[發明專利]一種智能送餐機器人及其路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202011578657.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112692846B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 葛佩佩
• 申請（專利權）人: 大連理工江蘇研究院有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;A47G23/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種智能送餐機器人，包括機器人主體（1）、懸架（2）、V型齒條導軌（3）、升降齒輪（4）、V型導向滾輪（5）、升降電機（6）、導向電機（7）、升降座（8）、固定板（9）、定位孔（10）、定位柱（11）、限位槽（12）、限位塊（13）、鎖緊螺孔（14）、鎖緊螺釘（15）、托盤（16）、橡膠墊板（17）、旋轉電機（18）、旋轉軸（19）、萬向底盤（20）、驅動軸（21）、驅動輪（22）、從動齒輪（23）、主動齒輪（24）、驅動電機（25）、激光雷達（26）、雙目深度相機（27）、觸摸顯示屏（28）、攝像頭（29）、語音交互喇叭（30）和橡膠墊片（31），其特征在于：所述機器人主體（1）頂部的兩側與懸架（2）底部的兩側固定連接，所述懸架（2）內壁的兩側對稱固定嵌裝有V型齒條導軌（3），所述V型齒條導軌（3）的齒條齒廓和V型條分別與若干個升降齒輪（4）的齒廓和V型導向滾輪（5）的外圓周嚙合，所述升降齒輪（4）和V型導向滾輪（5）分別固定套接在升降電機（6）和導向電機（7）的輸出端上，所述升降電機（6）和導向電機（7）分別固定嵌裝在升降座（8）一側的兩端，所述升降座（8）另一側的底端與固定板（9）的側面固定連接，所述固定板（9）的頂部通過定位孔（10）、定位柱（11）、限位槽（12）、限位塊（13）、鎖緊螺孔（14）和鎖緊螺釘（15）分別與托盤（16）底部的兩側固定連接，所述托盤（16）頂部的中心固定嵌裝有橡膠墊板（17）；所述機器人主體（1）底部的中心固定嵌裝有旋轉電機（18），所述旋轉電機（18）的輸出端與旋轉軸（19）的一端固定連接，所述旋轉軸（19）的另一端與萬向底盤（20）頂部的中心固定套接，所述萬向底盤（20）頂部的兩側通過滾珠軸承分別固定嵌裝有驅動軸（21），所述驅動軸（21）的兩端均固定套接有驅動輪（22），且驅動軸（21）的中段固定套接有從動齒輪（23），所述從動齒輪（23）的齒廓與主動齒輪（24）的齒廓嚙合，所述主動齒輪（24）固定套接在驅動電機（25）的輸出端上，所述驅動電機（25）固定嵌裝在萬向底盤（20）頂部的兩側。

2.根據權利要求1所述的一種智能送餐機器人，其特征在于：所述萬向底盤（20）活動嵌裝在機器人主體（1）底部的中心，所述機器人主體（1）四側的中心均設置有激光雷達（26）。

3.根據權利要求1所述的一種智能送餐機器人，其特征在于：所述懸架（2）正面的頂端分別設置有雙目深度相機（27）、觸摸顯示屏（28）和攝像頭（29），且懸架（2）兩側的頂端均設置有語音交互喇叭（30）。

4.根據權利要求1所述的一種智能送餐機器人，其特征在于：所述定位孔（10）分別開設在固定板（9）頂部的兩側，且定位孔（10）的內部嵌裝有定位柱（11），所述定位柱（11）分別設置在托盤（16）底部的兩側。

5.根據權利要求1所述的一種智能送餐機器人，其特征在于：所述限位槽（12）開設在固定板（9）頂部的中心，且限位槽（12）的內部嵌裝有限位塊（13），所述限位塊（13）分別設置在托盤（16）底部的兩側。

6.根據權利要求1所述的一種智能送餐機器人，其特征在于：所述鎖緊螺孔（14）分別開設在固定板（9）和限位塊（13）的底部中心，且鎖緊螺孔（14）的內部嵌裝有鎖緊螺釘（15）。

7.根據權利要求1所述的一種智能送餐機器人，其特征在于：所述固定板（9）頂部的另外兩側均固定嵌裝有橡膠墊片（31），所述橡膠墊片（31）的頂部分別與托盤（16）底部的兩側相接觸，所述托盤（16）的兩側均與升降座（8）另一側的頂端相接觸。

8.如權利要求1所述的一種智能送餐機器人的路徑規劃方法，包括以下步驟：步驟一，餐品裝載；步驟二，路徑規劃；步驟三，障礙避讓；步驟四，餐品遞送；其特征在于：

其中上述步驟一中，服務員將餐品擺放到餐盤上，再將餐盤放置到托盤（16）的橡膠墊板（17）上，接著服務員通過觸摸顯示屏（28）開啟升降電機（6）和導向電機（7），驅動升降齒輪（4）和V型導向滾輪（5）旋轉并沿著V型齒條導軌（3）進行滾動，進而驅動升降座（8）在V型齒條導軌（3）上進行移動，進而通過固定板（9）調節托盤（16）之間的距離，將盡可能多的餐品裝載到機器人上，服務員再根據餐品桌位和餐品次序通過觸摸顯示屏（28）輸入的送餐指令；

其中上述步驟二中，機器人接收到送餐指令，根據餐廳的三維空間數據模型、餐品桌位、餐品次序以及自身當前位置進行數據運算，生成一條預設路徑，再開啟旋轉電機（18），通過旋轉軸（19）驅動萬向底盤（20）進行旋轉，同時開啟驅動電機（25），通過主動齒輪（24）轉動從動齒輪（23）和驅動軸（21），進而通過驅動輪（22）進行滾動，進而使機器人完成前進、后退和轉彎動作，沿著預設的快捷路徑進行移動；

其中上述步驟三中，移動過程中機器人通過激光雷達（26）和雙目深度相機（27）對餐廳內走動的顧客和移動的物體進行實時的位置觀測，并對預設路徑進行更新和優化，再通過前進、后退和轉彎動作進行及時的避讓，并通過語音交互喇叭（30）提醒顧客注意；

其中上述步驟四中，當到達餐品桌位后，機器人通過語音交互喇叭（30）示意顧客在相應的托盤（16）上取餐，并與顧客進行有限的溝通或通過攝像頭（29）幫助顧客進行拍照，服務結束后再前往下一個餐品桌位。