具体实施方式

如图1-图2所示，一种用于无人奶茶机的控制系统，包括订单处理系统、机器人运动控制系统、IO控制系统和人机交互系统，订单处理系统包括订单获取系统和订单解析系统；机器人运动控制系统首先将机器人10不同点位位置信息示教存入机器人10控制器，订单处理系统解析完成订单通过上位机控制机器人10进行关节运动或者直线运动到达指定位置进行等待或者取料，完成奶茶制作过程；IO控制系统用于控制落杯控制机构、果糖定量出料控制机构、出冰定量控制机构、固液分离控制机构、多个液体定量出料机构和奶茶出料口开闭机构；落杯控制机构用于控制出杯器从其中落下单个奶茶杯到机器人10的夹持机构；果糖定量出料控制机构用于控制果糖机自动定量出料且单次出量的体积能够调节；出冰定量控制机构用于控制出冰机自动定量出料且单次出料的体积能够调节；固液分离控制机构用于从椰果供料筒或者珍珠供料筒中捞出固态的椰果或者珍珠并沥去其中的液体；多个液体定量出料机构分别用于控制茶叶水、牛奶、奶油、热水、常温水定量加入奶茶杯中且单次出料的体积能够调节。

IO控制系统还包括取杯检测机构，取杯检测机构位于奶茶成品放置位9的取杯检测机构，取杯检测机构用于检测顾客是否将奶茶成品取走；奶茶出料口还包括用于检测顾客手是否完全退出的光栅检测机构，当光栅检测机构检测到顾客手完全退出后，奶茶出料口的安全门自动关闭。

为了对奶茶多种原料的配比进行精确控制，还包括重力传感控制机构，重力传感控制机构包括置于机器人10末端的重力传感器，重力传感器用于反馈是否落杯、果糖加入量、冰块加入量、珍珠加入量、椰果加入量、多种液体加入量。

奶茶多种原料的添加量均可以换算成质量，通过重力传感器反馈上述多种原料的实际加入量，在下一种原料加入前，将加入前的数值作为基准，等加入下一种原料后，将加入后的数值与加入前的基准相比得出实际加入量，将此实际加入量与系统预设的添加量进行对比，若绝对差值小于系统允许误差，若绝对差值大于系统允许误差，则再次控制制冰机4出冰，则再次控制制冰机4出冰，则继续去取其他物料；直到满足系统要求时停止出冰，若连续执行三次出冰命令后出冰量仍然不能满足系统要求，则执行退款操作，同时执行故障报警命令通知系统维护人员及时处理。

订单获取系统从云端数据库不断轮询点单屏客户端、微信小程序、外卖等订单；所有接口均采用http协议，采用JSON交互格式，订单解析系统则根据订单获取系统获取到的订单进行解析，将JSON格式的订单转化成控制命令，以便进行机器人10运动控制及IO控制。订单解析系统则根据订单获取系统获取到的订单进行解析，将JSON格式的订单转化成控制命令，解析的项目包括奶茶种类、奶茶杯大小、是否需要加冰及加冰量和是否需要加糖及加糖量；根据解析所得到订单详细信息选择相应的奶茶配方，根据奶茶配方进行机器人10运动控制及IO控制。

为了丰富奶茶种类，还包括多个固体定量出料控制机构，多个固体定量出料控制机构分别用于控制固体供料机构，固体出料机构6用于提供多种坚果碎、饼干碎。

一种适应于上述控制系统的无人奶茶机，包括低温箱、机器人10、珍珠供料筒、供糖机3、热水机、制冰机4、常温供水机、茶桶5、出杯机构2、封杯机8和多个出料水龙头，低温箱、珍珠供料筒、供糖机3、热水机、制冰机4、常温供水机、茶桶5、出杯机构2和封杯机8布置在机器人10的四周且位于主机架1的内部，珍珠供料筒、牛奶供料筒均放置在低温箱内，多个出料水龙头均用于对奶茶杯供应液体原料，多个出料水龙头的底部通过进水管依次连接热水机、茶桶5、常温供水机和牛奶供料筒，固液分离机构7用于从珍珠供料筒中取出珍珠和糖水的混合液并将糖水沥去，然后将珍珠颗粒放入机器人10夹持的奶茶杯。

IO控制系统还包括缺料检测系统，所述物料检测系统包含用于落杯器的缺杯检测机构和多个液位监测机构，多个液位监测机构分别用于茶桶5液位检测、奶桶液位检测和奶油桶液位检测。缺杯检测机构包括位于落杯器下方两侧的对射式光电传感器，当检测到落杯器取料后，机器人10从奶茶杯库中取奶茶杯放置到落杯器，当奶茶杯库中奶茶杯的数量达到缺货阈值时，缺料检测系统通知维护人员进行补充奶茶杯。

液位监测机构用于检测液位是否达到缺料阈值，当液位达到缺料阈值时，缺料检测系统通知维护人员对相应的容器进行物料补充。

取杯检测机构包括重力传感器，重力传感器位于奶茶成品放置位9，当重力传感器检测到奶茶成品放置位9有奶茶时，机器人10暂停将奶茶成品放置到奶茶成品放置位9上。

光栅检测机构包括对称设置在奶茶出料口两侧的安全光栅，安全门设置在奶茶出料口的一侧，安全门开启后，当顾客手伸进安全门时，安全光栅触发，安全门保持开启状态，当安全光栅检测到顾客手推出后，安全门关闭。

人机交互系统：人机交互系统包含与消费者的人机交互和与机器工作人员的人机交互；与消费者的人机交互有点单前奶茶种类展示，点单时杯子大小、奶茶温度、甜度及添加物料的选择，选择完成后的支付提示，及制作完成取单提醒等交互；与机器工作人员的交互主要包含机器状态信息、订单制作异常、系统缺料提醒等。

订单请求采用HTTP协议（Hyper Text Transfer Protocol超文本传输协议），通过POST请求模式以form表单提交的形式向支付系统API接口（Application ProgrammingInterface应用程序编程接口）请求客户已支付未制作订单，订单获取系统的处理流程包括如下步骤：A.设置请求头；B.加密请求头；C.拼接请求头；D.设置请求体；E.发送POST请求；F.返回订单数据解析；G.订单号查重；H.新订单存入未完成订单数据库；I.机器人轮询新订单；J.新订单进入排队系统；K.机器人开始新订单制作；L.制作完成订单状态转换；M.制作完成订单状态转换；N.新订单存入已完成订单数据库；O.调用人机交互系统通知客户取单。

上述设置请求头的过程如下：设置请求的URL（Uniform Resource Location统一资源定位符），即订单获取系统向服务器端请求订单需要输入的地址，其包括每个店铺的域名、端口号及店铺资源路径及店铺标识符；店铺资源路径用于快速定位需要访问的资源位于服务器的位置，其类似于分级的文件系统路径；店铺标识符用于快速定位所请求订单位于某一台设备终端。设置content-type（内容类型）为JSON（Java Script ObjectNotation，一种轻量级的数据交换格式），采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据，同时有利于机器解析和生成，有效提升网络传输效率；设置accept-encoding（接收内容编码格式），即告知服务器端所请求的客户端支持的编码格式。

加密请求头的过程如下：设置data-signature（数字签名），服务器端会对每个请求进行身份验证，即每个请求都需要在公共请求参数中包含数字签名验证请求者身份，本系统所采用数字签名方法是通过对请求体进行加密验证，首先将应用密匙于请求体拼接，经过MD5（MD5 Message-Digest Algorithm全称MD5信息摘要算法）加密转换为32位数字与英文字母混合验证码，再将验证码中所有字母全部转换为大写英文字母，用以确保请求的安全性。设置请求体的过程中：所采用请求体包含应用密匙和动态时间戳，应用密匙作为每台设备的安全性验证，动态时间戳可以避免短时间内系统重复请求返回相同订单，同时也保证了数字签名的实时性，用以保护请求安全性。

拼接请求头的过程：请求头基本参数和加密数字签名设置完成后，将所有请求头参数进行拼接。

设置请求体的过程：本系统所采用请求体包含应用密匙和动态时间戳，应用密匙作为每台设备的安全性验证，动态时间戳可以避免短时间内系统重复请求返回相同订单，同时也保证了数字签名的实时性，用以保护请求安全性。

发送POST请求：请求头和请求体都设置完成后，才能进行POST请求，获取系统新增订单。

返回订单数据解析的过程：返回一个JSON格式的字符串，包括请求状态（成功/失败）和消息体，消息体包括所有未制作订单信息；订单详情的所有详细信息是post返回的消息体里，但返回的消息体是JSON格式的，机器人无法直接识别，需要对消息体进行解析，将订单创建时间、订单号、奶茶名称、奶茶温度、甜度和添加其他物料等详细信息，将这些信息提取出来重新绑定成为机器人所能直接识别的格式。

订单号查重的过程如下：从服务器请求到订单并解析后，需要将新增订单存入本地数据库，在存入本地数据库之前，需要对本地数据库进行查重，避免订单重复写入造成机器重复制作与资源浪费。对订单查重一般按照订单号进行查重，使用数据库结构化查询语言对未完成订单数据库进行查询。如果查询到有重复订单，则新增订单不录入未完成订单数据库；如果未完成订单数据库没有所新增订单，则进行下一步。

新订单存入未完成订单数据库的过程：对订单进行查重返回没有重复新增订单后，需要将新增订单写入未完成订单数据库，写入数据库的内容包括订单创建时间、奶茶名称、温度、甜度、需要添加的物料、订单号、订单来源等信息，使用Sql（Structured QueryLanguage）数据库结构化查询语言语法进行写入。

机器人轮询新订单的过程：机器人端需要实时轮询本地未完成订单数据库，并将所有未完成订单全部读出。

新订单进入排队系统的过程如下：订单处理系统读取到有未完成订单时，将所有未完成订单按照订单创建的时间顺序将订单纳入订单排队系统，开始等待制作。

机器人开始新订单制作的过程如下：订单处理系统按照订单排队系统顺序依次进行制作，同时调用机器人运动控制系统控制机器人和IO 控制系统进行奶茶的制作。

制作完成订单状态转换的过程如下：奶茶制作完成后，订单处理系统需要将该笔订单状态进行转换，首先对本地未完成订单数据库订单进行状态转换，将其转化为已完成状态。

新订单存入已完成订单数据库的过程如下：新订单状态转化完成后，需要将其从本地未完成订单数据库和服务器端数据库将该笔订单删除，同时将该笔订单写入已完成订单数据库。

调用人机交互系统通知客户取单的过程如下：新增订单制作完成并完成状态转换后，需要调用人机交互系统，通知客户取单。

上述无人奶茶机的奶茶制作流程，包括如下制作步骤：A.机器人10不断从数据库轮询待制作订单表格，直到获取到新订单；机器人10获取到新的订单，开始从初始位置关节运动到相应取杯点，机器人10夹紧末端夹爪同时发出落杯信号控制落杯器开始落杯，直到触发行程开关，关闭落杯信号，落杯器停止落杯；B.机器人10夹取到杯子后，根据订单详情判断是否需要添加固体，如果需要则控制机器人10运动到相应固体出料位置，固体定量出料控制机构控制相应的物料出料，延时一定时间后关闭落料，机器人10运动到过渡点开始判断下一步动作；如果不需要固体则机器人10直接运动到过渡点判断下一步动作；C.机器人10到达取冰过渡点后，根据订单详情判断是否需要添加冰块及加冰量，如果需要加冰则控制机器人10运动到取冰点，出冰定量控制机构控制制冰机4出冰，机器人10末端重力传感器判断出冰量，达到目标重量后关闭出冰，机械手运动到加糖过渡点开始判断下一动作；如果不需要加冰则直接运动到加糖过渡点判断下一步动作；D.机器人10到达加糖过渡点后，根据订单详情判断是否需要加糖及加糖量；如果需要加糖则控制机器人10运动到取糖点，果糖定量出料控制机构按照订单详情控制选择出糖量，出糖完成后运动到取茶点等待出茶；如果不需要加糖则直接运动至取茶点等待出茶；E.机器人10运动到取茶点后，液体定量出料机构控制茶叶水供料筒流出茶叶水，茶叶水添加完成后运动到取牛奶点等待出牛奶；F.机器人10运动到取牛奶点，液体定量出料机构控制牛奶供料筒流出牛奶，牛奶添加完成后运动至取奶油点等待取奶油；G.机器人10运动到取奶油点，液体定量出料机构控制奶油供料筒流出奶油，奶油添加完成后运动至取热水/直饮水点取水，取热水或者冷水及水量多少根据订单详情及奶茶配方确定，机器人10取完水后运动到封口点等待封口；H：机器人10取水完成后运动到封口点后控制封口机开始封口，封口完成后机器人10取出奶茶运动至奶茶放置点，通知顾客取走奶茶，同时机器人10运动返回至起始点并重复步骤A至步骤G。

一种适应于上述无人奶茶机的订单处理系统，包括如下处理步骤：A.订单处理系统用于获取用户从微信点单小程序或者其他终端设备所下订单，经过订单解析，处理成机器人10通用的订单信息格式，转存数据库；B.机器人10控制系统不断从数据库轮询是否有新的订单产生，当有新订单产生，则控制机器人10进行奶茶制作程序；C.机器人10制作完成，返回数据库信息，转换订单状态，将新的未完成订单转换为已完成状态；D.完成一次订单过程后，再次从数据库轮询是否有新的订单产生，重复上述步骤。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构可以有多种方式和变化。凡在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施实例，均属于本发明的保护范围。