智能餐廳服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、第32卷第8期甘肅科技Vol.32No.82016年4月GansuScienceandTechnologyApr.2016*智能餐廳服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)譚等泰（甘肅政法學(xué)院公安技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730070）摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器人正逐步走進(jìn)人們的生活。分析了現(xiàn)有餐廳服務(wù)機(jī)器人的優(yōu)缺點(diǎn)后，設(shè)計(jì)了一種多功能智能化的餐廳服務(wù)機(jī)器人，采用STM32作為機(jī)器人的核心控制器，完成機(jī)器人的循跡、語音播報(bào)和紅外避障等控制功能，同時(shí)決策多個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)位置和路徑，達(dá)到機(jī)器人送餐的快速性和準(zhǔn)確性。經(jīng)模型測(cè)試，該餐廳服務(wù)機(jī)器人具有操作簡單、穩(wěn)定、成本低、實(shí)用性強(qiáng)等特

2、點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展空間。關(guān)鍵詞：餐廳服務(wù);循跡;語音播報(bào);紅外避障中圖分類號(hào)：TP242.3隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用程，并且對(duì)多個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制，完成在生活的各個(gè)方面，目前常見的機(jī)器人有家庭服務(wù)路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人送餐路徑最短，多機(jī)器人的機(jī)器人、助老助殘機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人相互協(xié)作，達(dá)到送餐的快速性和準(zhǔn)確性。和安防機(jī)器人等。但是絕大多數(shù)服務(wù)機(jī)器人技術(shù)水1系統(tǒng)概述平尚未成熟，與實(shí)際應(yīng)用有一定距離。國內(nèi)在服務(wù)機(jī)器人研究領(lǐng)域起步較晚，與日本、美國等發(fā)達(dá)國餐廳服務(wù)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。家存在較大差距，由于服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)潛在的價(jià)

3、采用模塊化的設(shè)計(jì)原則，將該服務(wù)機(jī)器人分為五個(gè)值，我國也加強(qiáng)了在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的研究。餐廳模塊：STM32控制器、傳感器模塊、語音模塊、運(yùn)動(dòng)服務(wù)機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人的一個(gè)種類，它主要是控制模塊、電源模塊。其中傳感器模塊包括紅外避為現(xiàn)代化的餐廳提供送餐、點(diǎn)餐等功能[1]。障模塊、灰度傳感器模塊、壓力傳感器模塊。系統(tǒng)采當(dāng)下我國機(jī)器人的應(yīng)用十分廣泛并且種類繁用STM32單片機(jī)作為核心控制器，采用灰度傳感器多，形式多樣，而應(yīng)用于餐飲行業(yè)的機(jī)器人相對(duì)較循跡，紅外避障傳感器檢測(cè)行人，語音模塊播報(bào)日少[2]。由于勞動(dòng)力成本的提高，餐廳服務(wù)人員的人力常用語，步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊作為動(dòng)

4、力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本支出越來越高，如在日本、香港，普通服務(wù)員的對(duì)智能機(jī)器人的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)控制。工資和產(chǎn)業(yè)工人的工資已經(jīng)不相上下。如果使用機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)電源開關(guān)、一個(gè)模式開關(guān)、一個(gè)返器人代替部分服務(wù)員為顧客服務(wù)，如點(diǎn)菜、送餐，不但能提高服務(wù)效率，減少服務(wù)人員的數(shù)量，更能建立餐廳特色，打造餐廳品牌，進(jìn)而降低勞動(dòng)力成本[3]。餐廳服務(wù)機(jī)器人作為一類特殊的公共服務(wù)機(jī)器人，是一套具有自主性、適應(yīng)性和交互性的綜合系統(tǒng)，集成了移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)、多任務(wù)集成、人機(jī)交互、多模態(tài)分析、路徑規(guī)劃等技術(shù)。因此，研究和開發(fā)餐廳服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，具有十分重要的意義和推廣應(yīng)用價(jià)值[4]。

5、本文設(shè)計(jì)了餐廳服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和軟件系統(tǒng)，模擬完成人類服務(wù)員的各項(xiàng)工作流*基金項(xiàng)目：甘肅政法學(xué)院科研資助項(xiàng)(編號(hào)GZF2014XQNLW03)。第8期譚等泰：智能餐廳服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)15回鍵、垃圾回收桶和送餐托盤等，壓力傳感器安裝在托盤上。2各模塊的算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1循跡傳感器的設(shè)計(jì)循跡傳感器設(shè)計(jì)中，灰度傳感器原理圖如圖2所示。圖3非對(duì)稱分布型傳感器2.2紅外避障傳感器的選擇避障傳感器的基本原理是利用物體的反射性質(zhì)。即發(fā)出一束紅外光，如果沒有障礙物遮擋，紅外線隨著傳播距離的增加而衰減，而傳播過程中遇到障礙物，紅外線將被反射回避障傳

6、感器的的接受頭，根據(jù)這個(gè)信號(hào)確定障礙物的距離。本設(shè)計(jì)選擇E18-D80NK紅外避障傳感器主要是該傳感器具有圖2灰度傳感器原理圖探測(cè)距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝灰度傳感器是一種模擬傳感器，由一只發(fā)光二配、使用方便等特點(diǎn)。如圖4所示為E18-D80NK紅極管、一只光敏三極管、一只限流電阻和一直可調(diào)外避障傳感器的管腳連接圖，有三個(gè)引腳依次為電滑動(dòng)變阻器構(gòu)成，如圖2（A）所示。由于檢測(cè)面對(duì)光源（紅）、地線（黑）和信號(hào)線（黃）。的反射強(qiáng)度不同，通過光線控制光敏三極管基極的截止和導(dǎo)通，就可以檢測(cè)此光線的強(qiáng)度并將其轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)。如果地面上貼有白色引導(dǎo)線，在白色引導(dǎo)

7、線和檢測(cè)面上的返回值差別比較大，在白線上應(yīng)輸出應(yīng)接近0V，在檢測(cè)面上應(yīng)接近5V，由于在復(fù)雜的環(huán)境下光線容易受外界的干擾，電平在引導(dǎo)線和檢測(cè)面上會(huì)變化比較大，無法達(dá)到理論要求，為此引入電壓比較器，如圖2（B）所示，調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓圖4避障傳感器連接圖來穩(wěn)定的區(qū)分輸入的電平信號(hào)，相當(dāng)于模擬信號(hào)數(shù)2.3壓力傳感器的選擇字化?；鶞?zhǔn)電壓如1式所示。壓力傳感器選用單片機(jī)稱重AD模塊HX711，采用24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器芯片hx711，具有兩（1）路模擬通道輸入，內(nèi)部集成128倍增益可編程放大器，是一款理想的高精度、低成本采樣前端模塊[6]灰度傳感器循跡時(shí)，采用一字型布局的分布

8、方。式。一