智能餐厅服务机器人系统的设计与实现

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1、第32卷第8期甘肃科技Vol.32No.82016年4月GansuScienceandTechnologyApr.2016*智能餐厅服务机器人系统的设计与实现谭等泰（甘肃政法学院公安技术学院，甘肃兰州730070）摘要：随着科学技术的高速发展，机器人正逐步走进人们的生活。分析了现有餐厅服务机器人的优缺点后，设计了一种多功能智能化的餐厅服务机器人，采用STM32作为机器人的核心控制器，完成机器人的循迹、语音播报和红外避障等控制功能，同时决策多个机器人的运动位置和路径，达到机器人送餐的快速性和准确性。经模型测试，该餐厅服务机器人具有操作简单、稳定、成本低、实用性强等特

2、点，具有广阔的发展空间。关键词：餐厅服务;循迹;语音播报;红外避障中图分类号：TP242.3随着机器人技术的发展，机器人已经广泛应用程，并且对多个机器人的运动状态进行控制，完成在生活的各个方面，目前常见的机器人有家庭服务路径规划，实现机器人送餐路径最短，多机器人的机器人、助老助残机器人、农业机器人、工业机器人相互协作，达到送餐的快速性和准确性。和安防机器人等。但是绝大多数服务机器人技术水1系统概述平尚未成熟，与实际应用有一定距离。国内在服务机器人研究领域起步较晚，与日本、美国等发达国餐厅服务机器人的总体设计框图如图1所示。家存在较大差距，由于服务机器人产业潜在的价

3、采用模块化的设计原则，将该服务机器人分为五个值，我国也加强了在服务机器人领域的研究。餐厅模块：STM32控制器、传感器模块、语音模块、运动服务机器人属于服务机器人的一个种类，它主要是控制模块、电源模块。其中传感器模块包括红外避为现代化的餐厅提供送餐、点餐等功能[1]。障模块、灰度传感器模块、压力传感器模块。系统采当下我国机器人的应用十分广泛并且种类繁用STM32单片机作为核心控制器，采用灰度传感器多，形式多样，而应用于餐饮行业的机器人相对较循迹，红外避障传感器检测行人，语音模块播报日少[2]。由于劳动力成本的提高，餐厅服务人员的人力常用语，步进电机及驱动模块作为动

4、力，同时实现成本支出越来越高，如在日本、香港，普通服务员的对智能机器人的速度、位置、运行状况的实时控制。工资和产业工人的工资已经不相上下。如果使用机系统设计了一个电源开关、一个模式开关、一个返器人代替部分服务员为顾客服务，如点菜、送餐，不但能提高服务效率，减少服务人员的数量，更能建立餐厅特色，打造餐厅品牌，进而降低劳动力成本[3]。餐厅服务机器人作为一类特殊的公共服务机器人，是一套具有自主性、适应性和交互性的综合系统，集成了移动机器人技术、多任务集成、人机交互、多模态分析、路径规划等技术。因此，研究和开发餐厅服务机器人系统，具有十分重要的意义和推广应用价值[4]。

5、本文设计了餐厅服务机器人的运动控制系统图1系统结构图和软件系统，模拟完成人类服务员的各项工作流*基金项目：甘肃政法学院科研资助项(编号GZF2014XQNLW03)。第8期谭等泰：智能餐厅服务机器人系统的设计与实现15回键、垃圾回收桶和送餐托盘等，压力传感器安装在托盘上。2各模块的算法设计与实现2.1循迹传感器的设计循迹传感器设计中，灰度传感器原理图如图2所示。图3非对称分布型传感器2.2红外避障传感器的选择避障传感器的基本原理是利用物体的反射性质。即发出一束红外光，如果没有障碍物遮挡，红外线随着传播距离的增加而衰减，而传播过程中遇到障碍物，红外线将被反射回避障传

6、感器的的接受头，根据这个信号确定障碍物的距离。本设计选择E18-D80NK红外避障传感器主要是该传感器具有图2灰度传感器原理图探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装灰度传感器是一种模拟传感器，由一只发光二配、使用方便等特点。如图4所示为E18-D80NK红极管、一只光敏三极管、一只限流电阻和一直可调外避障传感器的管脚连接图，有三个引脚依次为电滑动变阻器构成，如图2（A）所示。由于检测面对光源（红）、地线（黑）和信号线（黄）。的反射强度不同，通过光线控制光敏三极管基极的截止和导通，就可以检测此光线的强度并将其转换为电平信号。如果地面上贴有白色引导线，在白色引导

7、线和检测面上的返回值差别比较大，在白线上应输出应接近0V，在检测面上应接近5V，由于在复杂的环境下光线容易受外界的干扰，电平在引导线和检测面上会变化比较大，无法达到理论要求，为此引入电压比较器，如图2（B）所示，调节基准电压图4避障传感器连接图来稳定的区分输入的电平信号，相当于模拟信号数2.3压力传感器的选择字化。基准电压如1式所示。压力传感器选用单片机称重AD模块HX711，采用24位高精度的A/D转换器芯片hx711，具有两（1）路模拟通道输入，内部集成128倍增益可编程放大器，是一款理想的高精度、低成本采样前端模块[6]灰度传感器循迹时，采用一字型布局的分布

8、方。式。一