智能餐厅服务系统机器人设计

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0引言
智能餐厅是科技创新,物联网技术发展的必然产物[1]。

智能机器人是智能餐厅服务系统的关键,直接关系到该系统能否实现完全智能化服务。

与国内外现有餐厅服务机器人相比较,该机器人不仅具有个体适中、成本低等特点,而且基于单片机控制,简单实用,送餐稳定,定位准确,语音与显示可以同步提示顾客取自己所需的餐饮,使得整个餐厅服务稳定而自动化运行,达到智能化餐饮服务的效果。

1结构设计
智能机器人在测控系统控制下能实现自主送餐全过程,自厨房出
发自动移动到对应餐桌定位后,餐盘旋转90°,提示顾客取餐,取走后,
餐盘归位,回到厨房控制中心等待下次送餐。

整体结构大致包括载物盘、支撑板、控制电路板、无线收发模块四个部分。

其模型结构简图如图1所示。

图1模型结构简图
2测控系统硬件设计
智能机器人采用飞思卡尔公司的MC9S12单片机为核心控制芯片[2]
,由电磁传感器检测路径,再通过放大器放大微弱信号传输到单片机的AD 通道,经过数据处理实现机器人的方向控制,加以驱动就可以使机器人循迹行驶,同时配备检测、定位和语音等功能。

51单片机辅助实现餐桌号接收及显示功能。

机器人测控系统硬件包含:①信息采集模块;②驱动模块;③显示模块;④语音模块。

其结构框图如图2所示。

2.1信息采集模块
智能机器人是通过前端两个电感检测地面铺设的频率为50Hz 的交流信号实现循迹的。

将检测到的电压信号经运算放大器放大,送入主控单片机的AD 通道进行处理。

利用红外探测器检测车体前方障碍,一旦发现障碍就会触发单片机中断。

通过干簧管检测餐桌旁的强磁铁个数[3],来区分不同的餐桌。

其电气原理图如图3所示。

图2测控系统硬件结构框图
图3采集模块电气原理图
2.2驱动模块
驱动模块执行单片机的PWM 信号。

电机驱动采用BTS7970[4],接收MC9S12单片机P3、P7口输出的PWM 信号实现餐车移动。

方向舵机驱动接收P5口的PWM 信号实现方向控制。

餐盘舵机驱动接收P1口的PWM 信号实现餐盘转动匀滑准确。

驱动模块电路如图4所示。

智能餐厅服务系统机器人设计
郝永江王春军秦明明柳理定代超
(西安文理学院物理与机械电子工程学院,陕西西安710065)
【摘要】智能餐厅服务系统主要应用于智能机器人服务的餐厅,实现了点餐送餐无人化和智能化,给人们带来了高科技的新体验。

本文主要介绍该系统中的机器人设计,该机器人分为机械结构和测控系统两大部分,其中测控系统由基于MC9S12XS128单片机开发的路径识别模块、光电检测模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、语音模块等组成。

经模型试验,其具有服务效率高,稳定性好,易于操作,实用性强,成本低等特点。

【关键词】智能服务;餐厅系统;机器人
Intelligence Robot Design of the Theme Restaurant Intelligent Serving System HAO Yong-jiang WANG Chun-jun QIN Ming-ming LIU Li-ding DAI Chao
(College of Physics and Mechanical and Electronic Engineering,Xi ’an University of Arts and Science,Xi ’an Shaanxi 710065,China)【Abstract 】Intelligence restaurant serving system is mainly applied to restaurant service provide by intelligence robots,which make meals serving become more depersonization and intelligence,and give the great experience about technology to our customers.This article mainly introduces these intelligence robots,which have two parts,mechanical structure and measuring and controlling system that including these modules,route recognition,photoelectricity detection,electric motor driver,servos driver and voice which used resources from the microcomputer MC9S12XS128.After the model test,we found our robot has some great characteristics efficient service,high stability,easily handled,great practicality,low cost and so on.
【Key words 】Intelligence service;Theme restaurant;Robot
※基金项目:西安文理学院“大学生创新创业训练计划”项目(201279)。

作者简介:郝永江,西安文理学院机械设计制造及其自动化专业和电子信息工程学生,参加过多个国家、省、校级的比赛,主要研究方向为智能控制。

王春军,西安文理学院机械设计制造及其自动化专业和电子信息工程学生,参加过多个国家、省、校级的比赛,主要研究方向为智能控制。

秦明明,西安文理学院机械设计制造及其自动化专业和电子信息工程学生,参加过多个国家、省、校级的比赛,主要研究方向为智能控制。

柳理定,西安文理学院机械设计制造及其自动化专业和电子信息工程学生,参加过多个国家、省、校级的比赛,主要研究方向为智能控制。

代超,西安文理学院机械设计制造及其自动化专业和电子信息工程学生,参加过多个国家、省、校级的比赛,主要研究方向为智能控制。

指导教师:李国柱,男,研究方向为微机控制、智能控制。

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2.3显示模块
显示模块采用12个8×8点阵构成LED显示屏。

点阵内部结构及外形均为8×8点阵,共由64个发光二极管构成,且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上,当某一行置高电平,且对应的一列置低电平,相应的二极管就亮。

在89C52单片机控制下,由锁存器74LS595进行列选,译码器74HC154进行行选。

图4驱动模块电气原理图
其电路如图5所示。

图5显示模块电气原理图
2.4语音模块
该模块是以数码语音芯片ISD1760[5-6]为核心的一套智能语音录放系统。

设其采样率为8kHz,一共能播放60秒的语音,共分为480个地址,每个地址最小语音长度为125毫秒,因此如果知道单个语音的长度,无编程器时也可推断每个语音所占的地址长度。

语音模块原理图如图6所示。

图6语音模块原理图
3系统软件设计
该软件设计是在CodeWarrior IDE及Keil C51环境下对系统功能进行开发。

首先依据硬件电路对各模块进行编程,并单独测试后,进行整体集调,分析系统程序,并对其进行测试、修正,最终形成稳定成熟的软件系统。

系统的软件程序流程如图7所示。

其主控单片机MC9S12检测是否有送餐指令即遥控编码,有送餐指令则进行解码,否则返回继续等待。

当解码数不为0时则启动机器人,否则返回继续等待。

判断行进过程中是否有可移动障碍,有障碍则停车等待,同时语音提示“请您让路”,否则继续循迹前进。

当机器人检测出到达指定的餐桌后,停止2秒后,转动餐盘90°,同时语音提示顾客取走所需饮食,否则继续循迹前进。

等待顾客取餐后,保持2秒后餐盘归位,机器人自动判障、循迹、返回原点,否则语音停车提示。

图7控制系统的软件程序流程图
其辅助51单片机主要负责检测红外编码器是否传来数据,如果传来数据则对其进行解码,并把解出来的餐桌码通过点阵显示。

4结论
通过不懈的努力,智能餐厅服务系统机器人模型通过了各种测试。

从测试效果来看,该机器人能够稳定工作并实现了智能化服务。

在2013年陕西省挑战杯比赛中,该作品获得了三等奖,图8为参赛时的样机。

图8送餐机器人测试样机
随着科技的进步社会的发展,人们生活水平不断提升,智能化服务机器人越来越受到人们的关注。

餐厅服务机器人的研发具有广阔的市
场和重要的研究意义,符合当今人们对生活智能化的要求。

[1]马浩.未来智能餐厅建设研究[J].科技信息,2012(20):257-258.
[2]李晨,宓超.基于飞思卡尔单片机MC9S12XS128的智能车设计[J].上海海事
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[责任编辑:曹明明] 58
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