一种计费机器人及其控制电路

1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种计费机器人及其控制电路。


背景技术：

2.目前市面上的自助餐餐饮店、日式料理餐饮店和火锅餐饮店通常采用按盘子收费的方式，即盘子根据颜色、形状或大小来区分菜品的价格，然后通过人工计件的方式统计顾客的消费金额，然而通过人工计件的方式不仅计件效率低，并且容易出现计件出错的问题，严重影响了顾客的消费体验。
3.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种计费机器人，其可自动对盘子进行计件回收，提高餐饮店的收款效率。
5.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
6.一种计费机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有进料口，所述机器人本体内分别设置有驱动单元和可转动的托盘机构，所述驱动单元与所述托盘机构传动连接，所述机器人本体内位于所述进料口的上方设置有图像识别单元，所述机器人本体内设置有分别与所述驱动单元和所述图像识别单元电性连接的主控单元；所述驱动单元用于驱动所述托盘机构转动；所述图像识别单元用于识别餐具的类型；所述主控单元用于核算计费和控制所述驱动单元与所述图像识别单元的工作状态。
7.所述的计费机器人中，所述图像识别单元包括相机和视觉处理器，所述相机和所述视觉处理器分别与所述机器人本体连接；所述主控单元与所述视觉处理器电性连接；所述视觉处理器用于对所述相机所采集的餐具图像进行识别处理。
8.所述的计费机器人中，所述机器人本体内位于所述相机的下方设置有光源单元；所述光源单元与所述主控单元电性连接。
9.所述的计费机器人中，所述托盘机构包括托料盘和转动轴，所述托料盘的边缘与所述机器人本体的内壁配合连接；所述驱动单元包括电机，所述电机通过固定块与所述机器人本体的内壁连接，所述电机的输出端设置有主动齿轮，所述转动轴上设置有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。
10.所述的计费机器人中，所述托料盘的外围设置有转动环，所述机器人本体的内壁上设置有与所述转动环配合连接的滑槽；所述转动环上对应所述进料口设置有置物口。
11.所述的计费机器人中，所述托料盘上设置有定位槽，所述定位槽内设置有餐具检测单元；所述餐具检测单元与所述主控单元电性连接；所述餐具检测单元用于检测所述定位槽内餐具的放置情况。
12.所述的计费机器人中，所述托料盘的一侧设置有落料槽，所述落料槽的上方设置有挡料架；所述挡料架与所述固定块连接；所述机器人本体内位于所述托料盘的下方设置
有收集桶。
13.所述的计费机器人中，所述落料槽内水平设置有触发杆，所述机器人本体的内壁上设置有用于检测所述触发杆的到位检测单元，所述到位检测单元的位置与所述进料口的位置相对。
14.所述的计费机器人中，所述的计费机器人还包括人机交互单元，所述人机交互单元设置在所述机器人本体上，且所述人机交互单元与所述主控单元电性连接。
15.本发明还相应提供了一种控制电路，所述控制电路用于实现如上所述的计费机器人的工作控制，其包括主控单元、图像识别单元、驱动单元、光源单元、餐具检测单元、到位检测单元和人机交互单元，所述主控单元包括第一芯片u1，所述第一芯片u1的数字输出引脚qa0、数字输入接引脚ia0、数字输入接引脚ia1、数字输入接引脚ia2和数字输入接引脚ia3分别与所述图像识别单元连接，所述第一芯片u1的数字输出引脚qa2与所述驱动单元连接，所述第一芯片u1的数字输出引脚qa1与所述光源单元连接，所述第一芯片u1的数字输入引脚ib1与所述餐具检测单元连接，所述第一芯片u1的数字输入引脚ib0与所述到位检测单元连接，所述第一芯片u1的通信引脚tcp/ip与所述人机交互单元连接。
16.有益效果：
17.本发明提供了一种计费机器人，在工作时，工作人员将需要计费的餐具从所述进料口放置入所述机器人本体内，餐具通过所述托盘机构进行托承，当餐具进入所述进料口并稳固放置在所述托盘机构上时，所述图像识别单元则对餐具进行拍照分类处理，然后再将分类信息发送至所述主控单元，所述主控单元根据分类信息核算出最终的餐单金额；此外，当所述图像识别单元拍照完毕后，所述托盘机构通过所述驱动单元驱使转动至所述机器人本体内的另一端进行下料，待下料完毕后再复位至所述进料口准备下一次放料。
附图说明
18.图1为本发明提供的计费机器人的整体结构示意图一；
19.图2为本发明提供的计费机器人的整体结构示意图二；
20.图3为本发明提供的计费机器人的拆解结构示意图一；
21.图4为本发明提供的计费机器人的拆解结构示意图二；
22.图5为本发明提供的计费机器人的内部结构示意图一；
23.图6为本发明提供的计费机器人的内部结构示意图二；
24.图7为本发明提供的计费机器人中所述托盘机构的结构示意图；
25.图8为本发明提供的控制电路的电路框图；
26.图9为本发明提供的控制电路的原理图。
27.主要元件符号说明：1-机器人本体、2-托盘机构、3-驱动单元、4-图像识别单元、5-光源单元、6-餐具检测单元、7-到位检测单元、8-人机交互单元、11-进料口、12-滑槽、13-容纳腔、14-收集桶、15-行走机构、16-闸门、21-托料盘、22-转动轴、23-从动齿轮、24-转动环、25-置物口、26-定位槽、27-落料槽、28-触发杆、31-电机、32-固定块、33-主动齿轮、34-挡料架、41-相机、42-视觉处理器、151-行走架、152-行走轮、153-行进电机。
具体实施方式
28.本发明提供一种计费机器人及其控制电路，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为本发明基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。另外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。
30.请参阅图1至图9，本是发明提供一种计费机器人，包括机器人本体1，所述机器人本体1上设置有进料口11，所述机器人本体1内分别设置有驱动单元3和可转动的托盘机构2，所述驱动单元3与所述托盘机构2传动连接，所述机器人本体1内位于所述进料口11的上方设置有图像识别单元4，所述机器人本体1内设置有分别与所述驱动单元3和所述图像识别单元4电性连接的主控单元；所述驱动单元3用于驱动所述托盘机构2转动；所述图像识别单元4用于识别餐具的类型；所述主控单元(未在图中示出)用于核算计费和控制所述驱动单元3与所述图像识别单元4的工作状态。
31.在实际使用时，工作人员将需要计费的餐具从所述进料口11放置入所述机器人本体1内，餐具通过所述托盘机构2进行托承，当餐具进入所述进料口11并稳固放置在所述托盘机构2上时，所述图像识别单元4则对餐具进行拍照分类处理，然后再将分类信息发送至所述主控单元，所述主控单元根据分类信息核算出最终的餐单金额；此外，当所述图像识别单元4拍照完毕后，所述托盘机构2通过所述驱动单元3驱使转动至所述机器人本体1内的另一端进行下料，待下料完毕后再复位至所述进料口11准备下一次放料。
32.为了便于理解整个核算过程，通过以下例子进行说明：假定红色圆盘定价为5元，蓝色圆盘定价10元，红色方盘定价为15元，蓝色方盘定价为20元，某位顾客的订单为红色圆盘、蓝色圆盘、红色方盘和蓝色方盘各一个，当该顾客需要结账计费时，工作人员则依次将红色圆盘、蓝色圆盘、红色方盘和蓝色方盘逐一放入所述机器人本体1内，通过所述图像识别单元4逐一对餐具进行识别区分，并将分类信息发送至所述主控单元，所述主控单元则依次累加金额，即红色圆盘5元 蓝色圆盘10元 红色方盘15元 蓝色方盘20元，从而得到最终金额50元。
33.需要说明的是，所述图像识别单元4是基于现有的欧姆龙视觉检测系统进行工作控制，在此不再赘述。
34.如图1至图9所示，进一步地，所述图像识别单元4包括相机41和视觉处理器42，所述相机41和所述视觉处理器42分别与所述机器人本体1连接；所述主控单元与所述视觉处理器42电性连接；所述视觉处理器42用于对所述相机41所采集的餐具图像进行识别处理；在使用时，当有餐具出现在所述相机41的下方时，通过所述相机41对餐具进行拍照，所述视觉处理器42则获取所述相机41的图像信息，基于欧姆龙视觉检测系统对的图像进行亮度修正过滤、颜色平均化处理、模板匹配操作以及图像分类，最后再将输出结果以二进制格式并行输出至所述主控单元，所述主控单元再根据所收到的分类结果进行账单核算。
35.在本实施方式中，所述相机41型号为欧姆龙fh-sc04,所述视觉处理器42的型号为欧姆龙fh-sl550。
36.如图1至图9所示，进一步地，所述机器人本体1内位于所述相机41的下方设置有光源单元5；所述光源单元5与所述主控单元电性连接；通过所述光源单元5调节所述相机41的拍摄环境，即提高所述机器人本体1内部的亮度，从而提高所述相机41的成像质量；在使用时，当所述相机41发现其下方有餐具摆放时，通过所述主控单元控制所述光源单元5开启，从而提高环境光亮度。
37.在本实施方式中，所述光源单元5为环形led灯。
38.如图1至图9所示，进一步地，所述托盘机构2包括托料盘21和转动轴22，所述托料盘21的边缘与所述机器人本体1的内壁配合连接；所述驱动单元3包括电机31，所述电机31通过固定块32与所述机器人本体1的内壁连接，所述电机31的输出端设置有主动齿轮33，所述转动轴22上设置有与所述主动齿轮33啮合的从动齿轮23；在使用时，通过所述驱动单元3驱动所述主动齿轮33转动，所述主动齿轮33则通过所述从动齿轮23和所述转动轴22带动所述托料盘21沿所述机器人本体1的内壁转动，从而实现所述托料盘21对餐具的转移动作。
39.如图1至图9所示，进一步地，所述托料盘21的外围设置有转动环24，所述机器人本体1的内壁上设置有与所述转动环24配合连接的滑槽12；所述转动环24上对应所述进料口11设置有置物口25；通过所述转动环24配合所述滑槽12对所述托料盘21进行导向；在使用时，当所述置物口25转动至所述进料口11时，工作人员即可将餐具放入至所述托料盘21上，通过所述置物口25便于工作人员取放餐具。
40.如图1至图9所示，进一步地，所述托料盘21上设置有定位槽26，所述定位槽26内设置有餐具检测单元6；所述餐具检测单元6与所述主控单元电性连接；所述餐具检测单元6用于检测所述定位槽26内餐具的放置情况；在使用时，工作人员放置餐具时将餐具放置到所述定位槽26上，通过所述定位槽26对餐具进行预定位，与此同时，当餐具的底部压靠在所述定位槽26的槽底时，所述餐具检测单元6则检测到有餐具进入所述机器人本体1内部，并将餐具的到位信号发送至所述主控单元，所述主控单元再根据到位信号控制所述图像识别单元4对餐具进行拍摄处理。
41.在本实施方式中，所述餐具检测单元6为光纤传感器，所述光纤传感器与所述主控单元电性连接。
42.如图1至图9所示，进一步地，所述托料盘21的一侧设置有落料槽27，所述落料槽27的上方设置有挡料架34；所述挡料架34与所述固定块32连接；所述机器人本体1内位于所述托料盘21的下方设置有收集桶14；当所述托料盘21在转动时，其上方的餐具若转动至所述挡料架34时，所述挡料架34则会对餐具进行止挡，餐具此时保持静止状态，而所述托料盘21则保持转动，当所述落料槽27转动至餐具下方时，餐具则通过所述落料槽27掉落至所述收集桶14中进行回收。
43.在本实施方式中，所述托料盘21呈半圆状，且所述落料槽27相对应的也呈半圆状。
44.在一个实施方式中，所述挡料架34的顶部设置有至少一个安装柱，所述固定块32的底部设置有与所述安装柱配合连接的安装槽；通过所述安装柱配合所述安装槽实现所述挡料架34与所述固定块32之间的快速连接。
45.在一个实施方式中，所述机器人本体1内位于所述托盘机构2的下方设置容纳腔13，所述收集桶14设置在所述容纳腔13内，所述容纳腔13的一侧设置有闸门16，所述闸门16与所述机器人本体1的外壁滑动连接。
46.具体的，所述机器人本体1的外壁设置有与所述闸门16配合连接的开合槽。
47.如图1至图9所示，进一步地，所述落料槽27内水平设置有触发杆28，所述机器人本体1的内壁上设置有用于检测所述触发杆28的到位检测单元7，所述到位检测单元7的位置与所述进料口11的位置相对；通过所述到位检测单元7检测所述触发杆28的位置情况来检测所述托料盘21的落料情况，当所述触发杆28检测到所述触发杆28时，则判断所述托料盘21已完全经过所述托料架34，即所述托料盘21已转动一周且所述置物口25复位至所述进料口11。
48.在本实施方式中，所述到位检测单元7为霍尔传感器。
49.如图1至图9所示，进一步地，所述的计费机器人还包括人机交互单元8，所述人机交互单元8设置在所述机器人本体1上，且所述人机交互单元8与所述主控单元电性连接；通过所述人机交互单元8显示餐单计费金额；在一个实施方式中，所述人机交互单元8上设置有算价按键、清零按键、算价工作指示灯、清零按键指示灯、餐具图像、餐具数量输出口和总价输出框，当按下清零按键，所有输出框清零，按下算价按键，启动机器人，当视觉处理器42检测到餐具的类型和数量，则将信息发送至所述主控单元，所述主控单元再将信息发给人机交互单元8，人机交互单元8则将算价结果显示出来。
50.在本实施方式中，所述人机交互单元8为型号为tpc7062ti的触摸屏。
51.此外，所述的计费机器人还包括行走机构15，所述行走机构15设置在所述机器人本体1的底部，且与所述机器人本体1转动连接。
52.在一个实施方式中，所述机器人本体1的底部设置有转向电机，所述转向电机的输出轴与所述行走机构15传动连接。
53.具体的，所述行走机构15包括行走架151和分布在所述行走架151四角的行走轮152，所述行走轮152通过行进电机153与所述行走架151连接；所述行走架151与所述转向电机的输出轴传动连接。
54.如图8至图9所示，本发明还相应提供了一种控制电路，所述控制电路用于实现如上所述的计费机器人的工作控制，其包括主控单元、图像识别单元4、驱动单元3、光源单元5、餐具检测单元6、到位检测单元7和人机交互单元8，所述主控单元包括第一芯片u1，所述第一芯片u1的数字输出引脚qa0、数字输入接引脚ia0、数字输入接引脚ia1、数字输入接引脚ia2和数字输入接引脚ia3分别与所述图像识别单元4连接，所述第一芯片u1的数字输出引脚qa2与所述驱动单元3连接，所述第一芯片u1的数字输出引脚qa1与所述光源单元5连接，所述第一芯片u1的数字输入引脚ib1与所述餐具检测单元6连接，所述第一芯片u1的数字输入引脚ib0与所述到位检测单元7连接，所述第一芯片u1的通信引脚tcp/ip与所述人机交互单元8连接。
55.在本实施方式中，所述第一芯片u1为西门子plc,型号为cpu 1214cdc/dc/dc。
56.在工作时，所述第一芯片u1通过数字输出引脚qa0向所述图像识别单元4发送执行信号，即当所述图像识别单元4接收到执行信号时则启动工作，所述图像识别单元4接受到该执行信号时，则对餐具进行拍照，获取餐具的图像信息，随后再基于欧姆龙视觉检测系统对的图像进行亮度修正过滤、颜色平均化处理、模板匹配操作以及图像分类，最后再将输出结果以二进制格式通过数字输入接引脚ia0、数字输入接引脚ia1、数字输入接引脚ia2和数字输入接引脚ia3并行输出至所述第一芯片u1，所述主控单元再根据所收到的分类结果进
行账单核算，并通过通信引脚tcp/ip将核算结果发送至所述人机交互单元8进行显示；此外，所述第一芯片u1通过数字输出引脚qa2向所述驱动单元3发送脉冲信号，以此控制所述驱动单元3的工作状态；所述第一芯片u1还通过数字输出引脚qa1向所述光源单元5发送控制信号，以此控制所述光源单元5的发光状态；所述第一芯片u1还通过数字输入引脚ib0接收所述到位检测单元7的检测结果信号，以获得所述托盘机构2的位置情况；所述第一芯片u1还通过数字输入引脚ib1接收所述餐具检测单元6的检测结果信号，以判断所述托盘机构2上是否存在餐具。
57.具体的，所述的控制电路还包括供电单元，所述供电单元为24v供电单元，且分别与所述主控单元、所述图像识别单元4、所述驱动单元3、所述光源单元5、所述餐具检测单元6和所述人机交互单元8电性连接，所述供电单元用于向所述主控单元、所述图像识别单元4、所述驱动单元3、所述光源单元5、所述餐具检测单元6和所述人机交互单元8供电。
58.在本实施方式中，所述供电单元主要由开关s1、24v锂电池bt1、电容c1、发光二极管d1和电阻r1组成，电容c1用于对24v锂电池bt1进行滤波，电阻r1用于限制发光二极管d1的工作电流，发光二极管d1用于指示电源接通状态。
59.如图9所示，在本实施方式中，所述光源单元5包括继电器k1、环形光源led1和可调电阻rp1，环形光源led1的正极与继电器k1的引脚2连接，环形光源led1的负极通过可调电阻rp1与继电器k1的引脚4连接，继电器k1的引脚3与第一芯片u1的数字输出引脚qa1连接，继电器k1用于接通和切断环形光源led1的电源，可调电阻rp1用于调节环形光源的亮度；在使用时，所述第一芯片u1通过数字输出引脚qa1向继电器k1发送控制信号，以此调节继电器k1的通断和可调电阻rp1的阻值。
60.如图9所示，在本实施方式中，所述图像识别单元4主要由相机41和视觉处理器42组成，所述相机41的型号为欧姆龙fh-sc04,所述视觉处理器42的型号为欧姆龙fh-sl550的控制芯片,所述相机41通过其通信接口ch1与视觉处理器42连接，所述视觉处理器42通过数字输入引脚di1及数字输出引脚do1-do4与所述第一芯片u1的数字输入接引脚ia0-ia3连接，并且所述视觉处理器42的数字输入引脚di1与所述第一芯片u1的数字输出引脚qa0连接。
61.如图9所示，在本实施方式中，所述人机交互单元8主要由触摸屏u3组成，所述触摸屏u3型号为昆通态tpc7062ti,所述触摸屏u3通过其tcp/ip通信接口与所述第一芯片u1连接。
62.如图9所示，在本实施方式中，所述到位检测单元7主要由霍尔传感器sc1组成，所述霍尔传感器sc1的引脚1与所述第一芯片u1的数字输入引脚ib0连接，所述霍尔传感器sc1的引脚2接地。
63.如图9所示，在本实施方式中，所述的餐具检测单元6主要由光纤传感器sc2组成，所述光纤传感器sc2的引脚1与所述第一芯片u1的数字输入引脚ib1连接，所述光纤传感器sc2的引脚2与所述供电单元的24v电位处连接，所述光纤传感器sc2的引脚3接地。
64.如图9所示，在本实施方式中，所述的驱动单元3主要由继电器k2和电机31组成，所述继电器k2的引脚3与所述第一芯片u1的数字输出引脚qa2连接，所述继电器k2用于接通和切断电机31的电源。
65.所述的电源单元电路，其特征在于，所述的电源单元电路由开关s1、24v锂电池
bt1、电容c1、发光二极管d1和电阻r1组成，电容c1用于滤波，电阻r1用于限制发光二极管d1的工作电流，发光二极管d1用于指示电源接通状态
66.综上所述，在工作时，工作人员将需要计费的餐具从所述进料口11放置入所述机器人本体1内，餐具通过所述托盘机构2进行托承，当餐具进入所述进料口11并稳固放置在所述托盘机构2上时，所述图像识别单元4则对餐具进行拍照分类处理，然后再将分类信息发送至所述主控单元，所述主控单元根据分类信息核算出最终的餐单金额；此外，当所述图像识别单元4拍照完毕后，所述托盘机构2通过所述驱动单元3驱使转动至所述机器人本体1内的另一端进行下料，待下料完毕后再复位至所述进料口11准备下一次放料。
67.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。