[0003] 本发明的目的是提供一种无接触式且自带清洁、消毒功能的送餐机器人及其送餐方法，同时提高送餐效率和准确性，以及改善可能出现的乱拿、错拿现象。
[0004] 本发明采用的技术方案如下：
[0005] 本发明一种送餐机器人，包括餐盒组件、餐盒壳体缓冲块、餐盒转轴、餐盒转轴电机、转向底盘缓冲块、支撑弹簧、转向轴、转向轴电机、转向底盘、驱动轮驱动电机、驱动轮、控制台、清洁装置和消毒装置。所述的餐盒转轴竖直设置，且沿轴向固定有等距设置的三个中心转轴壳体；每个中心转轴壳体位置处设有一个餐盒组件。
[0006] 所述的餐盒组件包括餐盒壳体、餐盒、餐盒支架、餐盒支撑杆和餐盒盖板；所述的餐盒壳体包括底板和罩体；底板与餐盒转轴构成转动副；罩体固定在底板上；m个餐盒支架沿餐盒壳体的周向均布，m≥3；餐盒支架与中心转轴壳体固定；每个餐盒支架两侧开设的滑槽与一个餐盒两侧分别构成滑动副；餐盒支架开设有电磁铁槽口；所述餐盒的底部固定有磁性材料和检测餐盒与餐盒支架接触力的压力传感器；餐盒支撑杆设置在餐盒支架和餐盒壳体的底板之间；所述的餐盒支撑杆包括双轴电机、第一电动伸缩杆、第一转杆、第二转杆和电磁铁；双轴电机的两根输出轴均水平设置，且均与餐盒壳体的底板固定；所述第一电动伸缩杆的第一外筒固定在双轴电机的壳体上；第一转杆一端与第一电动伸缩杆的第一推杆构成转动副，另一端与第二转杆一端构成转动副；电磁铁固定在第二转杆另一端；第一转杆由第一转杆电机驱动旋转，第二转杆由第二转杆电机驱动旋转；罩体开设有餐盒盖板安置槽口；餐盒盖板置于餐盒盖板安置槽口位置处，且与餐盒盖板安置槽口两侧壁开设的滑槽均构成滑动副；盖板电动缸的缸体固定在餐盒盖板安置槽口的一侧滑槽内，盖板电动缸的推杆与餐盒盖板固定；餐盒盖板上远离盖板电动缸的一侧固定有电子锁，罩体上固定有电子锁扣板；所述餐盒盖板的顶面设有NFC识别模块。除最底层餐盒组件外，其余餐盒组件的底板底部均固定有餐盒壳体缓冲块；最底层餐盒组件的底板底部固定有转向底盘缓冲块；每个餐盒壳体缓冲块与下一层餐盒组件的餐盒壳体通过三根以上支撑弹簧以及三个以上螺钉连接；转向底盘缓冲块与转向底盘通过三根以上支撑弹簧以及三个以上螺钉连接；餐盒壳体缓冲块与餐盒盖板沿周向对齐位置处设有缺口；餐盒转轴电机的壳体固定在最顶层餐盒组件的罩体内；餐盒转轴与餐盒转轴电机的输出轴固定。
[0007] 所述转向轴电机的壳体固定在最底层餐盒组件的底板下方；转向轴电机的输出轴竖直设置，并与转向轴顶端固定；转向轴穿过转向底盘缓冲块，并与转向底盘固定；所述驱动轮驱动电机的壳体固定在转向底盘上，驱动轮驱动电机设有两根水平的输出轴；转向底盘底部设有四个驱动轮，其中两个驱动轮与驱动轮驱动电机的两根输出轴分别固定，另两个驱动轮均铰接在转向底盘底部；转向底盘侧面固定有底部摄像头；锂电池盒固定在转向底盘顶面，锂电池盒的充电口设置在锂电池盒侧面。
[0008] 所述的控制台和酒水存放盒均固定在最顶层餐盒组件的餐盒壳体顶部；控制台包括语音装置、控制模块和显示器；顶部摄像头和红外传感器均固定在酒水存放盒顶部；顶部摄像头、底部摄像头、红外传感器和NFC识别模块的信号输出端均连接控制模块；语音装置的输入端连接控制模块；显示器的通信串口连接控制模块；酒水存放盒的每层隔板顶面均固定有一个压力传感器，各餐盒上以及酒水存放盒上的压力传感器信号输出端均连接控制模块；控制模块由锂电池盒供电。
[0009] 所述的清洁装置包括清洁装置驱动电机、第二电动伸缩杆、第三转杆、第四转杆和第五转杆；清洁装置驱动电机的壳体固定在最顶层餐盒组件的餐盒壳体上；第二电动伸缩杆的第二外筒与清洁装置驱动电机的输出轴固定；清洁装置驱动电机的输出轴竖直设置；第三转杆一端与第二电动伸缩杆的第二推杆铰接，另一端与第四转杆一端铰接；第四转杆另一端与第五转杆一端铰接，第五转杆另一端设有擦拭工具；第三转杆由第三转杆电机驱动旋转，第四转杆由第四转杆电机驱动旋转，第五转杆由第五转杆电机驱动旋转；所述的消毒装置包括消毒罐和第三电动伸缩杆；消毒罐固定在清洁装置驱动电机的壳体上；第三电动伸缩杆的第三外筒固定在清洁装置驱动电机的壳体上；喷头固定在第三电动伸缩杆的第三推杆上，并与泵的输出口连通；泵的输入口置于消毒罐内；泵的壳体固定在清洁装置驱动电机的壳体上。
[0010] 所述的双轴电机、电磁铁、第一电动伸缩杆、第一转杆电机、第二转杆电机、盖板电动缸、电子锁、餐盒转轴电机、转向轴电机、驱动轮驱动电机、清洁装置驱动电机、第二电动伸缩杆、第三转杆电机、第四转杆电机、第五转杆电机、第三电动伸缩杆和泵均由控制模块控制。
[0011] 进一步，所述的擦拭工具为擦拭布，包裹在第五转杆上。
[0012] 该送餐机器人的送餐方法，具体如下：
[0013] 首先，通过上位机将餐馆的桌子划分区域和配送路径，并将划分区域后的桌子分布数据、配送路径数据以及送餐机器人所在的初始位置数据传输给控制模块；控制模块给送餐机器人所在的初始位置以及各区域位置分配坐标值，并控制显示器显示桌子分布图以及送餐机器人当前位置；然后，依次进行存餐、送餐、取餐和清洁消毒四个过程。
[0014] 所述的存餐过程具体如下：
[0015] 1、客人点完菜后收到一个取餐号；工作人员通过匹配餐盒盖板上的NFC识别模块，使得控制模块开启某一层餐盒组件上的电子锁，并控制该层餐盒组件上的盖板电动缸收缩，打开餐盒盖板；
[0016] 2、当餐盒上有餐盘放入时，餐盒底部的压力传感器将压力信号传给控制模块，控制模块控制餐盒转轴电机驱动餐盒转轴、餐盒支架以及餐盒旋转，将该层餐盒组件上空置的下一个餐盒转到餐盒盖板位置；
[0017] 3、重复步骤2，直到工作人员手动关闭该层餐盒组件的餐盒盖板，电子锁自动上锁，且控制模块控制餐盒转轴电机复位。
[0018] 4、一层餐盒组件上的餐盘对应一桌客人，当工作人员在各层餐盒组件上放置好餐盘，并在酒水存放盒上放好酒、水及饮料后，通过上位机给控制模块发送与各层餐盒组件上的餐盘对应的各取餐号送餐区域位置坐标值。
[0019] 所述的送餐过程具体如下：
[0020] 工作人员通过上位机给控制模块发送送餐指令，控制模块控制驱动轮驱动电机使得驱动轮旋转，开始送餐；顶部摄像头、底部摄像头、语音装置以及红外传感器用于配送过程中的避障：顶部摄像头和底部摄像头将图像信号传给控制模块，控制模块判别配送路径上没有障碍物，或障碍物低于转向底盘，或高于顶部摄像头时，则驱动轮保持前进，否则停止前进，并发出信号给上位机通知工作人员及时清理，等障碍物清理完毕，驱动轮继续前进；红外传感器将红外信号传给控制模块，控制模块判别配送路径前方是否有人，如果有人，则停止前进，并控制语音装置提醒前方人员注意避让；等前方人员避让后，驱动轮继续前进。当配送至送餐区域位置时，语音装置发出语音提醒，提醒客人取餐。
[0021] 所述的取餐过程具体如下：
[0022] ①客人在显示器上输入取餐号后，与取餐号对应的餐盒组件上的电子锁自动，餐盒盖板自动打开；
[0023] ②当餐盒上的餐盘被取走时，餐盒底部的压力传感器将压力信号传给控制模块，控制模块控制餐盒转轴电机驱动餐盒转轴、餐盒支架以及餐盒旋转，将该层餐盒组件上的下一个餐盒转到餐盒盖板位置；
[0024] ③重复步骤②，直到客人取完该层餐盒组件上的所有餐盘；然后，若客人取下酒水存放盒中的酒、水或饮料，酒水存放盒上对应的压力传感器将压力信号传给控制模块，控制模块根据压力传感器的压力变化值判断取走的是酒、水还是饮料，并在显示器上输出二维码供客人扫码支付；当客人手动关闭该层餐盒组件的餐盒盖板时，电子锁自动上锁；或该层餐盒组件的餐盒盖板在设定时间后仍未关闭，则语音装置语音提醒客人取餐完毕，并自动关闭该层餐盒组件的餐盒盖板，电子锁自动上锁；电子锁自动上锁后，进行下一桌客人的送餐。
[0025] 所述的清洁消毒具体过程如下：
[0026] 1)当控制模块接收到的上位机发送的各送餐区域位置全部配送完成后，送餐机器人返回初始位置，工作人员通过上位机向控制模块发送清洁消毒指令；
[0027] 2)控制模块接收到消毒清洁指令后，使根据餐盒底部压力传感器压力变化来驱动餐盒转轴电机的指令失效，并控制各层餐盒组件上的电子锁开启，餐盒盖板打开；
[0028] 3)对最顶部餐盒组件的餐盒进行消毒和擦拭，具体如下：
[0029] 3.1控制模块控制最顶部餐盒组件的餐盒支撑杆的电磁铁通电，同时控制双轴电机，使得电磁铁贴合餐盒并吸住餐盒；然后，控制模块控制第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和第三电动伸缩杆伸出，使得餐盒沿餐盒支架移动到餐盒壳体外部，第五转杆上的擦拭工具和喷头也移动到餐盒壳体外部，且喷头位于餐盒正上方；接着，控制模块控制泵从消毒罐中给喷头抽消毒水，使得喷头对餐盒喷洒消毒水，控制第一转杆电机驱动第一转杆向上旋转，控制第二转杆电机驱动第二转杆与第一转杆反向旋转相同角度，使得餐盒贴紧第五转杆上的擦拭工具；最后，控制模块控制清洁装置驱动电机正反转，并控制第二电动伸缩杆往复伸缩，在清洁装置驱动电机和第二电动伸缩杆配合下，第五转杆上的擦拭工具对最顶部餐盒组件的餐盒来回擦拭设定的时间。
[0030] 3.2控制模块控制第一转杆电机、第二转杆电机和第一电动伸缩杆复位；然后，电磁铁断电，双轴电机复位；控制模块控制餐盒转轴电机驱动餐盒转轴、餐盒支架以及餐盒一起旋转360/m度，将该层餐盒组件上的下一个餐盒转到餐盒盖板位置。
[0031] 3.3重复步骤3.1和3.2，直到该层餐盒组件上的所有餐盒消毒和擦拭完毕。
[0032] 4)对第二层餐盒组件的餐盒进行消毒和擦拭，具体如下：
[0033] 4.1控制模块控制第二层餐盒组件的餐盒支撑杆的电磁铁通电，同时控制双轴电机，使得电磁铁贴合餐盒并吸住餐盒；然后，控制模块控制第一电动伸缩杆伸出，使得餐盒沿餐盒支架移动到餐盒壳体外部，且位于喷头正下方；接着，控制模块控制泵从消毒罐中给喷头抽消毒水，使得喷头对餐盒喷洒消毒水，控制第四转杆电机驱动第四转杆向下旋转90度，控制第五转杆电机驱动第五转杆与第四转杆反向旋转90度，控制第一转杆电机驱动第一转杆向上旋转，控制第二转杆电机驱动第二转杆与第一转杆反向旋转相同角度，使得餐盒贴紧第五转杆上的擦拭工具；最后，控制模块控制清洁装置驱动电机正反转，并控制第二电动伸缩杆往复伸缩，在清洁装置驱动电机和第二电动伸缩杆配合下，第五转杆上的擦拭工具对餐盒来回擦拭设定的时间。
[0034] 4.2控制模块控制第一转杆电机、第二转杆电机和第一电动伸缩杆复位；然后，电磁铁断电，双轴电机复位；控制模块控制餐盒转轴电机驱动餐盒转轴、餐盒支架以及餐盒一起旋转360/m度，将该层餐盒组件上的下一个餐盒转到餐盒盖板位置。
[0035] 4.3重复步骤4.1和4.2，直到该层餐盒组件上的所有餐盒消毒和擦拭完毕。
[0036] 5)对第三层餐盒组件的餐盒进行消毒和擦拭，具体如下：
[0037] 5.1控制模块控制第三层餐盒组件的餐盒支撑杆的电磁铁通电，同时控制双轴电机，使得电磁铁贴合餐盒并吸住餐盒；然后，控制模块控制第一电动伸缩杆伸出，使得餐盒沿餐盒支架移动到餐盒壳体外部，且位于喷头正下方；接着，控制模块控制泵从消毒罐中给喷头抽消毒水，使得喷头对餐盒喷洒消毒水，控制第三转杆电机驱动第三转杆旋转向下旋转90度，控制第四转杆电机驱动第四转杆与第三转杆反向旋转90度，控制第一转杆电机驱动第一转杆向上旋转，控制第二转杆电机驱动第二转杆与第一转杆反向旋转相同角度，使得餐盒贴紧第五转杆上的擦拭工具；最后，控制模块控制清洁装置驱动电机正反转，并控制第二电动伸缩杆往复伸缩，在清洁装置驱动电机和第二电动伸缩杆配合下，第五转杆上的擦拭工具对餐盒来回擦拭设定的时间。
[0038] 5.2控制模块控制第一转杆电机、第二转杆电机和第一电动伸缩杆复位；然后，电磁铁断电，双轴电机复位；控制模块控制餐盒转轴电机驱动餐盒转轴、餐盒支架以及餐盒一起旋转360/m度，将该层餐盒组件上的下一个餐盒转到餐盒盖板位置。
[0039] 5.3重复步骤5.1和5.2，直到该层餐盒组件上的所有餐盒消毒和擦拭完毕。
[0040] 6)控制模块控制第三转杆电机、第四转杆电机和第五转杆电机复位，然后，控制第二电动伸缩杆和第三电动伸缩杆复位，控制各层餐盒组件上的餐盒盖板关闭，电子锁锁住对应层餐盒组件的电子锁扣板。
[0041] 进一步，第五转杆上的擦拭工具对每个餐盒来回擦拭的时间为1min。
[0042] 本发明具有的有益效果是：
[0043] 1、本发明采用旋转式餐盒，方便工作人员存放餐盘和用餐人员取用餐盘；设有餐盒盖板，并配置电子锁，客人通过取餐号解开电子锁，能够有效避免不同客人之间的餐盒接触；同时，全部餐盘配送完成后，每个餐盒均可以单独向外延展，与顶部可伸缩的清洁装置和消毒装置配合，可对每一层的餐盒进行全面消毒；
[0044] 2、本发明通过顶部摄像头、红外传感器和底部摄像头，能够在配送过程轻松进行避障；
[0045] 3、本发明顶部的酒水存放盒能够实现酒、水、饮料自助功能，减轻工作人员负担；
[0046] 4、本发明每一层餐盒壳体底部都有缓冲块和支撑弹簧，能够有效提高配送过程中餐盒和酒、水、饮料的稳定性。
