本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁循跡的智能機(jī)器人送餐系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人時(shí)代的來(lái)臨，目前，各個(gè)行業(yè)都興起了“騰籠換鳥”計(jì)劃，原來(lái)很多由人完成的工作崗位，逐漸由機(jī)器人取代。現(xiàn)有技術(shù)中的“自動(dòng)送餐”技術(shù)大多應(yīng)用于自助餐桌，以傳輸帶自動(dòng)將各種菜肴傳送到客戶面前以供選擇喜歡的菜肴。但這種方式有很大的局限性，需要占用一定位置空間，且不適合自由點(diǎn)餐的餐廳。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)有技術(shù)也推出了能夠自由配送的送餐機(jī)器人，最先進(jìn)的是通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)采集圖像進(jìn)行導(dǎo)航，這大大增加了機(jī)器人的復(fù)雜度，同時(shí)，餐廳環(huán)境混雜，無(wú)法保證準(zhǔn)確導(dǎo)航定位餐桌；現(xiàn)有技術(shù)也有采用紅外循跡技術(shù)，但受光線影響較大，容易受到外界環(huán)境干擾，從而無(wú)法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的程度。

故，針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行研究，以提供一種方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，確有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且便于實(shí)施的電磁循跡的智能機(jī)器人送餐系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)送餐且達(dá)到準(zhǔn)確定位餐桌的目的。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種電磁循跡的智能機(jī)器人送餐系統(tǒng)，包括：

電磁軌道，所述電磁軌道為鋪設(shè)在地面且經(jīng)過(guò)多張餐桌的導(dǎo)線并在導(dǎo)線中通交變電流以產(chǎn)生磁場(chǎng)信號(hào)；

送餐機(jī)器人，其內(nèi)置機(jī)器人控制模塊，所述機(jī)器人控制模塊用于根據(jù)設(shè)置指令控制送餐機(jī)器人將餐具送達(dá)至指定餐桌并返回，其包括電磁軌道檢測(cè)模塊、設(shè)置模塊、干簧管、控制模塊、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊和第一無(wú)線通訊模塊，其中，所述電磁軌道檢測(cè)模塊用于檢測(cè)電磁軌道的磁場(chǎng)信號(hào)并發(fā)送給所述控制模塊，所述控制模塊依此控制所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊的參數(shù)使機(jī)器人循跡所述電磁軌道運(yùn)動(dòng)；所述設(shè)置模塊用于設(shè)置機(jī)器人所要送達(dá)的目的餐桌信息，所述控制模塊通過(guò)所述第一無(wú)線通訊模塊將目的餐桌信息發(fā)送給餐桌定位模塊；所述干簧管用于感應(yīng)餐桌定位模塊發(fā)出的定位信號(hào)，所述控制模塊根據(jù)所述干簧管的感應(yīng)信號(hào)判斷機(jī)器人是否送達(dá)指定餐桌；

餐桌定位模塊，用于產(chǎn)生定位信號(hào)以確定目的餐桌，包括第二無(wú)線通訊模塊、開關(guān)控制模塊、開關(guān)模塊和電磁鐵，其中，所述第二無(wú)線通訊模塊用于接收所述機(jī)器人控制模塊發(fā)送的目的餐桌信息；所述開關(guān)控制模塊用于將預(yù)先設(shè)置的餐桌信息與接收到的目的餐桌信息進(jìn)行匹配，如果兩者相匹配則發(fā)出控制指令使所述開關(guān)模塊導(dǎo)通進(jìn)而所述電磁鐵接通電源產(chǎn)生磁信號(hào)，否則，所述開關(guān)模塊斷開進(jìn)而所述電磁鐵未接通電源不產(chǎn)生磁信號(hào)，所述磁信號(hào)作為定位信號(hào)從而機(jī)器人控制模塊能夠通過(guò)感應(yīng)該信號(hào)并確定目的餐桌。

優(yōu)選地，所述機(jī)器人控制模塊還包括壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述控制模塊相連接，用于感應(yīng)托盤中餐具的壓力，當(dāng)餐具被拿起時(shí)，所述壓力傳感器感應(yīng)到壓力變化信號(hào)并發(fā)送給所述控制模塊，所述控制模塊產(chǎn)生返航信號(hào)進(jìn)而機(jī)器人控制模塊進(jìn)入返航狀態(tài)并繼續(xù)循跡所述電磁軌道返航至終點(diǎn)位置。

優(yōu)選地，還設(shè)置有終點(diǎn)磁鐵，機(jī)器人控制模塊處于返航狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述干簧管感應(yīng)到終點(diǎn)磁鐵時(shí)，所述機(jī)器人控制模塊停止循跡。

優(yōu)選地，所述電磁軌道檢測(cè)模塊采用多個(gè)lc諧振電路實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)信號(hào)的檢測(cè)。

優(yōu)選地，設(shè)置多條電磁軌道。

優(yōu)選地，所述電磁軌道鋪設(shè)在地面下方。

優(yōu)選地，還包括信號(hào)源，串接在電磁軌道中，用于在電磁軌道中產(chǎn)生一定頻率的交變電流。

優(yōu)選地，所述信號(hào)源能夠調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的交變電流的頻率。

優(yōu)選地，所述設(shè)置模塊采用按鍵模塊或觸摸顯示屏。

優(yōu)選地，所述機(jī)器人控制模塊還包括語(yǔ)音提示模塊，所述語(yǔ)音提示模塊與所述控制模塊相連接，用于發(fā)出語(yǔ)音提示信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，通過(guò)餐桌定位模塊中的電磁鐵是否產(chǎn)生磁信號(hào)作為定位信號(hào)，從而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)，機(jī)器人能夠準(zhǔn)確定位目的餐桌，從而單條電磁軌道能夠完成多張餐桌的配送。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電磁循跡的智能機(jī)器人送餐系統(tǒng)的原理框圖。

圖2為本發(fā)明中機(jī)器人控制模塊的原理框圖。

圖3為本發(fā)明中餐桌定位模塊的原理框圖。

圖4為本發(fā)明電磁循跡的智能機(jī)器人送餐系統(tǒng)另一種實(shí)施方式的原理框圖。

圖5為電磁軌道檢測(cè)模塊一種優(yōu)選實(shí)施的排列示意圖。

如下具體實(shí)施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

參見圖1，所示為本發(fā)明提供一種電磁循跡的智能機(jī)器人送餐系統(tǒng)的原理框圖，包括電磁軌道、送餐機(jī)器人和餐桌定位模塊，電磁軌道經(jīng)過(guò)多張餐桌，其為鋪設(shè)在地面的導(dǎo)線并在導(dǎo)線中通交變電流以產(chǎn)生磁場(chǎng)信號(hào)。可以根據(jù)實(shí)際餐廳內(nèi)餐桌的布局鋪設(shè)電磁軌道，機(jī)器人能根據(jù)電磁軌道的具體路徑跟蹤循跡，從而大大降低了技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度，能夠適用于大部分的餐廳。

參見圖2，所示為本發(fā)明中機(jī)器人控制模塊的原理框圖，送餐機(jī)器人內(nèi)置機(jī)器人控制模塊，機(jī)器人控制模塊用于根據(jù)設(shè)置指令沿著電磁軌道將餐具送達(dá)至指定餐桌并返回，其進(jìn)一步包括電磁軌道檢測(cè)模塊、設(shè)置模塊、干簧管、控制模塊、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊和第一無(wú)線通訊模塊，其中，電磁軌道檢測(cè)模塊用于檢測(cè)電磁軌道的磁場(chǎng)信號(hào)并發(fā)送給控制模塊，控制模塊是控制的核心，其根據(jù)電磁軌道檢測(cè)模塊獲取的磁場(chǎng)信號(hào)，計(jì)算出當(dāng)前機(jī)器人偏離電磁軌道的情況，依此控制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊的參數(shù)使機(jī)器人保持循跡電磁軌道運(yùn)動(dòng)；設(shè)置模塊用于設(shè)置機(jī)器人所要送達(dá)的目的餐桌信息，同時(shí)控制模塊通過(guò)第一無(wú)線通訊模塊將目的餐桌信息發(fā)送給餐桌定位模塊；干簧管用于感應(yīng)餐桌定位模塊發(fā)出的定位信號(hào)，控制模塊根據(jù)干簧管的感應(yīng)信號(hào)判斷機(jī)器人是否送達(dá)指定餐桌。

參見圖3，所示為本發(fā)明中餐桌定位模塊的原理框圖，用于產(chǎn)生定位信號(hào)以便機(jī)器人確定目的餐桌，進(jìn)一步包括第二無(wú)線通訊模塊、開關(guān)控制模塊、開關(guān)模塊和電磁鐵，其中，第二無(wú)線通訊模塊用于接收機(jī)器人控制模塊發(fā)送的目的餐桌信息；開關(guān)控制模塊用于將預(yù)先設(shè)置的餐桌信息與接收到的目的餐桌信息進(jìn)行匹配，如果兩者相匹配則發(fā)出控制指令使開關(guān)模塊導(dǎo)通進(jìn)而電磁鐵接通電源產(chǎn)生磁信號(hào)，否則，開關(guān)模塊斷開進(jìn)而電磁鐵未接通電源不產(chǎn)生磁信號(hào)，磁信號(hào)作為定位信號(hào)從而機(jī)器人控制模塊能夠通過(guò)感應(yīng)該信號(hào)并確定目的餐桌。

采用上述技術(shù)方案，需要配送餐具時(shí)，工作人員將餐具放置在機(jī)器人的托盤上并設(shè)置的目的餐桌信息，機(jī)器人進(jìn)入送餐狀態(tài)，開始循跡電磁軌道行駛，同時(shí)通過(guò)第一無(wú)線通訊模塊向設(shè)置在每個(gè)餐桌上的餐桌定位模塊發(fā)送目的餐桌信息，每個(gè)餐桌定位模塊都具有唯一標(biāo)識(shí)的餐桌信息，如果其預(yù)設(shè)的餐桌信息與所接收到的目的餐桌信息相匹配時(shí)，餐桌定位模塊使其內(nèi)置的電磁鐵發(fā)出磁信號(hào)，機(jī)器人經(jīng)過(guò)該餐桌時(shí)，內(nèi)置的干簧管檢測(cè)到該磁信號(hào)，由此機(jī)器人判定到達(dá)目的餐桌并停止行駛，等客戶拿走餐具，完成送餐后，機(jī)器人進(jìn)入返航狀態(tài)，繼續(xù)循跡電磁軌道直至回到終點(diǎn)，進(jìn)入等待模式。本發(fā)明中，通過(guò)餐桌定位模塊中的電磁鐵是否產(chǎn)生磁信號(hào)作為定位信號(hào)，從而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)，機(jī)器人能夠準(zhǔn)確定位目的餐桌，從而單條電磁軌道能夠完成多張餐桌的配送。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，機(jī)器人控制模塊還包括壓力傳感器，壓力傳感器與控制模塊相連接，用于感應(yīng)托盤中餐具的壓力，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)的壓力值變化控制機(jī)器人狀態(tài)。當(dāng)餐具被拿起時(shí)，壓力傳感器感應(yīng)到壓力變化信號(hào)并發(fā)送給控制模塊，控制模塊產(chǎn)生返航信號(hào)進(jìn)而機(jī)器人控制模塊進(jìn)入返航狀態(tài)并繼續(xù)循跡電磁軌道返航至終點(diǎn)位置。由于設(shè)置了壓力傳感器，返航信號(hào)不必人為的產(chǎn)生，只要餐盤拿起，壓力傳感器就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)返航信號(hào)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，本系統(tǒng)還設(shè)置有終點(diǎn)磁鐵，機(jī)器人控制模塊處于返航狀態(tài)時(shí)，當(dāng)干簧管感應(yīng)到終點(diǎn)磁鐵時(shí)，機(jī)器人控制模塊停止循跡，進(jìn)入等待模式。由于設(shè)置了終點(diǎn)磁鐵，機(jī)器人完成送餐時(shí)能夠自動(dòng)停靠在指定位置，從而方便送餐安排。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，本系統(tǒng)還包括信號(hào)源，串接在電磁軌道中，用于在電磁軌道中產(chǎn)生一定頻率的交變電流。通過(guò)信號(hào)源產(chǎn)生交變電流，從而可以按實(shí)際使用環(huán)境設(shè)置交變電流的頻率，通過(guò)改變頻率可以達(dá)到消除外界特定環(huán)境存在的信號(hào)干擾。優(yōu)選地，交變電流的頻率為20khz。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，電磁軌道鋪設(shè)在地面下方。比如，鋪設(shè)在餐廳地板或者瓷磚的下面，從而不會(huì)影響客人行走，同時(shí)，由于磁場(chǎng)信號(hào)為空間分布，也不會(huì)對(duì)機(jī)器人的循跡造成任何影響。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)置模塊采用按鍵模塊或觸摸顯示屏，方便工作人員操作。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，還包括語(yǔ)音提示模塊，語(yǔ)音提示模塊與控制模塊相連接，用于發(fā)出語(yǔ)音提示信息。比如，啟動(dòng)機(jī)器人送餐時(shí)，可以發(fā)出“開啟送餐”的提示，報(bào)送目的餐桌的信息，以便工作人員核實(shí)信息；機(jī)器人到達(dá)目的餐桌時(shí)，可以發(fā)出“送餐完成”的提示，比如，“點(diǎn)餐已送達(dá)，請(qǐng)您慢用”，提醒用戶取餐。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊包括至少電機(jī)和舵機(jī)，電機(jī)用于控制機(jī)器人的速度，舵機(jī)用于控制機(jī)器人的方向?？刂颇K用于控制機(jī)器人的啟動(dòng)以及行走速度。電磁軌道檢測(cè)模塊檢查電磁信號(hào)，控制模塊依此判斷機(jī)器人偏離電磁軌道的情況，同時(shí)控制電機(jī)和舵機(jī)的參數(shù)改變機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使其保持循跡電磁軌道。一般電機(jī)需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)控制，控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊改變電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?？刂颇K通過(guò)pwm信號(hào)控制舵機(jī)。優(yōu)選地，控制模塊中運(yùn)行pid算法，可以控制機(jī)器人的速度和行進(jìn)過(guò)程中路程的最優(yōu)選擇。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)置多條電磁軌道，從而能夠全面覆蓋整個(gè)餐廳。參見圖4，所示為本發(fā)明一種電磁循跡的智能機(jī)器人送餐系統(tǒng)另一種實(shí)施方式的原理框圖，其為設(shè)置了兩條電磁軌道的情形，當(dāng)然同理也可以擴(kuò)展到任意條電磁軌道，每條電磁軌道由一個(gè)機(jī)器人負(fù)責(zé)配送，獨(dú)立運(yùn)行，不同軌道的機(jī)器人可以同時(shí)配送，從而大大提高了送餐效率。

在上述技術(shù)方案中，由于鋪設(shè)多條電磁軌道，會(huì)存在十字交錯(cuò)的軌道，這對(duì)機(jī)器人循跡導(dǎo)航造成了新的技術(shù)難度?，F(xiàn)有技術(shù)，電磁軌道檢測(cè)模塊通常采用多個(gè)lc諧振電路實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)信號(hào)的檢測(cè)，并且lc諧振電路中的電感是水平對(duì)稱地分布在軌道上方兩側(cè)，利用左右對(duì)稱位置的電感檢測(cè)到的磁場(chǎng)信號(hào)差值確定偏離軌道大小。由電磁感應(yīng)原理可知，電感平行電磁軌道時(shí)，電感中產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過(guò)感應(yīng)電流的大小可以判定與電磁軌道的位置關(guān)系；而電感垂直電磁的時(shí)候檢測(cè)不到感應(yīng)電流，因此，現(xiàn)有技術(shù)采用平行對(duì)稱電感排列方式，在普通軌道中能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確循跡。但是，在十字交錯(cuò)的軌道情形下測(cè)試，水平電感分布容易在軌道交錯(cuò)時(shí)存在信號(hào)干擾，從而導(dǎo)致機(jī)器人越軌現(xiàn)象，造成配送出錯(cuò)。

為了克服上述技術(shù)缺陷，在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，電磁軌道檢測(cè)模塊采用四路lc諧振電路，參見圖5，所示為在一種優(yōu)選實(shí)施中電磁軌道檢測(cè)模塊的排列示意圖，四個(gè)lc諧振電路沿軌道左右對(duì)稱分布，其中靠近電磁軌道內(nèi)側(cè)的兩個(gè)對(duì)稱lc諧振電路(電感)與電磁軌道垂直，而靠近電磁軌道外側(cè)的兩個(gè)對(duì)稱lc諧振電路(電感)與電磁軌道垂直呈45°角，這種排列方式有利于對(duì)十字交叉軌跡進(jìn)行檢測(cè)，也可以在偏離軌跡是迅速的校正。機(jī)器人在非交叉軌跡上行駛時(shí)，外側(cè)的lc諧振電路能檢測(cè)到軌道，內(nèi)側(cè)lc諧振電路無(wú)法檢測(cè)到信號(hào)。而當(dāng)小車行駛到交叉軌道時(shí)，由于外側(cè)lc諧振電路呈45°可以同時(shí)檢測(cè)到兩條軌跡獲取的信號(hào)值增加，內(nèi)側(cè)lc諧振電路可以檢測(cè)到垂直行駛方向的軌跡信號(hào)，可以獲知更準(zhǔn)確的軌道信息，從而能夠?qū)κ纸徊娴能壍谰哂懈叩膮^(qū)分度，確保機(jī)器人沿著預(yù)設(shè)的電磁軌道行駛。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，電磁軌道中產(chǎn)生的交變電流的頻率為20khz，由此，設(shè)置lc諧振電路的采用頻率也為20khz，具體的可以采用容值為6.8n電容和感值為10nh的電感組成一個(gè)lc諧振電路。為了避免外部其他頻率信號(hào)的干擾，可以通過(guò)改變改變通電導(dǎo)線信號(hào)源的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信號(hào)頻率的改變，電容c1和電感l(wèi)1與采集信號(hào)的頻率關(guān)系公式：

lc諧振電路可以選擇采集的信號(hào)頻率，從而改變信號(hào)源的頻率來(lái)到達(dá)消除外界特定的干擾信號(hào)。

以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。