循迹送餐机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机电液一体化领域，更具体的说，是涉及一种循迹送餐机器人。
【背景技术】
[0002]随着现代工业化进程的加快，机械自动化成为了社会的一种趋势。在工业生产中已经大量运用机器人完成生产线的加工与制造。随着人们对生活中物质文化需求的增多，机器人也渐渐走入了人们的生活之中。尤其是在餐饮行业，一款良好的送餐机器人可以良好的减缓企业用工的压力。但现在的餐饮行业多是以人力进行工作及送餐，人流量大，工作强度高，对劳动人员的精神及体力无疑是一种严峻的考验；对企业来说，即使花很高的价钱也很难留住劳动人员。但此类服务的技术含量相对较低，大量的雇佣劳动人员又会造成人才的不合理利用，人力资源造成不必要的浪费，而且雇佣人力还会存在着卫生等隐患。如能开发一款以机器人代替人力进行送餐的机械设备，无疑可以减少企业的用工难，工作压力大等问题，对于食品卫生安全方面也会有进一步的保证。企业也可以避免长期花费高价雇佣服务员等费用，对企业来说又是一笔额外的收益。而且以机器人代替人力还会使餐厅成为亮点，吸引顾客，对企业的发展有着良好的市场前景。因此，送餐机器人将会成为未来餐饮行业的必然趋势。
[0003]ZL201220116407.7所述寻迹输送机器人只能实现:人把物品放在机器人机盖上，机器人能沿着指定的轨迹线到达目的地。由目的地人员取走物体，再给其指令原路返回。这种机器人用于餐厅有很大的局限性:一方面机器人高度尺寸小，坐在餐桌边的人需要弯腰才能取餐，特别是不能把菜给顾客自动送到餐桌上面；另一方面机盖尺寸小，一次只能放一盘菜；第三其循迹简单，不能满足餐厅多桌位的要求。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是，克服上述ZL201220116407.7循迹输送机器人的不足，提供一种具有机械手能够多桌位送餐的循迹送餐机器人，以降低生产成本，节省劳动力，解决低端人力资源的短缺。
[0005]本实用新型循迹送餐机器人，循迹送餐机器人，其特征是，所述机器人由机械系统、液压系统和控制系统组成；
[0006]所述机械系统包括一个驱动轮、直流行走电机、步进转向电机和传感器；位于机器人下部的外机壳内安装相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述驱动轮安装在大齿轮上，由直流行走电机带动驱动轮前进，步进转向电机连接小齿轮，大齿轮底部装有排在一排的八个传感器，驱动轮的正前方另装有第九个传感器，步进转向电机连接的小齿轮转动，带动中间的大齿轮以及安装在大齿轮上的驱动轮转向；外机壳上表面为机顶盖；
[0007]所述液压系统包括油箱、齿轮泵、直流电机、竖直缸、水平缸和抓取缸；油箱放在机顶盖上，油箱盖上面安装直流电机，直流电机通过联轴器与齿轮泵连接，所述油箱盖的另一侧安装压力表、透气塞、电磁阀和溢流阀；在油箱盖中心固定中心轴，竖直缸与中心轴连接固定；将支柱一端与机顶盖安装连接，再将餐台与支柱的另一端固定，所述竖直缸穿过餐台中心，竖直缸的伸缩杆顶部安装大夹紧板，将水平缸放入大夹紧板内，用螺栓紧固大夹紧板使水平缸固定，大导向架与竖直缸的缸体连接固定，竖直缸的伸缩杆位于大导向架内，水平缸的伸缩杆顶部安装小夹紧板，将抓取缸与小夹紧板连接固定，小导向架与水平缸的缸体连接固定，水平缸的伸缩杆位于小导向架内；避障传感器安装在小导向架前端孔中；
[0008]所述抓取缸的缸体底部安装环形支架，机械手指的顶端与环形支架连接，所述机械手指的中间孔与连杆一端连接，餐盘定位传感器套和连杆的另一端孔连接，餐盘定位传感器套通过螺纹与抓取缸的伸缩杆内螺纹配合连接，将油管分别与抓取缸、溢流阀、竖直缸、水平缸、压力表、油箱、电磁阀相连；
[0009]所述控制系统包括电源部分、传感器、避障感应器、餐盘定位传感器、电磁阀、单片机、液晶屏、红外遥控器、继电器和步进转向电机驱动器；传感器连接于单片机相应的输入端以检测机器人偏离轨迹的状态；避障传感器连接于单片机相应的输入端以防止机器人撞到前方障碍物；餐盘定位传感器连接于单片机相应输入端控制机械手寻找菜盘；继电器连接于单片机相应的信号输入端控制机械系统和液压系统；液晶屏采用16位液晶屏连接于单片机相应的输入端以显示相应的控制信息；红外遥控器用来输入相应桌号给红外接收头，红外接收头连接于单片机以启动机械系统和液压系统；步进转向电机驱动器连接于单片机的相应输出端，步进转向电机连接于步进转向电机驱动器的输出端；直流电机连接于相应的继电器，通过继电器控制机器人的前进及停止。
[0010]所述其外机壳底面周边安装四个辅助万向脚轮。
[0011]所述中心轴通过键与轴法兰固定，带法兰的竖直缸与轴法兰通过螺栓连接固定。
[0012]所述将环形支架的四个圆柱插入抓取缸的导向孔中，挡板盖住抓取缸顶端，将挡板的四个孔套在环形支架的四个圆柱上，用螺母将其拧紧。
[0013]所述电源部分由两块12V铅酸电池和5V电源组成，两块12V铅酸电池为整个控制机械系统和液压系统提供电源；由5V电源为单片机供电。
[0014]控制系统可以实现对轮子转向、前进、停止以及液压系统的控制，实现对盘子的抓取。控制系统还设有红外遥控程序，当机器人的电源接通时，利用遥控器输入相应的桌号，机器人便会启动到达相应的桌位实现送餐过程。机器人的行走部分是通过机械系统实现的，机械系统由一个驱动轮、直流电机、步进转向电机、传感器组成，为了使该机器人结构简单，动作灵活，利用其机器人特有的独轮结构实现轮子的直线行走及转弯，结构简单灵活；在其外壳四周加装了四个辅助万向脚轮，保证它无论向何方运动都能稳定。驱动轮由为电机配重的大齿轮固定，步进转向电机被固定在小齿轮支架圈上，大齿轮底部装有排在一排的八个传感器。机器人循迹的轨迹为黑色线条，利用传感器对黑线的检测来控制机器人的行走方向，当机器人偏离轨道时，外侧的传感器会检测到黑线，根据传感器位置的不同，传感器将信号发送到控制系统，由控制系统的单片机对机器人进行纠偏。这时，轮子会向反方向转偏离的角度，使驱动轮回到轨迹的正中央，在八个传感器的前方另装有一个传感器，当机器人走到指定桌位时，九个传感器同时检测到黑线，机器人停止行走，执行抓盘子程序。此时手指张开，步进转向电机以驱动轮中轴线为中心进行旋转，机械手执行找盘子动作，手掌中心装有餐盘定位传感器，盘子放置的高度高于台面，当餐盘定位传感器正对于台面时，餐盘定位传感器的检测距离小于台面，不能检测到物体，继续旋转。一旦餐盘定位传感器转到盘子下面时，手指回转到盘子中心位置，此时液压系统启动。液压缸的运动是通过控制系统的单片机控制继电器的吸合与断开控制的，再通过与继电器相连的电磁换向阀来控制液压缸的伸长与收缩。竖直液压缸由最高点下降至距离盘子一定高度后停止。此时抓取液压缸收缩，机械手抓取盘子。抓完盘子后液压缸转回到初始位置，水平液压缸伸长，竖直液压缸下降，当盘底与桌子相接触的时候，机械手张开，盘子放到桌子上。之后机械手收回，液压系统恢复初始状态。继续执行抓盘子过程，餐台共有四个盘子，当机械手依次抓完盘子以后，端菜过程结束。步进转向电机掉头旋转180度，直线电机启动，原路返回。机器人装有避障装置，当前方遇到障碍物时，机器人会自动停止行走，以免撞到障碍。障碍物撤离后，直流电机又会启动，继续前行，返回路径初始位置。实现了送餐的全智能化。
[0015]本实用新型结构简单，设计巧妙，将机、电、液完美的结合起来，液压系统具有运行平稳，可靠性高，控制方便等优势；机械手采用国际上最先进的3D打印技术，材质轻，强度大，加工方便。机器人整体体积与人体相似，活动轻巧，不占空间，在餐厅中使用是最佳之选。本实用新型很好的解决了餐饮行业现在用工贵，用工难的问题，避免造成不必要的人才浪费；本实用新型拆装方便，零