一种自动上菜机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种自动上菜机器人。

背景技术：

近年来，随着餐饮业的发展、人力成本的升高和智能机器人的普遍化，许多餐厅开始引用智能机器人进行送餐，智能送餐机器人不仅能节省人力成本、提高效率，其智能的可视化效果也满足了广大顾客的娱乐需求，为餐厅带来更多的话题点，吸引了更多的顾客，市场前景广阔。

尽管近几年来已经推出了较多款式并基于不同原理的自动上菜机器人，但这些机器人的适应性依然不够。很多自动上菜机器人依旧需要轨道进行运行，安装成本较高，且并不美观。还有一些具有移动底座的自动上菜机器人，难以实现多个菜品的同时运送，部分机器人还需要手工充电，也有部分机器人为了实现多个菜品的运送，使得顾客需要离开座位取餐或者需要服务员帮助取餐，造成取餐不便，。

针对上述的一些问题和需求，需要对现有的上菜机器人进行革新。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种自动上菜机器人，可以更加便捷地进行送餐取餐，同时实现了对餐盘的密封性保管，防止污染。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种自动上菜机器人，所述机器人包括运动底座、设于运动底座上的盘架、设于运动底座上并套设在盘架外的外壳框架和智能互交控制机构，所述盘架包括成对竖直设置的固定支撑架、设于固定支撑架上的第一传动机构以及多个设于成对第一传动机构之间的盛菜组件，所述外壳框架包括用于呈菜的外壳门，所述外壳门包括外壳门主体和呈菜组件，所述外壳门主体上开有供菜进出的呈菜口，所述呈菜组件活动位于呈菜口中。

所述外壳框架还包括设于运动底座上的底板、第一侧板、背板和第二侧板，所述第一侧板、背板、第二侧板和外壳门依次设置在底板上，所述外壳门和第二侧板铰接，工作人员可通过门把手开启外壳门，进行上菜，清理，维修等工作，所述第一侧板、背板及第二侧板分别通过卡扣与底板进行连接，具有一定的密封性，防止自动上菜机器人意外侧翻之后，菜品溅出的酱汁腐蚀重要元器件，所述底板通过紧固螺钉安装于运动底座上，所述第一侧板及第二侧板分别通过螺钉与背板进行连接，对内部的盘架与顶部的互交模块有一定的支撑作用。外壳框架可于内部形成封闭空间，对菜品实现保护，而且第一侧板、背板及第二侧板同盘架之间存在等距间隙，为智能互交控制机构散热。

所述第一侧板上设有第一传感器，所述第二侧板上设有第二传感器，第一传感器及第二传感器均通过螺钉进行固定，距离地面600mm，在自动上菜机器人上菜过程中，检测周围环境，防止碰撞。

所述呈菜组件包括呈菜门、呈菜板、支撑杆、固定轴以及控制呈菜门翻转的第一电机，所述呈菜门活动位于呈菜口中，所述呈菜门和呈菜板活动连接，所述呈菜门的外壁上设有第一滑槽，所述支撑杆的固定端(即下端)铰接设于外壳门主体的外壁上，所述支撑杆的自由端(即上端)滑动位于第一滑槽中，所述固定轴沿呈菜口长度方向(即横向)穿过呈菜门并位于呈菜口中，固定轴的两端旋转固定于外壳门主体位于呈菜口两侧的部位上(该部位设有孔洞，固定轴的两端插在孔洞中，方便固定轴在第一电机的驱动下进行旋转)，呈菜门和固定轴相固接，第一电机位于外壳门主体的内壁上，第一电机的输出轴控制固定轴旋转，同时带动呈菜门进行旋转，从而实现呈菜门开闭。固定轴和支撑杆对呈菜门共同起到支撑作用，支撑杆在呈菜门闭合时不起作用，当呈菜门开启时，支撑杆起到支撑作用，呈菜门可在第一电机的控制下进行开闭。呈菜门距离地面约800mm处。

所述呈菜门的内部设有齿轮以及与齿轮相适配的第二电机，所述呈菜门的内壁上沿竖直方向设有成对用于呈菜板移动的第二滑槽，成对的第二滑槽之间设有开口(该开口用于齿轮和齿条啮合)，所述呈菜板和呈菜门正对的侧面上设有与第二滑槽相适配的凸起以及与齿轮相适配的齿条，齿条沿着呈菜板的移动方向设置。呈菜板可在第二电机的控制下相对于呈菜门进行前后运动，第二电机采用小功率电机即可。

所述外壳门还包括门把手和前置传感器，所述门把手及前置传感器均设于外壳门主体上的外壁上，前置传感器位于呈菜口的下方，门把手位于前置传感器的下方，前置传感器的作用和第一传感器的作用一致。

所述第一传动机构包括步进电机、与步进电机相连接的传动轴、设于传动轴端部的第一带轮、第一传动带、被动链轮、主动链轮以及套设在被动链轮及主动链轮外的链条，所述主动链轮上设有连接凸台，所述第一传动带套设在第一带轮及连接凸台外，所述被动链轮和主动链轮一上一下分别设置在固定支撑架上，所述链条上突出设有多个用于连接盛菜组件的支撑环。步进电机、传动轴、第一带轮和第一传动带构成步进电机传动模块，被动链轮、主动链轮和链条构成链条-链轮模块。两组第一传动机构的传动轴一体成型，因此一共只需要一个步进电机。传动轴与主动链轮之间通过带传动，防止挂盘卡顿后机器抱死。

所述步进电机的主动轴上连有电机齿轮，传动轴上约为中央的位置也有与电机齿轮相啮合的传动轴齿轮，步进电机通过这两个齿轮啮合传动控制传动轴进行转动。

所述盛菜组件包括挂盘以及可拆卸设于挂盘上的餐盘，所述挂盘包括与支撑环配合连接的支撑轴、成对设于支撑轴上的悬挂杆以及可拆卸设于悬挂杆底部的支撑台，所述悬挂杆包括悬挂杆本体、设于悬挂杆本体顶部并套设在支撑轴外的连接环以及设于悬挂杆本体底部并向上弯曲的钩部，所述支撑台包括用于放置餐盘的支撑台本体以及设于支撑台本体上并与钩部配合连接的连接架。。

所述支撑轴和支撑环的连接处设有第一滚动轴承，所述支撑轴和连接环的连接处设有第二滚动轴承。两个滚动轴承均设置为外圈过盈配合，内圈过渡配合，保证挂盘可以相对于支撑轴自由转动，从而减弱过大的链传动链节带来的传动不平稳，使得挂盘能够在自重下保持水平，并在运输过程中保持水平状态，防止餐盘内的菜品倾倒。

所述餐盘包括凹陷部、环绕凹陷部一圈设置的边沿以及连接凹陷部及边沿的侧壁，所述侧壁呈倾斜设置，防止从菜品中意外洒出的酱汁流出，污染其他菜品或者腐蚀机器，所述边沿放置在支撑台本体上，所述边沿的底部向下设有凸条，所述支撑台本体上设有与凸条相适配的凹槽，餐盘放置在挂盘上时，凸条置于凹槽中，凹槽部分的尺寸略大于凸起部分的尺寸，从而实现餐盘相对于挂盘在水平方向的固定，避免餐盘相对于挂盘滑脱。但是餐盘与挂盘竖直方向上并没有固定，方便后续取菜。

所述餐盘上设有芯片，芯片可以记录菜品信息，如菜品名称与餐桌号数，点餐顺序等。

所述固定支撑架为三角形设计，主要起到支撑与固定链轮的作用，固定支撑架的底部除了固定功能之外，还有一定的减震防漏功能，防止因为步进电机工作时产生的震动导致菜品漏出。

所述被动链轮及主动链轮与链条的节距较大，保证链条的承载能力，同时防止纵向的链条链轮机构发生滑脱。

所述运动底座包括底座本体、多个设于底座本体侧面的全向轮、多个设于底座本体上的第二传动机构以及水平设于第二传动机构上的支撑架，所述第二传动机构包括第三电机、与第三电机的输出轴连接的第二带轮以及套设在第二带轮及全向轮上的第二传动带。一个全向轮对应一个第三电机，实现自动上菜机器人可在小范围内任意方向运动，避免发生碰撞。

所述智能互交控制机构包括电源、控制模块和互交模块，所述电源中设有电池、无线充电模块和电量监控模块，电源及控制模块负责自动上菜机器人的电量供应与电机控制、路径规划等，电源包括无线充电功能，自动上菜机器人检测到电量不足时，能自动规划路径到固定充电点充电，所述互交模块设于外壳框架的顶部，控制模块具有识别设于餐盘中的简单芯片信息的功能，通过智能算法，构建出最合理运动路径，驱动机器人工作。

所述互交模块包括显示屏、摄像头、扬声器、话筒和接入口，显示屏可以显示虚拟表情，与顾客互动，增加顾客用餐的娱乐性。扬声器与话筒实现与顾客的简单交流互动，摄像头帮助识别环境与路线，接入口方便修改软件。互交模块中的这些构件均采用现有的设备。

本发明适合配置在阶梯结构不多，空间较为广阔的饭店使用。工作人员在厨房将菜品信息录入餐盘后，打开外壳门，将餐盘放在挂盘上，之后关闭外壳门，机器人识别餐盘信息，计算出最优化路径，运动到目标餐桌前，将所需菜品转到呈菜门，呈菜门开启从竖直位置旋转至水平位置，从挂盘上托起餐盘，然后呈菜板伸出，将餐盘送出，因为呈菜门设置在800mm处，符合用餐方便取拿的高度，客人将餐盘拿走后，呈菜板回收，呈菜门关闭，机器人继续送菜，当发现电量不足时，机器人自动运行到固定充电位置充电。

与现有技术相比，本发明的上菜机器人可一次性运送多个不同菜品；对菜品实现了密封保存，避免运输过程中的污染；呈菜门位置合理，且可以实现自主选菜和呈菜，不需要客人离开座位或者服务人员帮助递菜；具有无线充电模块，不需要工作人员手动为机器人接上插头。

附图说明

图1为自动上菜机器人的装配总图；

图2为外壳框架(省略外壳门)的结构示意图；

图3为外壳门的结构示意图；

图4为盘架的结构示意图；

图5为挂盘和餐盘的装配示意图；

图6为运动底座的装配示意图；

图7为取菜时部分呈菜组件和盛菜组件的状态示意图。

图中：a外壳框架；a1-1背板；a1-2-l第一侧板；a1-2-r第二侧板；a1-3底板；a1-4-l第一传感器；a1-4-r第二传感器；a2外壳门；a2-1外壳门主体；a2-2门把手；a2-3前置传感器；a2-4支撑杆；a2-4-l第一支撑杆；a2-4-r第二支撑杆；a2-5呈菜门；a2-5-1第二滑槽；a2-5-2第一滑槽；a2-6呈菜板；a2-6-1齿条；a2-6-2凸起；a2-7呈菜口；b盘架；b1固定支撑架；b2-1链条；b2-2被动链轮；b2-3主动链轮；b2-4支撑环；b3-1第一滚动轴承；b3-2第二滚动轴承；b4挂盘；b4-1支撑轴；b4-2悬挂杆；b4-2-1悬挂杆本体；b4-2-2连接环；b4-2-3钩部；b4-3支撑台；b4-3-1支撑台本体；b4-3-2连接架；b5餐盘；b5-1凹陷部；b5-2边沿；b5-3侧壁；b6-1第一传动带；b6-2传动轴；b6-3步进电机；c1电源；c2控制模块；d互交模块；e运动底座；e1底座本体；e2支撑架；e3全向轮；e4第二带轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1、2、3、4、5、6所示，一种自动上菜机器人，机器人包括运动底座e、设于运动底座e上的盘架b、设于运动底座e上并套设在盘架b外的外壳框架a和智能互交控制机构，盘架b包括成对竖直设置的固定支撑架b1、设于固定支撑架b1上的第一传动机构以及多个设于成对第一传动机构之间的盛菜组件，外壳框架a包括用于呈菜的外壳门a2，外壳门a2包括外壳门主体a2-1和呈菜组件，外壳门主体a2-1上开有供菜进出的呈菜口a2-7，呈菜组件活动位于呈菜口a2-7中，智能互交控制机构包括电源c1、控制模块c2和互交模块d，电源c1中设有电池、无线充电模块和电量监控模块，互交模块d设于外壳框架a的顶部，互交模块d包括显示屏、摄像头、扬声器、话筒和接入口。

如图2所示，外壳框架a还包括底板a1-3、第一侧板a1-2-l、背板a1-1和第二侧板a1-2-r，第一侧板a1-2-l、背板a1-1、第二侧板a1-2-r和外壳门a2依次设置在底板a1-3上，外壳门a2和第二侧板a1-2-r铰接，第一侧板a1-2-l、背板a1-1及第二侧板a1-2-r分别通过卡扣与底板a1-3进行连接，第一侧板a1-2-l及第二侧板a1-2-r分别通过螺钉与背板a1-1进行连接，第一侧板a1-2-l上设有第一传感器a1-4-l，第二侧板a1-2-r上设有第二传感器a1-4-r，底板a1-3通过紧固螺钉与运动底座e的支撑架e2相固接。

如图1、3所示(图3中是呈菜门a2-5开启的状态)，呈菜组件包括呈菜门a2-5、呈菜板a2-6、支撑杆a2-4、固定轴以及控制呈菜门a2-5翻转的第一电机(图3中省略了固定轴和第一电机)，呈菜门a2-5活动位于呈菜口a2-7中，呈菜门a2-5和呈菜板a2-6活动连接，呈菜门a2-5的外壁上设有第一滑槽a2-5-2，支撑杆a2-4的固定端铰接设于外壳门主体a2-1的外壁上，支撑杆a2-4的自由端滑动位于第一滑槽a2-5-2中，固定轴横向贯穿呈菜门a2-5并设于呈菜口a2-7中，外壳门主体a2-1位于呈菜口a2-7两侧的部位上设有孔洞，固定轴的两端插接在孔洞中，固定轴和呈菜门a2-5相固接，第一电机设于外壳门主体a2-1的内壁上并与固定轴传动连接，呈菜门a2-5的内部设有齿轮以及与齿轮相适配的第二电机，呈菜门a2-5的内壁上沿竖直方向设有成对用于呈菜板a2-6移动的第二滑槽a2-5-1，成对的第二滑槽a2-5-1之间设有开口，呈菜板a2-6和呈菜门a2-5正对的侧面上设有与第二滑槽a2-5-1相适配的凸起a2-6-2以及与齿轮相适配的齿条a2-6-1，外壳门a2还包括门把手a2-2和前置传感器a2-3，门把手a2-2及前置传感器a2-3均设于外壳门主体a2-1上的外壁上。本实施例中描述呈菜组件各构件位置采用的“内壁”和“外壁”均是以呈菜门a2-5关闭时的状态为基准。

如图4所示，第一传动机构包括步进电机b6-3、设于步进电机b6-3的主动轴上的电机齿轮、与电机齿轮相啮合的传动轴b6-2(传动轴b6-2中部设有与电机齿轮相啮合的传动轴齿轮，传动轴齿轮套在传动轴上并与传动轴相固接)、设于传动轴b6-2端部的第一带轮、第一传动带b6-1、被动链轮b2-2、主动链轮b2-3以及套设在被动链轮b2-2及主动链轮b2-3外的链条b2-1，主动链轮b2-3上设有连接凸台，第一传动带b6-1套设在第一带轮及连接凸台外，被动链轮b2-2和主动链轮b2-3一上一下分别设置在固定支撑架b1上，链条b2-1上突出设有多个用于连接盛菜组件的支撑环b2-4，固定支撑架b1的底部向内设有支撑条，步进电机b6-3设于其中一个支撑条上，支撑条上设有支承座，支承座上设有供传动轴b6-2穿过的通孔，两个支撑条之间设有容纳电机齿轮及传动轴齿轮的空隙。

如图5所示，盛菜组件包括挂盘b4以及可拆卸设于挂盘b4上的餐盘b5，挂盘b4包括与支撑环b2-5配合连接的支撑轴b4-1(支撑环b2-5套在支撑轴b4-1外)、成对设于支撑轴b4-1上的悬挂杆b4-2以及可拆卸设于悬挂杆b4-2底部的支撑台b4-3，悬挂杆b4-2包括悬挂杆本体b4-2-1、设于悬挂杆本体b4-2-1顶部并套设在支撑轴b4-1外的连接环b42-2以及设于悬挂杆本体b42-1底部并向上弯曲的钩部b4-2-3，支撑台b4-3包括用于放置餐盘b5的支撑台本体b4-3-1以及设于支撑台本体b4-3-1顶部并与钩部b4-2-3配合连接的连接架b4-3-2，支撑台本体b4-3-1的顶部与餐盘b5相接触的部位设有凹槽，支撑轴b4-1和支撑环b2-5的连接处设有第一滚动轴承b3-1，支撑轴b4-1和连接环b4-2-2的连接处设有第二滚动轴承b3-2(详见图4)，餐盘b5包括凹陷部b5-1、环绕凹陷部b5-1一圈设置的边沿b5-2以及连接凹陷部b5-1及边沿b5-2的侧壁b5-3，侧壁b5-3呈倾斜设置，边沿b5-2放置在支撑台本体b4-3-1上，边沿b5-2放置在支撑台本体b4-3-1上的部位向下设有凸条，凸条和凹槽相配合，餐盘b5上设有芯片。

如图6所示，运动底座e包括底座本体e1、四个设于底座本体e1侧面的全向轮e3、四个设于底座本体e1上的第二传动机构以及水平设于第二传动机构上的支撑架e2，第二传动机构包括第三电机、与第三电机的输出轴连接的第二带轮e4以及套设在第二带轮e4及全向轮e3上的第二传动带。

如图7所示，自动上菜机器人到达上菜地点后，开启呈菜门a2-5使呈菜门a2-5从竖直状态旋转至水平状态，之后呈菜板a2-6相对于呈菜门a2-5向后运动，将其一端伸入盘架b中，盘架b上设有餐盘b5的挂盘b4相对于呈菜板a2-6向下运动，因为餐盘b5与挂盘b4之间没有在竖直方向上固定，餐盘b5就自动与挂盘b4分离，落于呈菜板a2-6上，然后呈菜板a2-6再相对于呈菜门板a2-5向前运动，从而将菜品送出。

将本自动上菜机器人设置于空间较为开阔，地面平坦的餐厅，操作人员将菜品介绍、餐厅线路结构、餐桌号数等信息录入自动上菜机器人，即可开始使用。机器人首先判断电量与上班时间是否符合要求，如果不符合，则回到固定充电位置进行充电，如果符合，通过内部餐盘b5上的芯片所记录的信息，分辨餐盘上是否有菜品，如果有，进行送菜，如果没有，运动到上菜点，工作人员将菜品放置于餐盘b5上，并在芯片中录入菜品信息，然后开启外壳门a2，将餐盘b5放于挂盘b4上，放置完毕后，自动上菜机器人开始识别内部菜品，结合点菜时间与上菜地点安排最佳路线，运动到送菜地点，途中通过几个传感器与摄像头识别避让障碍物和行人，同时可对行人进行语音提醒。到达上菜地点后，进行如图7所示的运动，将菜品送出，提醒顾客取餐。顾客将餐盘b5取走后，呈菜板a2-6回到原位，呈菜门a2-5关闭，机器人前往下一个工作点。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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