專利名稱：一種餐廳服務機器人系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機器人系統(tǒng)，尤其涉及一種餐廳服務機器人系統(tǒng)。
背景技術：
機器人(Robot)是自動執(zhí)行工作的機器裝置。機器人可接受人類 指揮，可以執(zhí)行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原 則綱領行動。機器人執(zhí)行的任務是取代或協(xié)助人類的工作，它廣泛地應 用在制造業(yè)、建筑業(yè)、以及特殊危險場所等等。
機器人可以是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學 的產物。目前在工業(yè)、醫(yī)學甚至軍事等領域中均有重要用途。
歐美國家認為機器人應該是由計算機控制通過編排程序具有可以 變更多功能的自動機械，而日本人認為"機器人就是任何高級的自動機 械"，這就把那種尚需人工操縱的機械手包括進去?，F在,國際上對機 器人的概念已經逐漸趨近一致，即機器人是靠自身動力和控制能力來實 現各種功能的一種機器。聯合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機 器人下的定義:"一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具 的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門 系統(tǒng)。
機器人能力的評價標準包括智能，指感覺和感知，包括記憶、運 算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等；機能，指變通性、 通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運行能力、可靠性、聯用性、壽命等。因此，可以說機器人是具有生物功能的空間三維坐標 機器。
隨著社會的不斷發(fā)展進步，人們的人均收入提高，隨之而來的是人們 的消費水平也在不斷地提高，從而大大地促進餐飲業(yè)迅速發(fā)展，在餐飲業(yè) 這個領域，最繁雜的工作莫過于為顧客點餐和送餐等任務，所需的工作人 員最多，也很難管理。
目前，世界圍內已有服務機器人，它包括公共場所服務機器人和家庭 服務機器人。公共場所服務機器人包括如導游機器人、迎賓機器人、醫(yī)院 護理機器人等，家庭服務機器人包括清掃機器人、娛樂機器人，護理機器 人等。
目前，已有的少數服務機器人產品要么功能單一、要么結構復雜，生 產成本高很難商業(yè)化和市場推廣。
因此，現有技術還有待于改進與發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種餐廳服務機器人系統(tǒng)，結構相對簡單，制 作成本低，同時完成為顧客點餐和送餐等復雜動作，便于餐廳的統(tǒng)一管理。
本發(fā)明的技術方案如下
一種餐廳服務機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括控制模塊、 行進才莫塊、交互模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊；所述控制模塊分別與所述行 進模塊，所述交互一莫塊，所述感知模塊，執(zhí)行一莫塊通訊連接；
所述控制模塊，用于對接收的信息、感知信息、以及機器人系統(tǒng)內部 模塊產生的相關信息進行分析處理，并發(fā)出控制指令對執(zhí)行模塊進行操作 控制；
所述行進模塊，用于機器人的行進移動； 所述交互模塊，用于提供交互平臺；所述感知模塊，用于對外界事物的感知并產生感知信息； 所述執(zhí)行模塊，用于根據控制模塊發(fā)出的控制指令執(zhí)行相應的操作任務。
所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括嵌入式電腦、數據采集卡、 微控制器下位機；所述嵌入式電腦、數據釆集卡、以及微控制器下位機互 為通訊連接；
所述嵌入式電腦、以及所述數據采集卡還分別與所述^f亍進模塊、交互 模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊通訊連接；
所述數據采集卡，用于采集存儲接收的信息、感知信息、以及系統(tǒng)內 部模塊產生的相關信息；
所述嵌入式電腦，用于對數據采集卡采集存儲的信息進行分析處理， 并發(fā)出控制指令對執(zhí)行模塊進行操作控制。
所述的系統(tǒng)，其中，所述行進模塊包括直流伺服電機、減速箱、推 動輪、電機驅動電路；所述減速箱通過所述電機驅動電路分別與直流伺服 電機、推動4侖電連接。
所述的系統(tǒng)，其中，所述交互模塊包括觸摸屏、顯示器，語音輸入 裝置、無線鍵盤輸入裝置;所述觸摸屏、顯示器、語音輸入裝置、無線鍵 盤輸入裝置分別與所述控制模塊中嵌入式電腦主板，以及數據采集卡通訊 連接;
所述觸摸屏，用于手工輸入信息； 所述顯示器,用于顯示輸入信息； 所述語音輸入裝置，用于輸入語音信息； 所述無線鍵盤輸入裝置，用于手工輸入信息。
所述的系統(tǒng)，其中，所述感知模塊包括定位傳感器、超聲傳感器、 溫度傳感器、聲音傳感器、碰撞傳感器、電子羅盤；所述定位傳感器、超 聲傳感器、溫度傳感器、聲音傳感器、碰撞傳感器、以及電子羅盤分別與控制模塊的嵌入式電腦主板、以及數據采集卡通訊連接；
所述定位傳感器，用于定位機器人本體所在工作環(huán)境中所處位置； 所述超聲傳感器，用于檢測障礙物所在位置； 所述溫度傳感器，用于檢測機器人所在環(huán)境溫度； 所述聲音傳感器，用于外界語音的識別； 所述碰撞傳感器，用于檢測機器人是否與它者發(fā)生碰撞； 所述電子羅盤，用于辨別方向。
所述的系統(tǒng)，其中，所述執(zhí)行模塊包括揚聲器、托盤、八自由度運動 結枸；
所述揚聲器與所述控制模塊的嵌入式電腦主板，以及數據采集卡通訊 連接；
所述托盤設置在機器人本體的右手部；
所述八自由度運動結構，包括眼睛轉動自由度結構、眼睛翻動自由 度結構、眼睛眨眼自由度結構、嘴巴張合自由度結構、脖子扭動自由度結 構、點頭自由度結構、彎腰自由度結構、4丑腰自由度結構；
所述眼睛轉動自由度結構、眼睛翻動自由度結構、以及眼睛眨眼自由 度結構設置在機器人本體的眼部，分別用于實現機器人本體眼珠的左右轉 動、眼珠的上下翻動，以及實現眼睛眨眼動作；
所述嘴巴張合自由度結構設置在機器人本體的唇部，用于實現嘴巴的 自由張合；
所述脖子扭動自由度結構、以及點頭自由度結構設置在機器人本體的 脖子處，分別用于實現機器人本體脖子的扭動、點頭操作；
所述彎腰自由度結構、以及扭腰自由度結構設置在機器人本體的腰部， 分別用于實現機器人本體的彎腰、扭腰操作。
所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括發(fā)送模塊，所述發(fā)送模塊通過互 聯網無線網卡與所述控制模塊通訊連接，用于發(fā)送輸入信息。所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括接收模塊，所述接收模塊通過互 聯網無線網卡與控制模塊通訊連接，用于接收發(fā)送模塊發(fā)送的輸入信息， 并將其通過互聯網無線網卡傳輸給控制模塊。
本發(fā)明所提供的 一種餐廳服務機器人系統(tǒng)，由于采用執(zhí)行模塊根據 控制模塊對接收的信息、感知信息、以及機器人系統(tǒng)內部模塊產生的相關 信息進行分析處理后，發(fā)出的控制指令執(zhí)行相應的操作任務的方式，能很
好地完成現代餐飲業(yè)一般服務員的重復、繁重、乏味的工作;其穩(wěn)定性高、 效率高、動作豐富；達到了餐廳服務自動化、智能化、減少了員工方便管 理的目的，大大降低餐飲業(yè)的人力資本。


圖1為本發(fā)明的餐飲服務機器人工作原理圖； 圖2為本發(fā)明的餐廳服務機器人系統(tǒng)結構圖； 圖3為本發(fā)明的餐廳服務機器人本體整體結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的各較佳實施例進行更為詳細的描述。 本發(fā)明的餐飲服務機器人本體進行點餐和送餐工作時，需要和系統(tǒng)前 臺服務器即嵌入式電腦，系統(tǒng)后臺服務器即微控制器下位機相配合一起工 作。如圖1所示，機器人本體通過無線網絡與系統(tǒng)前臺服務器傳輸通訊信 息，同時，系統(tǒng)前臺服務器通過無線或有線網絡與系統(tǒng)后臺服務器傳輸通 訊信息。顧客在某一桌就座之后,機器人本體在系統(tǒng)前臺服務器的遙控操 作下行(自動)走至該桌旁，彎腰點頭迎賓，然后語音提示顧客點餐，其 擁有獨立的觸摸屏點餐系統(tǒng)和語音點餐系統(tǒng)，即顧客可以通過觸摸屏手工 輸入或語音輸入進行點餐；
機器人本體在為顧客點完餐之后，將該餐桌對應的點餐信息通過無線傳輸到系統(tǒng)前臺服務器備案，同時將其傳輸給系統(tǒng)后臺服務器，廚房的系 統(tǒng)后臺服務器顯示屏上顯示出機器人本體傳輸來的顧客點餐信息，廚師根
據顧客點餐信息進行加工、烹飪；然后機器人本體自主行駛至系統(tǒng)前臺， 系統(tǒng)前臺工作人員把顧客點餐中所點的飲料放在機器人本體右手部的托盤 上，并輸入該飲料所屬桌次信息，機器人本體將飲料送至該桌旁，語音提 示顧客自取或者等服務員將飲料分發(fā)給該桌顧客；
一道菜做完之后，系統(tǒng)后臺的廚師輸入呼叫信息通過無線或有線網絡 傳輸給機器人本體，提示機器人本體去廚房取菜。機器人本體根據呼叫信 息移動至取菜處，廚師把菜放進餐飲服務機器人本體右手部的托盤上，并 語音或手工輸入該菜所屬桌次信息，則機器人本體移動至該餐桌旁，語音 提示顧客自取或者等服務員擺放菜位；機器人本體就這樣不停地為餐桌顧 客服務。
本發(fā)明的機器人系統(tǒng)將多種傳感器信息、無線遙控技術、以及語音識 別與會話功能于一體。它的基本結構如圖2所述，其包括行進模塊、交 互模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊、控制模塊；
其中，所述行進模塊為輪式移動小車，安裝在餐飲服務機器人本體的 底層，其包括有兩個直流伺服電機、兩個減速箱、兩個推動輪、 一個萬 向輪、以及一個電才幾驅動電路構成；兩個直流伺服電機通過所述直流伺服 電機驅動電路與控制模塊通訊連接，兩個直流伺服電機輸出軸分別與兩個 減速箱一對一電連接，所述兩個減速箱分別與兩個推動輪一對一電連接， 所述萬向輪則獨立地安裝在機器人底座的正前方。
所述交互模塊包括觸摸屏、液晶顯示器、語音輸入裝置、無線鍵盤 輸入裝置，它們分別與控制模塊的嵌入式電腦主板、以及數據采集卡通訊 連接，所述語音輸入裝置包括一個麥克風和兩個揚聲器，觸摸屏以及液晶 顯示器設置在機器人本體腰部，而無線鍵盤安裝在機器人本體左手部(無 線鍵盤可安裝，也可不安裝，主要用于調試)，顧客可以通過觸摸屏手工輸入點餐信息或語音輸入點餐信息；并通過液晶顯示器將點餐信息、以及機 器人的工作狀態(tài)進行顯示，餐廳工作人員可以通過無線鍵盤與機器人本體 進行信息交互。
所述感知模塊包括有定位傳感器、超聲傳感器、聲音傳感器、碰撞 傳感器、電子羅盤；其中，所述定位傳感器，用于定位機器人本體所在位 置；所述超聲傳感器，用于檢測障礙物所在位置，它與碰撞傳感器都安裝 在機器人本體的底層；所述溫度傳感器，用于檢測機器人所在環(huán)境溫度； 所述聲音傳感器，用于外界語音的識別，即識別顧客點餐信息、工作人員 的指令信息；所述碰撞傳感器，用于檢測機器人是否與它者發(fā)生碰撞；所 述電子羅盤，用于辨別行走方向；所述定位傳感器、所述超聲傳感器，溫 度傳感器，聲音傳感器，碰撞傳感器，電子羅盤分別與控制模塊中的數據 采集卡通訊連接，同時，還與控制模塊的嵌入式電腦的主板通訊連接，這 些傳感器構成了本發(fā)明機器人系統(tǒng)的多傳感器系統(tǒng)，機器人本體在該多傳 感器信息融合的基礎上，完成自己的各項感知功能以適應外界復雜環(huán)境。
所述執(zhí)行模塊，包括揚聲器、托盤、八自由度運動結構；所述揚聲 器與本發(fā)明的控制模塊的嵌入式電腦主板通訊連接，托盤由機器人本體右 手部托起，所述八自由度運動結構分別與八個直流伺服電機電連接，并分 別由八個直流伺服電機進行操作控制；其中，八自由度運動結構，其具體 為:眼睛左右轉動自由度結構、眼睛上下翻動自由度結構、眼睛眨眼自由 度結構、嘴巴張合自由度結構、脖子扭動自由度結構、點頭自由度結構、 彎腰自由度結構、扭腰自由度結構；其中彎腰角度最大為20° (30°),扭腰 最大角度為120。，彎腰自由度還可以配合點頭自由度。所述直流伺服電機 通過直流電機驅動電路與所述控制模塊的嵌入式電腦主板、以及數據采集 卡通訊連接。所述執(zhí)行模塊所執(zhí)行的具有操作有迎賓、為顧客點餐、菜 系分類介紹、向系統(tǒng)前臺服務器、系統(tǒng)后臺服務器傳送顧客點餐信息、為 顧客送餐、以及餐廳娛樂等等；所述控制模塊，包括集成了中央處理器CPU、內存條、定時器系統(tǒng)、 串口、 AD/DA、 1/0口等的嵌入式電腦、數據采集卡、微控制器下位機；主 要對感知信息，輸入信息、以及其他模塊產生的相關信息進行綜合分析處 理，發(fā)出指令控制所述執(zhí)行模塊完成相應的工作。
所述控制模塊內的嵌入式電腦通過USB接口與所述交互模塊內的觸摸 屏通訊連接，同時還通過音頻線與麥克風、以及揚聲器通訊連接。
本發(fā)明的機器人系統(tǒng)還包括發(fā)送模塊、接收模塊；所述發(fā)送模塊，通 過無線遙控器、或者互聯網以及無線網卡將信息發(fā)送給接收模塊；而所述 接收模塊通過互聯網無線網卡與控制模塊中嵌入式電腦的主板通訊連接， 同時通過無線遙控器、或者互聯網無線網卡接收信號，并將該信號傳送給 控制模塊；
本發(fā)明的機器人本體外部造型為古代侍女形象，其頭部、脖子和手部 (穿上衣服后能看到的身體部分)的人造皮膚具有與真人表皮相似的色澤、 有彈性、韌性、觸感良好；所述人造皮膚采用粗細雙層設計，所用材料為 硅膠。
本發(fā)明的餐廳服務機器人系統(tǒng)，采用鎳氫電池驅動，所述鎳氫電池與 寬輸入直流電源電連接，而所述寬輸入直流電源與控制模塊的嵌入式電腦 的主板通訊連接。
本發(fā)明的餐廳服務機器人本體結構，如圖3所示，行進模塊S01安裝 在所述機器人本體的底層，在機器人本體底層和機器人本體腳部S15交接 處設置有滑輪S02,使機器人本體上部相對于機器人本體底層可以自由轉 動；機器人本體腰部與臀部交接處S14為絲杠結構，可以實現彎腰操作； 液晶觸摸屏S03安裝在機器人本體腰部的正前方，方便顧客手工輸入點餐 信息；無線鍵盤輸入裝置設置在機器人本體的左手部S04上，方便顧客輸 入點餐信息以及工作人員輸入指令信息；機器人本體肩部S13兩端分別設 置一凸輪S05,可以實現手臂轉動；用來存放物品的托盤S12設置在機器人本體的右手部；機器人本體脖子S06處安裝有脖子轉動自由度結構SIO、以 及脖子前傾自由度結構Sll，即點頭自由度結構；機器人本體唇部S09安裝 有嘴巴張合自由度運動結構；機器人本體眼部S08設置有目艮珠上下翻動 自由度運動結構、眼珠左右轉動自由度運動結構、以及眨眼運動自由度運 動結構；機器人本體頭頂部S07安裝有定位傳感器，用來定位機器人本體 所在位置o
本發(fā)明所提供的一種餐廳服務移動機器人系統(tǒng)，采用^^式移動小車為 載體，以及將多種傳感器信息、無線遙控技術、以及語音識別與會話功能 于一體的方式，并且以最接近人類的外型面對觀眾，其穩(wěn)定性高，效率高， 動作豐富，能很好地完成現代餐飲業(yè)一般服務員的重復、繁重、乏味的工 作，如點餐和送餐，它能夠自主地避開障礙物在餐廳環(huán)境中行進，完成為 顧客點餐和送餐等任務；它可以通過語音語言和身體語言如包括鞠躬、點 頭和顧客進行交流；顧客可以通過觸摸屏手工點餐或語音語言點餐，以達 到餐廳服務自動化、智能化、減少員工方便管理的目的，同時還大大降低 餐飲業(yè)的人力資本。
應當理解的是，上述具體實施例的描述較為詳細，不能因此而理解為 對本發(fā)明專利保護范圍的限制,本發(fā)明專利保護范圍應以所附權利要求為 準。
權利要求
1、一種餐廳服務機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括控制模塊、行進模塊、交互模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊；所述控制模塊分別與所述行進模塊，所述交互模塊，所述感知模塊，執(zhí)行模塊通訊連接；所述控制模塊，用于對接收的信息、感知信息、以及機器人系統(tǒng)內部模塊產生的相關信息進行分析處理，并發(fā)出控制指令對執(zhí)行模塊進行操作控制；所述行進模塊，用于機器人的行進移動；所述交互模塊，用于提供交互平臺；所述感知模塊，用于對外界事物的感知并產生感知信息；所述執(zhí)行模塊，用于根據控制模塊發(fā)出的控制指令執(zhí)行相應的操作任務。
2、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括嵌 入式電腦、數據采集卡、微控制器下位機；所述嵌入式電腦、數據采集卡、 以及微控制器下位機互為通訊連接；所述嵌入式電腦、以及所述數據釆集卡還分別與所述行進模塊、交互 模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊通訊連接；所述數據采集卡，用于采集存儲接收的信息、感知信息、以及系統(tǒng)內 部模塊產生的相關信息；所述嵌入式電腦，用于對數據采集卡采集存儲的信息進行分析處理， 并發(fā)出控制指令對執(zhí)行模塊進行操作控制。
3、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述行進模塊包括直 流伺服電機、減速箱、推動輪、電機驅動電路；所述減速箱通過所述電機 驅動電路分別與直流伺服電機、推動輪電連接。
4、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述交互模塊包括觸 摸屏、顯示器，語音輸入裝置、無線^建盤輸入裝置；所述觸摸屏、顯示器、 語音輸入裝置、無線一建盤輸入裝置分別與所述控制模塊中嵌入式電腦主板， 以及數據采集卡通訊連接；所述觸摸屏，用于手工輸入信息； 所述顯示器，用于顯示輸入信息； 所述語音輸入裝置，用于輸入語音信息； 所述無線鍵盤輸入裝置，用于手工輸入信息。
5、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感知模塊包括定 位傳感器、超聲傳感器、溫度傳感器、聲音傳感器、碰撞傳感器、電子羅 盤；所述定位傳感器、超聲傳感器、溫度傳感器、聲音傳感器、碰撞傳感 器、以及電子羅盤分別與控制模塊的嵌入式電腦主板、以及數據采集卡通 訊連接5所述定位傳感器，用于定位機器人本體所在工作環(huán)境中所處位置； 所述超聲傳感器，用于檢測障礙物所在位置； 所述溫度傳感器，用于檢測機器人所在環(huán)境溫度； 所述聲音傳感器，用于外界語音的識別； 所述碰撞傳感器，用于檢測機器人是否與它者發(fā)生碰撞； 所述電子羅盤，用于辨別方向。
6、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行模塊包括揚 聲器、托盤、八自由度運動結構；所述揚聲器與所述控制模塊的嵌入式電腦主板，以及數據采集卡通訊 連接；所述托盤設置在機器人本體的右手部；所述八自由度運動結構，包括眼睛轉動自由度結構、眼睛翻動自由度結構、眼睛眨眼自由度結構、嘴巴張合自由度結構、脖子扭動自由度結構、點頭自由度結構、彎腰自由度結構、扭腰自由度結構；所述眼睛轉動自由度結構、眼睛翻動自由度結構、以及眼睛眨眼自由度結構設置在機器人本體的眼部，分別用于實現機器人本體眼珠的左右轉動、眼珠的上下翻動，以及實現眼睛眨眼動作；所述嘴巴張合自由度結構設置在機器人本體的唇部，用于實現嘴巴的自由張合；所述脖子扭動自由度結構、以及點頭自由度結構設置在機器人本體的 脖子處，分別用于實現機器人本體脖子的扭動、點頭操作；所述彎腰自由度結構、以及扭腰自由度結構設置在機器人本體的腰部， 分別用于實現機器人本體的彎腰、扭腰操作。
7、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括發(fā)送模 塊，所述發(fā)送模塊通過互聯網無線網卡與所述控制模塊通訊連接，用于發(fā) 送輸入信 息。
8、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括接收模 塊，所述接收模塊通過互聯網無線網卡與控制模塊通訊連接，用于接收發(fā) 送模塊發(fā)送的輸入信息，并將其通過互聯網無線網卡傳輸給控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種餐廳服務機器人系統(tǒng)，其包括控制模塊、行進模塊、交互模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊；控制模塊分別與行進模塊，交互模塊，感知模塊，執(zhí)行模塊通訊連接；控制模塊，用于對接收的信息、感知信息、系統(tǒng)產生的信息進行分析處理，并對執(zhí)行模塊進行控制；行進模塊，用于機器人本體行進移動；交互模塊，用于提供交互平臺；感知模塊，用于對外界事物的感知；執(zhí)行模塊，用于根據控制指令執(zhí)行操作。本發(fā)明的機器人系統(tǒng)，由于采用執(zhí)行模塊根據控制模塊對接收的信息、感知信息、系統(tǒng)產生的信息進行分析處理后發(fā)出的控制指令執(zhí)行操作的方式，能很好地完成餐飲業(yè)的重復、繁重、乏味的工作，達到餐廳服務自動化、智能化、減少員工方便管理的目的。
文檔編號B25J13/00GK101436037SQ200810217949
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權日2008年11月28日
發(fā)明者吳新宇, 宋章軍, 徐揚生, 陳春杰, 橋 高 申請人:深圳先進技術研究院