传感器：磁条导航传感器，帮助服务机器人寻迹；

RFID传感器：读取射频卡的数值，设定、定位服务机器人的位置；

外部开关量信号：启动按钮、停止按钮、急停按钮等外部输入开关量信号的单元；

WIFI：无线网模块，通过室内局域网的搭建，可以实现小车的远程控制。

语音模块：能够简单听懂人说话，并且做出回答；当遇到障碍物等状态时，能够通过语音来提示周边人员，告知别人服务机器人的状态；

安全传感器：类似于超声波、红外线等壁障传感器，保证服务机器人的安全行驶；

直流电机驱动：接受控制器给予的信号，来驱动电机控制服务机器人的进行行走；

目前餐厅服务机器人只能把菜端到桌旁，不能完成摆盘，只能由顾客自己动手完成。机器人只能按照预先设定好的路径(磁条式)行走，也无法和顾客“愉快”聊天。还无法实现服务员的所有功能，不具备自主服务能力，距离真正意义上的智能化还存在技术门槛。在餐厅这种应用场景中，常规性的送餐、配菜需求，机器人可以满足；这边特别说明下，目前餐厅服务机器人一次可送的菜品数量也很有限，只能对单个餐桌进行送餐，工作效率不够高；而且，如果顾客有些非常规性的需求，机器人就搞不定了，目前国内的餐厅机器人的智能化程度很有限，有一定“智商”却没有“情商”。

技术实现要素：

本发明公开了一种智能送餐车及其控制系统，本发明的控制系统能够使智能送餐车的运行更加智能、优化，智能送餐车本身能提高载重、提高工作效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种智能送餐车控制系统，所述控制系统包括控制功能组、驱动功能组、传感功能组、无线功能组、显示操作功能组：

所述控制功能组包括控制单元和功能端口，

所述控制单元内置操作系统并使用SLAM激光导航算法，完成对送餐车信号数据的整合处理、建模、绘图，并根据所述传感功能组获得的实时数据及系统预先设定的相关参数进行运算与匹配，给出行动方案，

所述功能端口包含网卡端口、USB端口和若干个控制台端口，所述网卡端口与所述无线功能组相配合进行数据信号传输，所述驱动功能组和所述显示操作功能组分别与其中的一个所述控制台端口通讯连接；

所述传感功能组包括激光扫描模块、超声波扫描模块，所述激光扫描模块完成2D室内建模导航功能、室内绘图功能、小车辅助定位功能，超声波扫描模块完成对送餐车周围障碍物的距离测量功能；

无线功能组中含有无线模块，无线模块与网卡端口相配合进行数据信号传输，无线模块搭建一个无线局域网，经过通讯将激光扫描模块和超声波扫描模块中的信号传递给控制单元；无线模块与显示操作功能组通讯连接，完成数据传输功能；

驱动功能组中设有两组伺服电机驱动模块，每一组伺服电机驱动模块均由数字伺服驱动器、反馈编码器和直流电机组成，数字伺服驱动器与控制台端口通讯连接，接受控制单元的指令对送餐车完成精准的运动控制；

显示操作功能组连接到控制功能组对操作系统进行显示和操作。

进一步的，所述驱动功能组和所述显示操作功能组与所述控制台端口的连接均采用R232接口连接

进一步的，所述激光扫描模块中采用SICK激光扫描模块或北洋激光扫描模块。

进一步的，所述处理单元中配置有承载SLAM激光导航算法的处理核心芯片。

进一步的，所述驱动功能组在驱动送餐车运动的同时能给所述控制功能组反馈送餐车的速度信号和角速度信号。

一种含有上述控制系统的智能送餐车，包括车身、底架，所述车身中间设有菜品放置区，所述车身的两侧各设有一个广告展示区，在车身的上方固定有人机控制台；在底架和车身的连接处安装有激光传感器和超声波传感器，在底架的下方安装有万向轮和驱动轮。

进一步的，所述菜品放置区设有上、中、下三个区域，在所述菜品放置区的侧边设有护栏。

更进一步的，所述智能送餐车还配备有无线遥控器。

采用上述技术方案后，本发明通过控制系统和智能送餐车的结合使用能够实现多点送餐和餐盘回收功能，大大提高了智能送餐车的应用效率，比市面常规机器人效率提高5-7倍，可以有效帮助餐饮企业降低人工成本，采用SLAM激光导航算法以及激光扫描模块31、超声波扫描模块32的使用，本发明实现了无轨导航技术，无需在餐厅铺设毁坏环境的轨道(磁条、色带等)，使需要用到智能送餐车的餐厅无需对原先的场地进行破坏即可使用，降低使用成本，同时由于本发明智能送餐车的结构典雅大气，在车身中设置广告区，可以增加餐饮企业的一个品味和层次，对客户的吸引以及商家的吸引也是存在着非常巨大的潜在优势。

附图说明

图1是现有市场上服务机器人的控制流程图；

图2是现有市场上服务机器人的原理框图；

图3是本发明智能送餐车控制系统的示意框图；

图4是本发明智能送餐车的主视图；

图5是本发明智能送餐车的右视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种智能送餐车控制系统，控制系统包括控制功能组1、驱动功能组2、传感功能组3、无线功能组4、显示操作功能组5：

控制功能组1包括控制单元11、功能端口12，

控制单元11内置操作系统并使用SLAM激光导航算法，完成对送餐车信号数据的整合处理、建模、绘图，并根据传感功能组3获得的实时数据及系统预先设定的相关参数进行运算与匹配，给出行动方案，使用这种自主研发的SLAM激光导航算法，可以大大提高控制系统的运算速度，同时配置能够承载SLAM激光导航算法的处理核心芯片，相当于5个inter的I5-CPU的运算速度；

功能端口12包含网卡端口121、USB端口122和若干个控制台端口123，网卡端口121与无线功能组4相配合进行数据信号传输，驱动功能组2和显示操作功能组5分别与其中的一个所述控制台端口123通讯连接，驱动功能组2和显示操作功能组5与控制台端口123的连接均采用R232接口连接；

传感功能组3包括激光扫描模块31、超声波扫描模块32，激光扫描模块31完成2D室内建模导航功能、室内绘图功能、小车辅助定位功能，激光扫描模块31中采用SICK激光扫描模块或北洋激光扫描模块，超声波扫描模块32完成对送餐车周围障碍物的距离测量功能；

无线功能组4，无线功能组4中含有无线模块41，无线模块41与网卡端口121相配合进行数据信号传输，无线模块通过一个D-LINK或者TP-LINK搭建一个无线局域网，通过LAN CAN TABLE的通讯，将激光扫描模块31和超声波扫描模块32中的信号传递给控制单元11；通过TELNET的通讯协议，无线模块41与显示操作功能组5通讯连接，完成数据传输功能；

驱动功能组2中设有两组伺服电机驱动模块21，每一组伺服电机驱动模块21均由数字伺服驱动器201、反馈编码器202和直流电机203组成，数字伺服驱动器201与控制台端口123通讯连接，接受控制单元11的指令对送餐车完成精准的运动控制，驱动功能组2在驱动送餐车运动的同时能给控制功能组1反馈送餐车的速度信号和角速度信号，帮助控制功能组1更精确地完成运动控制；

显示操作功能组5，显示操作功能组5可以是电脑或平板，用电脑或平板连接到控制功能组5进行显示和操作，能够更加符合现代人的操作习惯，不管男女老少都能够很好地对智能送餐车进行下达指令的操作。

一种包含了以上控制系统的智能送餐车，包括车身6、底架7，车身6中间设有菜品放置区61，菜品放置区61设有上、中、下三个区域，在菜品放置区61的侧边设有护栏62，车身6的两侧各设有一个广告展示区63，在车身6的上方固定有人机控制台64；在底架7和车身6的连接处安装有激光传感器81和超声波传感器82，在底架7的下方安装有万向轮71和驱动轮，驱动轮由控制系统中的驱动功能组2驱动运转；智能送餐车还配备有无线遥控器8，无线遥控器8通过无线模块41给控制功能组1下达指令，控制功能组1再控制驱动功能组2对驱动轮进行控制。

本发明的技术方案在使用时，可以实现多点送餐和餐盘回收功能：

多点送餐：在一个智能送餐车上放置需送往多个餐桌的多个菜品，智能送餐车开始送餐，当送往A号桌后继续送往B号桌还可以再送往C号桌，然后再回到送餐点，然后智能送餐车再回到送餐点。上述的A号桌、B号桌、C号桌只是为方便理解而描述，并不是限定智能送餐车只能按A、B、C或其他序号顺序送餐，智能送餐车可以根据实际需求、客户点餐时间、菜品等信息对送餐顺序进行智能优化选择；

餐盘回收：当某个区域的服务员收拾完周边的餐桌之后，需要将需要清洗的餐盘回收时，只需要按下随便携带的无线遥控器，小车就会来到服务员身边，当服务员放置好剩菜、餐盘后，按下确认按钮，小车就可以自己回到餐盘清理区等待处理，该功能也是该功能也是目前市场上任何一台服务机器人所不具备的。

本发明的技术方案相较于现有的人形服务机器人相比，本发明的载重能力十分出色，现有人形服务机器人由于其构造上是在其托手处放置餐盘，从力学角度考虑，当一个直立的物体前面放置一个餐盘时，根据杠杆原理，该餐盘所能承受的力是很有限的，而本发明采用上、中、下三个菜品放置区61来放置菜品，而且菜品放置区61是设置在车身的中部，其载重能力是市场上大部分服务机器人的810倍；而且采用SLAM激光导航算法以及激光扫描模块31、超声波扫描模块32的使用，本发明实现了无轨导航技术，无需在餐厅铺设毁坏环境的轨道(磁条、色带等)，使需要用到智能送餐车的餐厅无需对原先的场地进行破坏即可使用。

由于本发明可以实现多点送餐和餐盘回收功能，在送餐时服务效率十分高，如果说服务机器人可以替代0.7个人力成本的话，那智能送餐车是可以替代1.4个以上的人力成本，可以有效帮助餐饮企业降低人工成本。

同时由于本发明智能送餐车的结构典雅大气，在车身中设置广告区，可以增加餐饮企业的一个品味和层次，对客户的吸引以及商家的吸引也是存在着非常巨大的潜在优势。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。