智能送餐机器人的研究与设计

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1、智能送餐机器人的研究与设计胡昊范源李党娟闫松林西安工业大学光电工程学院摘要：无线点餐器可以随时为顾客点餐，节省了许多人力物力，优化了业务流程、提高了效率、为客户也提供更好的服务。本项目依据自动循迹小车的控制原理，通过在室内铺设磁轨道或者深色轨道，以光电探测的方法，进行自主寻迹;设计传动机构，能够负重50kg并实现传动功能;配合送餐控制系统，实现按照预定坐标点实现按轨迹传送的基本功能。关键词：无线点餐器;循迹小车;光屯探测;基金：国家大学生创新创业训练计划项冃(No.201610702013)0引言随着就餐人数的增多，传统餐

2、饮行业单纯依靠人工手段来手写点菜、记账、存在着写错菜单、难计算、难更改、效率低等种种的劣势，这就促使无线点餐器的产生［1-3］。无线点餐器可以随时为顾客点餐，节省了许多人力物力，优化了业务流程、提高了效率、为客户也提供更好的服务，实现企业价值最大化同时又使成木最低化［4-6］°因此，实现餐厅点菜的自动化是十分有价值有意义的。循迹机器人是一种能够自动按照给定的路线(通常是釆用不同颜色或者其他信号标记来引导)进行移动的机器人，它是一个运用传感器、信号处理、电机驱动及自动控制等技术來实现路面探测、障碍检测、信息反馈和白动行驶的技

3、术综合体［7-13］。循迹机器人在军事、民用和科学研究等方面已获得了广泛的应用。例如自动化生产线的物料陪送机器人，医院的机器人护士，商场的导游机器人等［14,15］。该项目的成果，具有很好的市场前景，随着该机器人的推出，也有望能够帮助使用单位吸引顾客、降低失误、提高服务和管理效率，降低用人成本等功效。因此，机器人送餐系统的设计具有非常广阔的应用前景和开发价值［16-18］o1无线通信与送餐路径规划1.1无线通信的确定基于无线发射电路的设计，将菜谱的指令输入电路;当有相应的指令输入时，电路能够自动识别、保存。当顾客确认后，该

4、保存的指令通过无线发送。对无线传输模块的无线射频接发器有所要求，它的传输环境是在餐馆，周围有较多的环境干扰，并且要实现远距离双向传输，因此必须克服红外和蓝牙的传输缺陷，实现快速准确的命令传输。系统也必须具备显示当前传输命令和接受提示的功能。要实现自动行驶，智能小车需要配备各类传感器，小车不同时间的状态特征以及道路环境特征两类主要特征信号就是通过传感器获得的。系统应该实现LED数码管显示，声光报警，实现指令数据远距离传送。如图1发送结构框图和图2接收结构框图所示，本次设计的NRF无线模块采用的是以51单片机为主控制器，发送接

5、收分别使用NRF24L01作为通讯模块，利用四个不同的按键实现不同的传输指令，通过LED灯的亮灭判断数据传输的状态，使用一位数码管显示不同命令。图1发送结构框图下载原图图2接收结构框图下载原图1.2寻址方案的确定本文采用的寻址方式主侧重是在路径已知的情况下利用检测技术、模糊控制算法,模板模型法，通过检测路径息，把信息反馈给处理器然后控制机器人使用模糊控制算法进行正确的进行寻址。具体功能为:按照一定的路线行走。在行进的过程当屮地板上有纵横交错的黑线做引导，行进的过程屮机器人可以自主的避障，并掉头返回到另一条路径，并通过黑线来

6、判断是否达到指定置。1.2.1寻线原理机器人在路径行驶中对自己的定位是通过传感器在黑线中的位置检测的信息获得的，如图3中所示，在机器人行驶的过程中，机器人需要按照轨迹修正行驶,当机器人完全偏离轨道的时候，就不可以到达预定的目标点了，这就需要机器人随时的进行进行检查路面信息，并进一步地进行误差修正;机器人是不可能一直沿着直线行走，如果遇到弯道，传感器检测到，这个时候单片机向电机发岀指令，机器人就会改变行驶的路径，进行下一条的路径行走。图3寻线状态图下载原图1.2.2检测信号处理当传感器检测到的信号与机器人所处位置后，状态执行

7、关系如表1所示。表1小车行驶状态下载原表2送餐机器人底盘结构设计由于送餐机器人需要在自动行驶的同时，完成餐盘的传递，所以对其结构稳定性能要求较高。使其在送餐的时候精确循迹的同时不能出现剧烈的抖动。本次设计釆用等比缩小模型对其运动控制规律和控制效果进行研究。木次机器人底盘模型为轮式模型，因为轮式移动机器人相对双足式移动机器人而言控制简单、平稳性好、行驶速度也更快，相对履带式机器人噪咅更小。此外轮式结构较为简单，方便拆卸与安装也便于维护和修理。对于底盘模型的车轮布局常见的有两种。分别为三轮布局与四轮布局。本次设计采用三轮布局的

8、布局方式。驱动方式为前轮双减速直流电机驱动。可采用控制电流的方式控制两直流电机的转向和转速，从而控制机器人的转向。后轮为采用唯一万向轮，可根据前轮运动方式灵敏改变运动方向。此方式驱动动力足，相对于舵机控制转向方式结构更为简单，反应更加灵敏迅速。同时机器人抖动更小。该底盘可以实现机器人的灵活转向，为机器人