智能打饭机器人

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1、智能打饭机器人设计（胡伟健，信息学院11级计算机科学与技术4班，201130740407）摘要：作为学生，在饭堂里打饭司空见惯，但打饭时总会遇到这么些麻烦，如打的饭不均，工作人员失误多打了钱，打饭时速度很慢，工作人员态度不好，排了很久却被告知没饭菜了……面对这么多问题，智能打饭机器人都能帮你解决。试想，如果在食堂里出现了这么一款能交流的机器人，那么将会是怎样的一番景象呢？面对这样热情为你服务的机器人，你自然会倍感温馨。而且这不仅解决了劳动力问题，也将使得食堂变得更加有趣。关键字：智能、红外线、识别系统、机械手引言：现今社会，随着中国经济的飞速发展，国人的生活

2、水平不断提升，但同时不可忽视的是中国的人力成本也在不断上升，劳动成本上升的问题的确是对中国经济的一个巨大考验，但也正因为如此，机械由于具有工作时间长、工作效率高、可靠性强等诸多特点，正越来越受到重视。更重要的是，从长远来看，其所需成本远远低于人力资本，且在工作过程中不会出现任何的纠纷问题，大大受到企业家的青睐。在这样一个大的背景下，大学里的智能打饭机器人就有了广阔的发展前景，它不仅能解决校园里食堂高昂的雇人成本，而且大大提高了效率。另外，它还能真正做到公平对待，能非常有礼貌地对待它的每一个客人。更重要的一点，它绝对卫生可靠，再加上情趣的外观设计，诱惑潜力将非

3、常巨大。因此，智能打饭机器人的设计不失为一次难得的机遇。总体原理：该智能打饭机器人采用高灵敏度红外线感应装置，加上微型智能分析系统，能准确识别声音信息及快速对上千种手势做出反应，里面内置的智能系统使得此机器人也有简单的交流能力；手臂动力利用液压驱动，不仅速度快，而且精度相当高，节点采用特殊滚轮结构，灵活度非常高，能自由旋转；滑板利用类似磁悬浮列车原理，摩擦很小，速度极快；机身本身携带小型灭菌器，利用高温对细菌的杀伤作用，保证厨具卫生干净。下图为机器人的简化示意图。功能介绍：该智能打饭机器人能智能识别手势，对客人的手势（在指定范围内）快速做出反应，还支持语音识

4、别，对于客人的问题礼貌且幽默回应；打完饭自动计算价格，提示客人付钱；检测到饭菜即将用完以及根据排队队伍的人数，则会提示厨房的师傅制作饭菜的分量，最大限度保证饭菜的合理利用，减少浪费；机身自带的灭菌器时刻工作，保证环境的干净整洁以及食品的安全无菌。功能实现：1、红外线装置红外线具有反射，折射，散射、干涉、吸收等特性，任何物质，只要他本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线，利用这个原理制成的红外线传感器将测量到的手势信息及其他有用信息输送给机器人的大脑——智能分析系统，由系统分析处理做出下一步指示。此传感器精度高，稳定性强，重复性好，抗干扰能力强，质

5、量轻，与智能分析系统相辅相承。右图为红外线装置引用图。2、智能分析系统（包括语音接收与播放，手势扫描识别）此微型系统乃是整个机器人的最核心部分，担任着语音识别、手势识别、智能控制等多种功能，其内部采用最先进的语音识别系统，能对声音进行判断并做出恰当反应；手势识别利用模型参数空间的轨迹或点分类到该空间里某个子集的过程，对各种手势与系统中的手势库进行手势数据匹配，对手势做出精准的判断。而手势识别技术综合采用模板匹配法的简单、利用人工神经网络的原理，再汲取比较流行隐马尔可夫模型，使得手势识别更加高效快捷；根据对剩余饭菜量及排队人数的统计分析，高速处理后将结论转化为

6、声音信息传递给厨房师傅。（概念引用：模板匹配法是一种最简单的识别技术，它将输入手势的特征点与各种标准手势的特征点进行匹配，通过测量两者之间的相似度来完成识别的任务；人工神经网络是通过把大量的简单处理单元即神经元广泛地连接起来构成一种复杂的信息处理网络；隐马尔可夫模型已成地用于连续的语音识别、手写体识别等领域，是目前动态识别领域的主流方法，用HMM来模型化手势语的语形，使得处理手势行为的高度随机性成为可能。）3、机械手机械手主要由起固定支撑作用的机架、机械臂和爪三部分组成。驱动第一肩关节的运动有2根肌肉（形象化称谓，实为可伸缩的机械钢臂，下同）组成，机架臂有4

7、根肌肉组成，大臂上安装有4根肌肉，小臂上安装有4根肌肉。机械手能够实现4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由肌肉来实现。最前端的爪抓取物品（此处为抓取勺子），通过驱动实现各自关节的转动，使手臂能在空间上灵活自由运动，根据合理的控制，最终实现机械手打饭的动作要求。机械臂形象参考图（引用图）1、液压驱动气体虽然便捷，但由于分子间距离过大，容易被压缩，造成精度不高，而液体具有难以被挤压的特性，利用此特性能实现打饭时对机械臂的精准控制。液压驱动主要用于机械臂的驱动，其原理图如下5、电源部分机器的有效稳定高效除与自身的良好设计有关外，采用一个好的电源也是非常重要

8、的，它是机器能完成所有工作的前提和保证。因此，此机器