送餐机器人概要

送餐机器人研究报告班级:计算机 4班学号:

姓名:薛飞

送餐机器人研究报告

随着科技的进步, 我们的生活也在不断的发生着变化, 从以前的只能人工的完成一些笨重而且危险的活,到现在的有啥笨重危险的活就交给机器人去完成, 所以现在的我们越来越需要机器人的存在了, 到了 19世纪 70年代就已经有很多的微型机器人, 它们能完成一些基本的动作, 到了现在的智能系统的出现, 机器人也变得智能化了, 尤其的最近几年出现的叫做送餐机器人的研究成功, 更是把人类带上了一个新的台阶。

目前国内的研究程度来看, 送餐机器人有很好的发展空间。现在群众的生活水平上来了, 对于物质的需求更加的大, 以前我们群众主要在意的是吃不吃的饱, 现在我们的群众在意的都是是否能吃的好,还有就是怎么能使经济效益最大化, 有了这个送餐机器人是给那些饭馆最大的福音, 他们不仅没有痛苦感, 而且还不会产生情绪化, 对于餐馆又好管理又好收拾。送餐就气人具有自动送餐、空盘回收、菜品介绍、自动充电等实用功能,集成了移动机器人、多传感器信息融合与导航和多模态人机交换等技术,能够代替或者部分代替餐厅服务员为顾客服务, 能够减少服务人员数量, 提升餐厅的品牌形象, 具有较高的经济价值, 所以送餐机器人以后的研究方向会更与餐厅相融合, 送餐机器人的功能主要有以下的几种 1. 有运动功能,他能在指定的区域中行走,到达用户指定的位置,并根据周围的信息躲避障碍,同时也可以通过遥控器控制其行走。 2. 机器人可以在工作人员的操作下进行餐厅地图创建与编辑, 设置一系列的餐桌目标点。在每次进入工作模式时,机器人就可以知道当前的位置,并可以自主导航运动到目标位置上。 3. 机器人具有语音输出功能,可以介绍菜品,提示顾客取餐。 4. 可以使用智能手机 /平板电脑对机器人直接进行运动、语音控制, 也可以通过下达一系列预置指令, 让机器人自动完成某项复杂任务。 5. 机器人具有电量检测功能, 当电量低于设定值时,可以自己走到充电站的位置进行充电。 6. 当客人点完餐后,机器人可以走到取餐处, 由工作人员将菜品放到机器人的托盘上, 并通

过遥控设备输入所属桌次(或包厢和确认信息。机器人移动至该餐桌旁,语音提示顾客自取或者等服务员将菜以及饮料端至座上。当菜品或饮料取走后, 机器人语音提示顾客或服务员触碰相关返回按钮, 机器人将根据电量以及任务安排自行返回等待点或充电站。机器人的主要特色在于:机器人外观前沿时尚, 可以提升餐厅的高科技形象, 并能够吸引客源。 2、采用基于激光传感器轮廓匹配的定位导航算法,不需要在餐厅地面贴导航条,破坏环境的和谐性。

本机器人是以有机玻璃为车架, 以 H8/3672单片机为控制心。加以直流电机、红外传感器和电源电路以及其他电路构成。系统由 H8/3672通过 !O 口输出信号控制驱动芯片 LMD18200来控制机器人的驱动电机。主要是通过控制驱动电机的电流输入情况来控制机器人的前进、后退以及转向。寻迹由 LTHl550— 01的红外传感器完成。机器人的升降系统由单片机设定程序来控制步进电机实现。在行进路线中设定。” T ” 型点作为目的点。抵达目的点通过控制器来控制起落架的升降.另外。本系统采用了日立的 H8系列 MCU 作为控制芯片(H8/3672. 其特点是在重新

装载程序方面, 比一般单片机灵活且更适合本系统。本系统的主要功能便是依靠寻迹来实现。而所谓寻迹, 是指小车在深色地板上寻白线行走。通常采取的方法是红外探测法。红外探测法, 即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光, 当红外光遇到深色

板时会被地板吸收, 小车上的接收管接收不到红外光; 如果遇到白线则红外光产生漫反射, 小车上的接收管接收到红光并产生信号。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定白线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限。一般最大不应超过 1 5cm。根据具体要求在本系统中选用的红外探测器的探测距离最大为 3cm 。 1. 红外探头的选择 : 在此选用的是型号 LTHl550— 01的反射式红外发射接收器,即红外探头。因其为分立元件。所以设计起来相对比较简单,而且灵敏度较高,其外型如图 4所示,一共有四个引脚,一边为发光管,一边为接收管。 2. 红外探头的安装排列 :本系统八个红外探头均安装于机器人的底盘处用于控制机器人行进的路线并对其行走进行必要的纠错以防止机器人偏离预定的路线, 其中, 靠近万向轮的四个红外探头在机器人向餐桌行进时工作。其余四个红外探头则在机

器人从餐桌返回出发点时工作。另外, 靠近两个驱动轮的四个红外探头分别对终点信号进行采集以返回信号给 MCU 以控制电机停止。 3. 整体白线布置:在餐厅的地面上铺上白色的条状路, 然后机器人会根据要到达的地方计算出要走的线路。 4. 红外寻线的调试 :对红外探头的调试基本上是整个系统中最关键的一环。如果红外传感部分出了问题。即使出现的问题很小很细微, 都会对整个轮式移动送餐机器人造成不必要的误差。首先是八个红外探头的分工问题, 应该由哪些红外探头负责寻白线, 哪些负责判断节点。最终决定在前进了返回时各使用四个红外探头. 寻白线时只有两个红外探头工作。但是, 在调试过程中出现了脱离白线的问题。而且当转弯角度太大时机器人会出现死机现象。于是, 在经过多次实验后。对红外探头间的距离多次进行调整后。机器人的灵敏度得到很大的提高,然后再对电机的速度进行调整和控制,机器人不再出现脱离白线的现象。其次是红外探头对信号的采集问题。一般的红外探头在应用中只产生高电平和低电平两种情况, 这样当光线不足或者有客观因素影响时会出现不必要的方向调整。这样也会加重 MCU 的负担和电机的运转。于是,在设计过程中,一开始采用了 CD4051对八个红外探头的信号进行采集, 让其产生一个介于 0~255之间的值返回给 MCU , 这样就可产生一个环境值. 就可以更灵活地判断出是否应该让 MCU 发出改变方向的命令。最后是红外探头增多的时候。会出现一个优先级的问题, 红外探头越多, 返回给 MCU 的信号便越多。而 MCU 往往并不是非常智能化, 它会根据程序对每个信号都做出反应,所以红外探头的数量多并不是好事,反而是一个累赘。一开始调试时我们让八个探头都同时工作. MCU 经常会出现ff ‘ -Jclr 的现象,经过多次的调试。我们让机器人在前进和返回的过程中各使用四个红外探头. 其中两个用来寻白线, 另外两个用来判断节点。这样做的好处显而易见, 首先是减少了输入的信号,让 MCU 减少了负担,其次是在前进和返回各使用四个红外探头, 会使整个传感系统更智能更灵活, 而且红外探头不会出现功能上和应用上的重复使用,使编程更加方便快捷。最后,也是最重要的,就是机器人的运动,我们将采用 12V 蓄电池供电,电机的驱动我们选择了

LMD18200芯片来代替以往的自制的驱动电路, 在本设计中采用的是由 MINEBER 公司生产的 23KM — K714-P2这一型号的步进电机。