一种机器人智能设备及其控制方法与流程

本发明属于智能装备领域，尤其是实现餐饮智能化的装备，具体涉及一种机器人智能设备及其控制方法。

背景技术

以机器人为主体的智能装备正在渗透各个领域，其中包括连锁餐饮领域，将会给传统的连锁餐饮，尤其是快餐经营模式带来根本性变化。

以机器人为基础的智能餐饮装备，可以实现饮品、快餐等订制化的现场制作，以实现以下目标：第一，用机器人代替人的劳动，甚至无人化经营；第二，不受时间限制，甚至可全天候经营；第三，不受场合的限制，甚至可以走入家庭。

对于传统的餐饮经营，顾客的需求和情感在人与人的交流中都会得到满足，尤其是对于经营中的突发事件以及顾客抱怨和投诉由现场工作人员及时处理则较容易得到解决。经营秩序、环境卫生以及订单变化由现场的服务人员维护和管理，可以做到具体问题随机应变。

然而对于实现无人经营，现场通常不设专门的服务岗位，上述问题需要通过设备终端的技术方案解决。例如，传统餐饮下单后，订制食品可以排队等待和领取，万一出现差错可以根据凭证或者服务人员对客户的识别进行调整，这类问题并不突出。但实现无人经营而言，这些问题一旦出现则无法现场及时纠正。对于顾客来说，规则不明确、不方便、不严格、不公平都会导致严重的后果，至少造成现场的混乱。因此要从根本上杜绝对于传统经营看似很平常，但对于无人经营很致命的问题。

以实现无人现场订制食品经营为目的，如何设计和处理机器人智能设备终端与顾客之间的界面，即订单操作和食品交付环节，是一个十分关节但尚未解决好的问题。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，之目的在于提供一种机器人智能设备技术结构方案和控制方法，以实现餐饮的无人化经营，并为实现进一步密集化物联网化经营打下基础。

本发明之目的通过以下技术方案实现，即一种机器人智能设备，为顾客提供订制食品，包括一个上位机，机器人，制作装置，订单系统，交付系统，上位机数据连接机器人、制作装置、订单系统和交付系统，订单系统包括支付站，交付系统包括投递站，投递站布置在机器人操作可以到达的区域，订单系统和交付系统按照能够确定顾客在投递站位置的方式设计；

可选择地，上位机连接机器人、订单系统、交付系统和制作装置，可以采取点对点通讯的方式，例如usb或者串行口，也可以采取总线方式，尤其是选择一种现场总线；

可选择地，订单系统和交付系统可以共享上位机信息处理和存储资源；

可选择地，机器人通过操作投递设备将食品自动化地送达投递站顾客所在的位置。

进一步地，以下为支付站与投递站分开布置的技术方案。

即支付站与投递站分离布置，交付系统包括人体生物特征识别装置，交付系统根据订单系统提供的顾客人体生物特征信息确定顾客在投递站的位置；

所述方案特征在于：顾客下订单之后不一定要按照次序领取订制食品，也不必当即领取订制食品，也不一定在特定的位置领取订制食品，顾客只要在规定的时间内，在规定的区域内等待就可以领取订制食品；

可选择地，人体生物特征包括但不限于指纹、虹膜、人脸、dna和声音等。

进一步地，即包括至少一个摄像机，为订单系统和交付系统提供人脸特征信息，交付系统根据订单系统提供的人脸特征确定顾客在投递站的当前位置；

可选择地，包括一个摄像机安装在一个既可捕捉投递站区域人脸信息又可捕捉支付站区域人脸信息的位置，以致于摄像机可以分时为订单系统和交付系统提供顾客人脸信息，在顾客操作确认订单时，摄像机可捕捉到顾客的人脸信息，其余时间拍摄可以捕捉顾客的位置；

可选择地，投递站是一个连续的区域，顾客只要位于这个区域之中，就可以被交付系统识别和定位。

进一步地，包括至少两个摄像机，至少一个布置在可捕捉投递站区域人脸信息的位置，至少一个布置在可捕捉支付站区域人脸信息的位置。

进一步地，包括一组至少两个布置在投递站区域的摄像机，每个摄像机在同一时间只能有效地捕捉一个人脸信息，通过摄像机的物理位置确定顾客的位置；

可选择地，支付站可以设立一个或者多个，也可以与套餐的种类对应，便于顾客选择。

进一步地，上述诸方案均可以包括一个含有透明壁面的操作仓，所述机器人布置在操作仓内，所述投递站沿透明壁面布置。

进一步地，包括一个服务间，所述操作仓布置于服务间之中，服务间包括一个允许顾客出入的受控们，所述支付站包括受控门；

可选择地，进入受控门需要支付预授权，所述支付站包括支付装置，支付预授权可以通过支付装置扫码手机，nfc输入，刷银行卡（信誉卡）等方式实现，也可以直接通过刷脸实现，顾客走出受控门再进行结算。

进一步地，以下为支付站与投递站合并布置的技术方案。

即支付站与投递站合并布置，支付站包括支付装置，通过支付装置的物理位置确定顾客在投递站的当前位置。

进一步地，所述订单系统包括一组至少2个分离布置的支付装置，通过支付装置的物理位置和身份识别信息确定顾客在投递站的当前位置。

可选择地，所述支付装置包括识别不同第三方支付平台的扫码装置，nfc读取装置，人体生物特征输入装置，以及取餐二维码的读入装置。

进一步地，所述支付装置包括二维码；

二维码除了用于安装或者启动二维码外，还至少包括机器人智能设备身份识别信息以及自身物理位置/身份识别信息。

以下为所述机器人智能设备的控制方法技术方案。

控制方法i

一种机器人智能设备控制方法，包括以下步骤：

顾客下单时获得顾客人脸信息；

顾客取餐时捕捉顾客人脸信息；

根据捕捉到的顾客人脸信息确定顾客的位置；

订单完成后送达到顾客所在的位置。

进一步地，包括以下步骤：

通过手机app上传顾客人脸信息；

通过摄像机获得人脸图像；

通过图象处理识别和捕捉顾客人脸信息；

通过图像处理确定顾客的位置。

可选择地，包括以下步骤：

顾客通过app将他人人脸图像上传并委托他人取餐。

控制方法ii

另一种机器人智能设备控制方法，包括以下步骤：

根据顾客使用的支付装置确定顾客的位置；

订单完成后送达到顾客所在的位置。

控制方法iii

通过手机app提交订单并获得取餐二维码；

根据顾客取餐使用的扫码装置确定顾客的位置；

订单完成后送达到顾客所在的位置。

控制方法iv

根据顾客点餐扫码的二维码信息确定顾客的位置；

订单完成后送达到顾客所在的位置。

以下通过具体的实施例和应用实例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明提供的机器人智能设备第一实施例示意图。

图2为本发明提供的机器人智能设备第二实施例示意图。

图3为本发明提供的机器人智能设备第二实施例之人脸识别示意图。

图4为本发明提供的机器人智能设备第三实施例示意图。

图5为本发明提供的机器人智能设备第四实施例示意图。

图6为本发明提供的机器人智能设备第五实施例示意图。

图7为本发明提供的机器人智能设备第六实施例示意图。

图8为本发明提供的机器人智能设备控制方法第一实施例流程图。

图9为本发明提供的机器人智能设备控制方法第二实施例流程图。

图10为本发明提供的机器人智能设备控制方法第三实施例流程图。

以下将参考附图详细描述本发明的各实施例和应用实例，其目的是为了说明本发明内容和各项权利的可实施性，并对发明内容文字表达不充分的部分进行补充，但决不对发明本身形成任何限制。

如果以下实施例和应用实例中涉及到本领域一般工程技术人员公知的概念、技术原理、方法、电路、工艺和装置等，除了特别强调外，不做详细的解释和说明。

附图、实施例和应用实例中如涉及对说明发明内容具有相同作用的类似项，除非有特别意义，将采用同一个编号，多个类似项在破折号“-”后面加数字扩展。

本发明之实施例和应用实例描述中涉及的具体步骤，零部件的安排，数字和符号仅仅是示范性的，不覆盖本发明所释放的意义。

本发明提出的方法、概念和结构方案创新性强，含义丰富，影响范围大，依据本发明的精神实质形成的任何方法、结构均属于本发明的保护范围。

具体实施例

图1为本发明提供的机器人智能设备第一实施例示意图。

如图1所示的本发明提供的机器人智能设备第一实施例，为一个可实现食品饮料经营的无人吧台，其中包括：机器人01，机器人控制器011，支付站02，4个支付装置021-1到021-4，4个点餐装置022-1到022-4，支付装置021和点餐装置022可以一体化设计，投递站03，上位机04，数据总线041，制作装置05，食品储存装置06，护墙07。

本实施例采用投递站03与支付站02合并的方案设计。

订单系统和交付系统之间以及与其它硬件可共享资源，例如可以共享上位机04的硬件资源，机器人01除了制作食品之外，也属于交付系统的一个硬件设备用于投递食品，以下各实施例中的订单系统和交付系统均采用这种方式不再赘述。

机器人01可选择人机协作型机器人，人机协作型机器人是一种工作时人可以接近的安全型机器人（机械臂），常见的具有6、7或者15个自由度，其中15个自由度机器人为双臂机器人；支付装置021包括支持第三方支付的扫码机，nfc读入机，或者普通的读取银行卡的pos机，扫码机并且可以识别取餐二维码，即手机app下单的确认信息称为订单二维码；点餐装置022可以为普通的平板电脑，支付装置021可通过通讯接口（例如usb或者串口）连接点餐装置022的平板电脑，这里共计4台点餐装置022-1到022-4，都通过数据总线041连接上位机04，每台点餐装置022-1到022-4都有不同的总线地址和固定的物理地址，通过总线地址可以定位当前顾客；上位机04可以是一台普通电脑，可以作为一个网关服务器使用；数据总线041可以选择以太网、令牌环或者其他现场总线等拓扑结构和协议；制作装置05可以包括咖啡机、微波炉或者面包机等；食品储存装置06用于暂存食品原料，要求按照机器人01能够操作的规则摆放食品；护墙07根据卫生、安全以及视觉等方面的需求具体设计，吧台整体可以是一个开放型的无人经营场所。

以上机器人控制器011，4个点餐装置022-1到022-4，制作装置05均具有数据接口，并可以通过数据总线041与上位机04连接，实现数据共享和实时通讯，上位机04负责将数据总线041上的信息转成互联网的标准向外发送，同时通过互联网接收外来的数据发送到数据总线041，在数据总线041上的其它设备可以获取。

这里点餐装置022的具体数目可根据可根据支付站的尺寸按需设计。

如图1所示的本发明提供的机器人智能设备第一实施例之运行过程如下：

顾客选择一个点餐装置022选择食品，利用支付装置021支付订单，采用扫描手机或者银行卡均可以，顾客在拿到订制的食品饮料之前不离开所在的点餐装置022，订单包括顾客所使用的点餐装置023的物理地址信息，确定订单后上位机04向机器人01下达制作指令，机器人01从食品储存装置06中获得食品原料通过制作装置05完成食品制作，机器人01在交付系统的引导下将订制食品投递给顾客。

图2为本发明提供的机器人智能设备第二实施例示意图。

如图2所示的本发明提供的机器人智能设备第二实施例，为一种可实现无人快餐制作和经营的装备，其中包括：机器人01，支付站02，支付装置021，点餐装置022，摄像机033，投递站03，投递站包括投递入口031和投递出口032，位置标识034，上位机04，制作装置05，食品储存设备06，食品准备室061，食品通道062，操作仓071，玻璃透明壁面072。

本实施例采用投递站03与支付站02分离的方案设计。

数据总线041（图略）以隐蔽的方式布置，在示意图中不显示，后面各实施例中若存在类似的情况不再说明。

机器人01可以选择人机协作机器人，也可以选择普通的6轴工业机器人，因为机器人01工作在一个封闭的操作仓071中，一个机器人不能满足工作要求时可以选择多个机器人协调工作；支付装置021包括支持第三方支付的扫码机，nfc读入机，或者普通的读取银行卡（或信用卡）的pos机，扫码机并且可以识别取餐二维码，即手机app下单的确认信息称为订单二维码；点餐装置022可以为普通的平板电脑，支付装置021可以与点餐装置022一体化设计，通过通讯接口相互连接，也可以分体设计，支付装置021可以选择与上位机04通过通讯口相互连接，点餐装置022可以与上位机04通过通讯接口连接也可以通过总线连接；投递入口031和投递出口032是一个整体连通的空间；摄像机033可以覆盖整个投递站03以及支付站02附近区域，摄像机33可以通过总线连接上位机04，也可以通过串行口或者usb与上位机04连接；制作装置05可以包括多台功能不同但带有总线接口的装备，总线接口也可以通过增设下位机实现；食品储存装置06可以是一个可移动装置，通过食品通道062从食品准备室061到达操作仓071，从食品准备室061到操作仓071还可以布置一个常见的人工检修通道。

如图2所示的本发明提供的机器人智能设备第二实施例之运行过程如下。

顾客通过点餐装置022选择食品，采用支付装置021支付订单，此时摄像机033记录顾客人脸信息并上传至上位机04，订单系统将人脸信息作为订单信息的一部分发送给交付系统，顾客于是到投递站03等待领取食品，摄像机033按照一定的频率不断捕捉在投递站附近顾客人脸特征，捕捉到顾客信息后参考位置标识034通过图像处理获得顾客当前位置。

图3为本发明提供的机器人智能设备第二实施例之人脸识别示意图，如图3所示，通过摄像机033记录的顾客人脸照片023包括第一个顾客035a和第二个顾客035d，通过摄像机033捕捉的投递站03附近当前人脸照片035共有4张，其中可以判定人脸照片035b和035c对应的均不是顾客，而人脸照片035a和035d对应的为顾客，顾客一旦锁定，交付系统会自动更新和跟踪顾客的位置，直到订单交付完成或者顾客离开投递出口032附近的区域为止。

上位机04确认订单后，向机器人01下单制作指令，机器人01操作从食品储存装置06中获得食品原料，操作制作装置05完成订制食品制作。

交付系统根据摄像机033提供的投递站03附件的人脸图像获得顾客的当前位置信息，根据订单排序选择顾客，引导机器人01将快餐食品投递到顾客当前的位置，比如顾客35a先于顾客35d下订单，则当前制作完成的订制食品就投递到顾客35a所在的位置。

在顾客等待期间，允许顾客变化位置，也允许顾客离开投递站03，如在规定时间内返回投递站03，同样可以得到所订制的快餐。

图4为本发明提供的机器人智能设备第三实施例示意图。

如图4所示机器人智能设备第三实施例，为一种可实现无人快餐制作和运营的装备，包括机器人01，支付站02，支付装置021，点餐装置022，投递站03，所述投递站03包括6个分离的投递入口031-1到031-6，以及6个投递出口032-1到032-6；7个摄像机033-1到033-6以及033-7，上位机04，制作装置05，食品储存设备06，食品准备室061，食品通道062，操作仓071，玻璃透明壁面072。

本实施例采用投递站03与支付站02分离的方案设计。

6个摄像机033-1到033-6布置在投递出口032-1到032-6，每个投递出口布置一个摄像机，第7个摄像机033-7布置在支付站02，可以与支付装置021和点餐装置022一体化设计，第7个摄像机033-7以及支付装置021可以通过通讯接口连接点餐装置022，点餐装置022包括一个平板电脑；摄像机033-1-到033-6、点餐装置022通过数据总线（图略）连接上位机04，每个摄像头具有自己唯一的总线地址，与它们所安装的物理位置相互绑定；此外，连接点餐装置022之平板电脑本身可以提供第七个摄像机033-7，第7个摄像机033-7也可以用于支持人脸识别支付平台的订单支付。

如图4所示的本发明提供的机器人智能设备第三实施例之运行过程大致如下。

顾客通过点餐装置022选择食品，在此过程由地7个摄像机033-7记录下客户人脸信息并作为订单信息一部分上传至上位机04，第7个摄像机033-7记录下客户人脸信息也可以用于订单支付，上位机04向机器人01下达快餐制作指令，机器人01从食品储存装置06中取得食品原料，通过操作制作装置05进行加工，经过与其它食品原料组合与包装形成可交付的订制快餐，机器人01将制作完成的信息上传上位机04，上位机04启动其中的交付系统软件，将此前通过6个摄像头，编号从033-1到033-6，捕捉的顾客在各投递出口，编号从032-1到032-6，分布信息与将要交付的订单的顾客人脸信息进行比较，获得当前订单顾客的准确定位后，交付系统引导机器人01将订制食品与所述摄像头绑定的投递入口031投递给顾客。

在上述运行过程中，顾客自身的手机下载app后可以作为一体化的支付装置021、点餐装置022以及第7个摄像机033-7使用，具体的操作为：顾客通过启动手机app屏幕选择订制食品，通过手机的支付功能支付订单，并用手机的自拍功能获得顾客人脸图像，app将包括顾客人脸图像在内的订单信息上传给上位机04（通常通过远程服务器转发给上位机04），经上位机04或者远程服务器将订单确认信息回传给顾客，然后顾客可以在规定的时间内直接到上述6个投递出口032-1-032-6之一等候订制快餐，6个摄像机033-1到033-6任何一个一旦捕捉到顾客的人脸信息，上位机04通知机器人01制作订制食品，订制食品完成后，交付系统则引导机器人01向该顾客投递订制快餐。

上述采用手机app下订单订制食品，也可以委托他人领取定制食品，只要将上传的顾客人脸图像换成被委托人的人脸图像便可以实现。

图5为本发明提供的机器人智能设备第四实施例示意图。

如图5所示的本发明提供的机器人智能设备第四实施例，为一种可实现餐饮制作和运营的装备，包括机器人01，支付站02，8个支付装置021-1到021-8，投递站03，投递入口031，投递出口032，传送带036，8个传送带按钮037-1到037-8，制作装置05，食品准备室061，食品准备室进入口062。

本实施例采用投递站03与支付站02合并的方案设计。

每个支付装置02都通过数据总线连接上位机04（隐藏在食品准备室061中，图略），安装于上位机04中的订单系统和交付系统软件能够根据8个分离的支付装置021，编号从021-1到021-8，的总线地址确定顾客在投递站的具体位置。

这里已经假设了在支付站02内已经布置了点餐装置，示意图省略。

上述实施例方案，传送带036的驱动电机（图略）可以选择伺服或者步进电机，以确保食品投递的准确性，每一个操作传送带按钮037-1到037-8对应一定的驱动电机转动的圈数从而确保食品投递的可重复性。

以下为本实施例之大致运行过程。

顾客可以选择任一个支付装置021操作下单，订单系统将订单与所使用的支付装置编号绑定发送给交付系统，上位机04（图略）确认订单后向机器人01下达制作指令，机器人01操作制作装置05完成食品加工，交付系统根据顾客使用的支付装置021的网络地址确定对应的投递位置，机器人01将定制食品放到传送带036上后，交付系统根据订单信息引导机器人01选择操作一个传送带按钮036，则订制食品被准确地投递给顾客。

上述操作过程，顾客同样可以采用自己手中的手机app点餐和支付从而形成订单，上位机04（以及远程服务器）确认订单后回传一个取餐二维码给顾客手机app，顾客用选择任一支付装置02-1到02-8扫描取餐二维码领取订制食品。

图6为本发明提供的机器人智能设备第五实施例示意图。

如图6所示的本发明提供的机器人智能设备第五实施例，为一种可实现无人化快餐制作和运营的装备，包括支付站02，支付装置021，投递站03，投递站包括6个沿投递站03分布的投递入口031-1到031-6，6个沿投递站03分布的的投递出口032-1到032-6，6个布置在每个投递出口的二维码024-1到024-6，机器人01，上位机04，制作装置05,食品储存装置06，食品准备室061，操作仓071，玻璃透明壁面072。

每个二维码024-1到024-6包括机器人智能设备身份识别信息和投递出口编号信息（以及对应的物理位置），一旦安装指定的app，顾客的手机可以作为支付装置021使用。

本实施例采用投递站03与支付站02合并的方案设计。

本实施例的运行过程大致如下。

顾客选择任一个投递出口032，用自己携带的手机扫描二维码，如果第一次，则系统提示安装app，否则直接到达app订单界面，选择订制食品后直接通过手机支付订单，订单系统包括二维码物理地址的订单信息发送给交付系统，顾客在拿到订制快餐之前不离开所在的投递出口032的位置，交付系统引导机器人01将完成后的订制快餐投递给顾客。

图7为本发明提供的机器人智能设备第六实施例示意图。

如图7所示的本发明提供的机器人智能设备第六实施例，为一种可实现无人化餐厅的运行装备，包括2个机器人01-1和01-2，支付站02，支付装置021，2个点餐装置022-1和022-2，投递站03，2个摄像机033-1和033-2，2台制作装置05-1和05-2，操作仓071，服务间025，服务间是由壁面027围成的空间，服务间025包括允许顾客出入的受控门026。

本实施例采用投递站03与支付站02分离的方案设计。

本实施例所提供的方案设计中，每个（组）机器人01-1或者02-2以及相应的制作装置05-1或者05-2提供一种订制食品，因此，可以根据餐饮方案的食品种类以及生产节拍增加或者减少机器人和制作装置的数量，每套机器人-制作装置配置了一个点餐装置022-1（或者022-2），顾客在服务间025只要直接操作点餐装置022-1或者022-2便可以下单；支付站02包括支付装置021、受控门026以及摄像机033-1，摄像机033-1也可以与支付装置021一体化设计，摄像机033-1用于记录顾客的人脸信息，顾客通过提供人脸信息和支付预授权从受控门026进入服务间025，顾客可以直接通过人脸特征与支付信息绑定实现支付预授权，也可以与通过操作支付装置021进行支付预授权，从受控门026走出后再进行消费结算；服务间025可以提供就餐桌椅，线上产品线下展示，电动汽车充电等服务；本实施例需要一台上位机（图略）作为本地服务器或者网关使用，点餐装置022-1和022-2通过数据总线连接所述上位机，摄像机033-1和033-2可以通过通讯接口或者数据总线连接所述上位机，或者摄像机033-1与支付装置021公用一个下位机通过数据总线连接上位机，点餐装置022-1或者022-2与摄像机033-2合作实现顾客的定位，摄像机033-2的视野可以扩大到整个服务间025。

本实施例的实际运行过程大致如下。

顾客走近受控门026时，订单系统通过摄像机033-1获得顾客人脸信息，并可以通过人脸信息直接获得顾客的支付预授权，或者可以通过支付装置021提供支付预授权，顾客从受控门026进入受控空间025，可以操作点餐装置022-1或者022-2下单，服务得到满足后，从受控门026走出服务间025，订单系统与顾客的支付预授权系统进行结算。

在顾客走入服务间025后，在等待订制食品或者就餐期间或者前后，可以享受其他服务，例如线上产品的线下体验，等待电动汽车的充电。

图8为本发明提供的机器人智能设备控制方法第一实施例流程图。

如图8所示，参考图2本发明提供的机器人智能设备第二实施例示意图，其控制方法包括以下步骤：

步骤701：订单系统通过app获得顾客人脸信息，或者

步骤702：订单系统通过摄像机获得顾客人脸信息；

步骤703：订单系统将包括顾客人脸信息在内的订单信息提交给交付系统；

步骤704：机器人完成订单制作；

步骤705：交付系统通过摄像机捕捉到顾客人脸信息；

步骤706：交付系统通过图像处理获得顾客的实时位置信息；

步骤707：交付系统根据下单次序和顾客的实时位置信息，引导机器人投递订制食品。

图9为本发明提供的机器人智能设备控制方法第二实施例流程图。

如图9所示，参考图5本发明提供的机器人智能设备第四实施例示意图，其控制方法包括以下步骤：

步骤801：通过app完成支付和提交订单；

步骤802：订单系统通过发送取餐二维码确认订单；

步骤803：通过支付装置输入取餐二维码，或者，

步骤804：通过支付装置支付并提交订单；

步骤805：订单系统向交付系统发送订单信息，其中包括支付装置位置信息；

步骤806：机器人完成订单制作；

步骤807：交付系统引导机器人将订制食品投递到顾客所在的支付装置位置。

图10为本发明提供的机器人智能设备控制方法第三实施例流程图。

如图10所示，参考图6本发明提供的机器人智能设备第五实施例示意图，其控制方法包括以下步骤：

步骤901：扫描支付站二维码安装app，或者通过已经安装的app直接选择订制食品

步骤902：操作app界面完成支付和提交订单；

步骤903：订单系统通过app发送订单确认信息；

步骤904：订单系统向交付系统提交订单信息，其中包括二维码的位置信息；

步骤905：机器人完成订单制作；

步骤906：交付系统引导机器人将订制食品投递到顾客所在的支付装置位置附近。

本发明提供的智能快餐系统以及其它基于本发明精神实质的进一步的方案均属本发明公开和保护的范围之内。