CN106569494A - 基于多传感器融合的送餐机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，包括依次顺序连接的工控机点餐系统、后台信息管理系统以及送餐机器人；送餐机器人控制系统的控制方法步骤包括：顾客通过工控机点餐系统浏览餐厅的菜式，并完成点餐和在线支付；顾客对订单进行验证，订单传发送给并后台信息管理系统；后台信息管理系统对订单进行凭纸打印，并传送给厨房；厨房员工制作完成相应的菜式，并使得送餐机器人将菜品送达顾客座位；送餐机器人通过语音播放告知顾客取餐，并且获知顾客的取餐情况；顾客取餐。本发明实现了餐饮服务“售前”“售中”“售后”全生命周期的智慧管理和应用，有效节约人力成本，提升餐厅的信息化水平和管理效率。

Description

基于多传感器融合的送餐机器人控制系统

技术领域

本发明涉及机器人的运动提供信息的系统技术领域，尤其涉及一种基于多传感器融合的送餐机器人控制系统。

背景技术

智能服务机器人系统集服务交互和结帐付款等人工智能为一体，辅以借助云计算、大数据处理的物联网应用平台，实现顾客从入店、点餐、用餐、支付、服务评估等全生命周期流程的信息化处理。经过互联网和物联网技术改造的娱乐化、好玩和有趣的餐厅，有效节约人力成本，提升餐厅的信息化水平和管理效率，驱动顾客自传播。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，能够有效节约人力成本，提升餐厅的信息化水平和管理效率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，包括依次顺序连接的工控机点餐系统、后台信息管理系统以及送餐机器人，其中

所述工控机点餐系统用于顾客的点菜和下单功能，且用于时常更新菜式；

所述后台信息管理系统用于接收顾客的订单并传送给厨房，并实时监控餐厅信息；

所述送餐机器人用于接收菜品并送餐给顾客。

进一步地，所述工控机点餐系统包括基于可视化触摸屏的交互式点餐软件，其具有在线支付功能，所述在线支付包括微信和支付宝。

进一步地，所述后台信息管理系统实时监控餐厅信息，所述餐厅信息包括机器人状态信息、餐厅客流量、厨房菜肴存量以及各种菜肴销量；所述后台信息管理系统通过分析过往采购的信息和过往销量的信息，从而得到合理的采购方案。

进一步地，所述后台信息管理系统包括打印机，所述打印机用于打印订单凭纸，所述凭纸包括条形码信息和顾客信息，所述条形码信息包括顾客已点菜肴、顾客点餐时间以及机器人行走路线，所述顾客信息包括顾客人数和顾客座位信息。

进一步地，所述送餐机器人包括多传感器融合的信息收集系统，所述信息收集系统包括高频非接触式RFID读取传感器模块、红光扫描模块、磁导航传感器模块、伺服驱动器模块、伺服电机模块、超声波传感器模块、语音播放模块、红光扫码传感器模块、压力传感器模块、Xbee无线传输模块以及均与各模块相连的主控芯片，各模块与主控芯片互相配合运作为机器人提供数据支持，其中

所述高频非接触式RFID读取传感器模块用于识别送餐机器人位置信息；

所述红光扫描模块用于读取后台信息管理系统打印的＝订单凭条信息；

所述磁导航传感器模块用于识别磁性材质并且为送餐机器人提供位置信息；

所述伺服驱动器模块用于定时定量定速地驱动伺服电机；

所述伺服电机模块用于提供送餐机器人前进的动力；

所述超声波传感器模块用于探测前方的障碍物，从而给送餐机器人提供避障的功能；

所述语音播放模块用于进行语音播放，并使得送餐机器人与顾客进行互动；

所述压力传感器模块用于检测餐盘是否有东西，使得整个送餐过程能更加人性化和提高运行速度；

所述Xbee无线传输模块用于送餐机器人与后台信息管理系统进行信息的传输。

进一步地，所述主控芯片采用包括STM32为主控芯片、51单片机或Arduino中至少一种微控制器。

进一步地，所述送餐机器人通过主控芯片内部包括的ADC模块来获取机器人电池本身的电量，当电量低于一定量的时候，ADC模块向后台信息管理系统申请充电座位置；当充电座空闲时，送餐机器人根据后台信息管理系统指令，到指定位置进行充电。

进一步地，所述工控机点餐系统，其具体操作包括：

S1、顾客通过工控机点餐系统浏览餐厅的菜式，并通过工控机点餐系统界面的交互式点餐软件完成点餐和在线支付；

S2、工控机点餐系统对订单进行验证，通过验证后的订单传发送给后台信息管理系统；其中，所述对订单进行验证，验证方法为：订单通过微信或者支付宝在线支付后，工控机点餐系统使用微信或者支付宝给予的开发者接口进行验证，确定订单是否支付成功。

进一步地，所述后台信息管理系统，其具体操作包括：

S3、后台信息管理系统对订单进行凭纸打印，并传送到厨房；

S4、厨房员工获取凭纸的订单信息，并根据订单信息制作完成相应的菜品；。

进一步地，所述送餐机器人，其具体送餐流程为：

S5、送餐机器人接收厨房员工的菜品，并根据凭纸的订单信息将菜品送达顾客座位；

S6、送餐机器人到达顾客座位后，通过语音播放告知顾客取餐；若顾客已取餐，则向后台信息管理系统传送已取餐信息，完成送餐流程。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明系统可24小时不停歇地提供服务，可自动送餐、空盘回收、菜品介绍以及自动充电，可实现自动循迹、智能识别桌位、自动停止和启动；

(2)本发明系统能够智能避障:在行进中通过，超声波传感器模块检测送餐机器人前方的障碍情况，并将信息回传伺服驱动器模块，处理后以控制电机的停转,防止碰撞客人或工作人员等；

(3)本发明送餐机器人具有终点自动识别并自动停止功能；具有人性化的语音提示功能：当前方有客人时，会通过语音提示请客人让路；送物或收物时，当到达所需服务的桌号前，对客人或收拾餐桌的服务人员进行相应的语音提示；当回到起点时，对工作人员进行提醒；工控机点餐系统基于可视化触摸屏的交互式点餐设计，能够支持在线支付；

(4)本发明的送餐机器人能够自主检测本身电池电量，当电量低于一定值时，会发信息告知后台，经后台调度后自动前往触碰式充电台自主充电；

(5)本发明利用红光扫描方便快捷地和服务人员进行交互对接，迅速将信息传达给机器人并且机器人能够迅速地凭此信息到达目的地；本发明的后台信息管理系统能实现收集餐厅的菜品销售情况、机器人动向、餐厅位置管理、操纵机器人行走、与点餐工控机进行信息互动并且将信息打印成纸质版，供厨房使用；

(6)本发明的整套系统使得餐厅的运营更加高效和有规律，使得餐厅的服务人员能够大大减少，进一步推进服务行业的变动。

(7)本发明的后台信息管理系统能实现收集餐厅的菜品销售情况、机器人动向、餐厅位置管理、操纵机器人行走、与点餐工控机进行信息互动并且将信息打印成纸质版，供厨房使用；

(8)本发明的整套系统使得餐厅的运营更加高效和有规律，使得餐厅的服务人员能够大大减少，进一步推进服务行业的变动；

(9)本发明的后台信息管理系统能够给经营者分析建议，帮助经营者减少采购的浪费，达到每天的食材刚好销售完的效果，从而增加经营者的利润；后台信息管理系统可以让经营者实时监控餐厅，能够让经营者很好的管理餐厅；后台信息管理系统采用原创算法规划地图，机器人能快速送餐到指定餐桌。

附图说明

图1为本发明基于多传感器融合的送餐机器人控制系统的结构示意图；

图2为本发明基于多传感器融合的送餐机器人控制系统的的控制流程图；

图3为本发明基于多传感器融合的送餐机器人控制系统的送餐机器人内部多传感器融合的信息收集系统示意图；

图4为本发明基于多传感器融合的送餐机器人控制方法的大致流程图；

图5为本发明实施例送餐机器人在十字路口的行走路线图；

图6为本发明实施例后台信息管理系统显示的餐厅地图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，包括工控机点餐系统、后台信息管理系统以及送餐机器人，送餐机器人包括多传感器融合的信息收集系统；工控机点餐系统用于顾客的点餐，并生成点餐订单，进一步地，工控机点餐系统能够根据餐厅经营者进行菜式更新；后台信息管理系统接受点餐订单，并对送餐机器人管理，包括位置管理、充电管理、运送管理以及环境管理等。

所述工控机点餐系统能动态生成菜单，动态加载后台服务器所存储的菜肴；所述后台信息管理系统能为经营者分析过往采购的信息和过往销量的信息，从而得出合理采购方案；所述送餐机器人能通过多个超声波返回距离信息并且融合最终实现送餐机器人行走的调度，让送餐机器人的行进更加安全；所述送餐机器人通过红光扫描模组快速扫描带有菜品信息和餐桌信息，快速获取信息免去人工输入。

如图2所示，顾客能够通过工控机点餐系统的点餐工控机浏览餐厅的菜式，通过交互式触摸屏完成点餐和在线支付后，通过验证后的订单便会通过网络传送给后台信息管理系统，后台信息管理系统便会将对应信息打印并传送给厨房，厨房准备好菜式后便可直接凭纸张让送餐机器人通过红光扫码获取信息。而机器人变能通过高频RFID读取和磁导航准确将菜品送达各个座位，然后通过Xbee告知后台送达情况。机器人的运作是通过伺服驱动器来驱动的，并且带有超声波传感器，能够主动避让顾客已保障顾客的安全；机器人的详细运行参数可以通过后台信息管理系统以Xbee通讯更新，点餐工控机各个菜式价格等参数可以通过wifi让后台信息管理系统给予及时的更新；机器人能通过微控制器ADC来获取机器人电池本身的电量，当低于一定量的时候，便会与后台信息管理系统申请充电座位置，当充电座空闲时，便能去到指定位置进行充电。

机器人充电是触碰式充电，方便机器人自主充电的运行。并且机器人充电系统带有保护功能，仅当到达指定位置充电孔才连接到外界，以保护往来顾客的安全，防止触电的发生。

机器人到达指点地点后，通过语音播放告知顾客取餐，并且通过压力传感器获知顾客的取餐情况，取用后通过Xbee传送送达消息，完成整个送餐流程。

如图3所示，送餐机器人包括多传感器融合的信息收集系统，所述信息收集系统包括高频非接触式RFID读取传感器模块、红光扫描模块、磁导航传感器模块、伺服驱动器模块、伺服电机模块、超声波传感器模块、语音播放模块、红光扫码传感器模块、压力传感器模块、Xbee无线传输模块以及均与各模块相连的主控芯片，各模块与主控芯片互相配合运作为机器人提供数据支持。

实施例

顾客通过点餐工控机的触摸屏接收顾客指令，触发点餐系统向后台传输数据的命令，从而达到与后台实时交互。

点餐系统有一个自定义的控件，自定义控件上面会有picturebox控件显示菜肴的图片，label控件显示价格，已点数量，菜肴介绍的信息。每次启动点餐系统都会先向后台请求数据，再遍历数据库里面存储的菜肴信息，最后再动态加载菜单，从而实现实时动态修改菜单的功能。

如图4所示，点餐系统点完餐支付成功后，将菜单信息发送给后台服务器，后台信息管理系统通过后台服务器的内容将菜品信息通过打印机打印出来。

公司经营者通过与支付宝公司签约即时到账功能，获得支付宝接口，点餐系统调用支付宝接口实现支付宝扫码支付的功能。

打印机打印出来的条形码是八位的前两位储存的是座位号，三到七位是机器人行走路线信息，第八位是校验位。

如图5所示，在送餐机器人送餐途中，当遇到送餐机器人十字路口时，就会读取8位条码当中的行走规划信息，读取到1字节信息就向左转，读取到0信息就直走。其中可用的存储行走路线信息有5个字节，每一个字节可以有8个位，每个位控制左转或直走。因此，每个条码能够储存多达40个节点处理信息。如果40个节点不够，后台信息管理系统可以换成13位的条码，存储的节点处理信息高达80个。

如图6所示，此图为后台信息管理系统显示的餐厅地图。地图规划算法是先判断目标位置的坐标在不在节点上面，不在就先判断是不是在横轴方面有节点如果有就找出右边第一个节点，并且用动态数组n[]记录1，找出之后再找处于第一节点的竖轴方向最上面的节点位置，找出第二个节点之后先将经过的节点数目a找出，在1后面添加a个0，再加上一个1；如果第二个节点的横坐标不等于0，则重复上述操作，如果等于0，则查询距离厨房的节点如果有b个，然后再1后面添加b个0。将所得到的数组翻转，这样送菜到指定餐桌的路线就构建完成，然后就构建会厨房的路线，首先判断在不在餐桌位置在不在节点竖轴上面，如果在，则查询从目标位置到最下面节点的节点数目，如果有c个则在数组n加c个0再加一个1，然后再查询到最右边节点的数目，如果有d个则在数组n加d个0再加一个1，最后在查询到最顶端的节点的数目e，在数组n加d个0。最后遍历数组将数组转化成char[]储存到数据库里面。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，包括依次顺序连接的工控机点餐系统、后台信息管理系统以及送餐机器人，其中

所述工控机点餐系统用于顾客的点菜和下单功能，且用于时常更新菜式；

所述后台信息管理系统用于接收顾客的订单并传送给厨房，并实时监控餐厅信息；

所述送餐机器人用于接收菜品并送餐给顾客。

2.如权利要求1所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述工控机点餐系统包括基于可视化触摸屏的交互式点餐软件，其具有在线支付功能，所述在线支付包括微信和支付宝。

3.如权利要求1所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述后台信息管理系统实时监控餐厅信息，所述餐厅信息包括机器人状态信息、餐厅客流量、厨房菜肴存量以及各种菜肴销量；所述后台信息管理系统通过分析过往采购的信息和过往销量的信息，从而得到合理的采购方案。

4.如权利要求1或3所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述后台信息管理系统包括打印机，所述打印机用于打印订单凭纸，所述凭纸包括条形码信息和顾客信息，所述条形码信息包括顾客已点菜肴、顾客点餐时间以及机器人行走路线，所述顾客信息包括顾客人数和顾客座位信息。

5.如权利要求1所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述送餐机器人包括多传感器融合的信息收集系统，所述信息收集系统包括高频非接触式RFID读取传感器模块、红光扫描模块、磁导航传感器模块、伺服驱动器模块、伺服电机模块、超声波传感器模块、语音播放模块、红光扫码传感器模块、压力传感器模块、Xbee无线传输模块以及均与各模块相连的主控芯片，各模块与主控芯片互相配合运作为机器人提供数据支持，其中

所述高频非接触式RFID读取传感器模块用于识别送餐机器人位置信息；

所述红光扫描模块用于读取后台信息管理系统打印的＝订单凭条信息；

所述磁导航传感器模块用于识别磁性材质并且为送餐机器人提供位置信息；

所述伺服驱动器模块用于定时定量定速地驱动伺服电机；

所述伺服电机模块用于提供送餐机器人前进的动力；

所述超声波传感器模块用于探测前方的障碍物，从而给送餐机器人提供避障的功能；

所述语音播放模块用于进行语音播放，并使得送餐机器人与顾客进行互动；

所述压力传感器模块用于检测餐盘是否有东西，使得整个送餐过程能更加人性化和提高运行速度；

所述Xbee无线传输模块用于送餐机器人与后台信息管理系统进行信息的传输。

6.如权利要求5所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述主控芯片采用包括STM32为主控芯片、51单片机或Arduino中至少一种微控制器。

7.如权利要求5所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述送餐机器人通过主控芯片内部包括的ADC模块来获取机器人电池本身的电量，当电量低于一定量的时候，ADC模块向后台信息管理系统申请充电座位置；当充电座空闲时，送餐机器人根据后台信息管理系统指令，到指定位置进行充电。

8.如权利要求2所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述工控机点餐系统，其具体操作包括：

S1、顾客通过工控机点餐系统浏览餐厅的菜式，并通过工控机点餐系统界面的交互式点餐软件完成点餐和在线支付；

S2、工控机点餐系统对订单进行验证，通过验证后的订单传发送给后台信息管理系统；其中，所述对订单进行验证，验证方法为：订单通过微信或者支付宝在线支付后，工控机点餐系统使用微信或者支付宝给予的开发者接口进行验证，确定订单是否支付成功。

9.如权利要求8所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述后台信息管理系统，其具体操作包括：

S3、后台信息管理系统对订单进行凭纸打印，并传送到厨房；

S4、厨房员工获取凭纸的订单信息，并根据订单信息制作完成相应的菜品；。

10.如权利要求9所述的基于多传感器融合的送餐机器人控制系统，其特征在于，所述送餐机器人，其具体送餐流程为：

S5、送餐机器人接收厨房员工的菜品，并根据凭纸的订单信息将菜品送达顾客座位；

S6、送餐机器人到达顾客座位后，通过语音播放告知顾客取餐；若顾客已取餐，则向后台信息管理系统传送已取餐信息，完成送餐流程。