送餐机器人的设计与研究
一种基于电磁导航的餐饮服务机器人的设计
一种基于电磁导航的餐饮服务机器人的设计赵红停;郭秩华;张天鹏;李正斌【摘要】以餐饮服务机器人为研究对象,提出了一种基于电磁导航的服务机器人设计方法.该服务机器人以电磁导航为寻迹方式,以STM32微控制器为控制核心,配以RFID餐位识别、人机交互、红外避障、直流电机控制、电源等模块,具有迎宾、点餐、送餐、人机交互等服务功能,可广泛应用于智能餐厅服务系统.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2017(000)024【总页数】3页(P22-23,26)【关键词】餐饮服务机器人;电磁导航;STM32;红外避障【作者】赵红停;郭秩华;张天鹏;李正斌【作者单位】安阳工学院电子信息与电气工程学院;安阳工学院电子信息与电气工程学院;安阳工学院电子信息与电气工程学院;安阳工学院电子信息与电气工程学院【正文语种】中文0 引言随着社会经济的发展和科学技术的进步，服务机器人作为机器人家族中的一员，在家庭服务、餐饮服务、医疗、康复训练、教育娱乐等领域应用日益广泛。
在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中，明确指出将服务机器人作为未来优先发展的战略高技术，并提出“以服务机器人应用需求为重点，研究设计方法、制造工艺、智能控制和应用系统集成等共性基础技术”。
餐饮服务机器人作为智能化餐厅的服务员，具有自动寻迹、自动避障、语音交互、点餐、送餐等功能，在智能化餐厅领域具有较高的应用价值[1-2]。
1 总体结构设计电磁导航餐饮服务机器人的总体结构采用模块化设计思想，将整个系统分为微处理器模块、电磁导航模块、红外避障模块、餐位识别模块、运动控制模块、人机交互模块和电源模块等[3]，其总体结构如图1所示。
图1 电磁导航餐饮服务机器人的总体结构微处理器模块以32位微处理器STM 32F103RCT6为核心，STM-32F103RCT6的最高工作频率为72 MHz，内部集成64KB的RAM、256 KB的FLASH ROM、16通道12位ADC、2通道12位DAC、3个16位通用定时器、16路PWM输出，支持I2C、SPI、USART等多种通信接口[4]，在系统中主要起数据采集与处理、参数设置、通信控制等作用。
餐厅服务机器人的引导探索
遍工作过程 ，机 器人即可一模 一样的不断循环学来的操作 。 目前 国际上 商品化 、实用化 的机器 人商品都属 于这 一类 。第 二代 机器人属于智能机器人 。它具有感知环境 的能力 ，它配 备了多种传感 器，通过它们 了解 １ 二
作环境 ，通过 复杂 的逻 辑思维，判断决策 ，在工作环境 中独立完成操作 。第三代机器人 是未 来机 器人，未来 机器人几乎可 以替代人类 的所有行 为，甚至是研发新产品，开拓新 的应用领域等 。
王雁 平 倪 皓 琦 杨 振 宏
一
、
研究背景 机器人有 多种形式 ，可 以从 多个 角度 给机 器人分类 ；从机器人 的发展经历来看 ，从低级 到高级分为 代
机器 人。第一代机 器人主要是指只能 以 “ 示教一再现 ”方式从事 工作 的工业机 器人。示教内容包括机器人操 作机构 的运行 轨迹 、作业条件、作业顺序等 。示教方式是操作员 “ 手把手 ”地直接 做，或是通过操作台演示
餐厅服务机器人还应定义 为第一代机器人 ，它是一种移动式服务 的机器人 ，具有一 定的学刿能力 ，同时 一
也借 助 一 部 分传 感 器 识 别 工 作 环 境 ， 具 有 一 定 的独 立 工 作 能 力 。它 主 要 用 于餐 厅或 家政 服 务 ， 可 以用 来 完 成
迎宾 、引导客人、点餐、厅内送餐等服务项 目。 餐厅服务机器人 的设计面 临三方面 问题需要解 决：如何引导镤厅服务机器人到达指 定Ｊ 位 、如何让餐 厅 二 服务机器人行走指 定路 线、如何使餐厅服务机器人平稳取走和平稳放下 。其 中能够将机 器人 精确 的引导到指 定 的工作位置是实现 移动服务机器人关键的技术环节。
器和简单的算 法使服务机器人能够获得较高精度的当前位置数据 ， 引导到达工作位置 。 文章洋细介绍了该
智能送餐机器人m
时代的更新换代不断加快，我们也要不断更新我们的知识和设备了。
无论什么东西，都有它的使用年限的限制。
智能送餐机器人也不例外。
相信大家在购买智能送餐机器人之后，都想要让自己的产品能够使用的时间更长，寿命更长。
小编今天结合自己的经验和客户的反馈，与大家一同探讨一下智能送餐机器人。
智能送餐机器人具有自动送餐、自主充电、自主导航、避让等实用功能，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。
kt02
智能送餐机器人产品特点
外观前卫时尚，极大提升餐厅的高科技形象，制造品牌效应，吸引更多客户；
减轻餐厅服务员劳动强度，增大餐厅非就餐高峰期客流量，合理调配餐厅资源；
记忆餐厅环境，学习送餐路径，具有极强的环境适应性，无需导航条，不破坏环境和谐性，特别适合高档餐厅、售楼处、高级会客室使用。
智能送餐机器人参数。
智能物料搬运机器人的设计与研究
智能物料搬运机器人的设计与研究一、综述随着科技的飞速发展，智能物料搬运机器人在工业生产中的应用越来越广泛。
智能物料搬运机器人是一种能够自动完成物料搬运任务的机器人，它可以根据预先设定的路径和目标点，实现对物料的精确搬运。
本文将对智能物料搬运机器人的设计与研究进行综述，以期为相关领域的研究者提供一些有益的参考。
智能物料搬运机器人的研究始于20世纪70年代，当时主要关注于机器人的运动学、动力学和控制技术。
随着计算机技术、传感器技术和人工智能技术的发展，智能物料搬运机器人的研究逐渐涉及到机器人视觉、路径规划、人机交互等多个方面。
目前智能物料搬运机器人已经广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等行业，大大提高了生产效率和产品质量。
在智能物料搬运机器人的设计中，首先要考虑的是机器人的运动学和动力学模型。
运动学模型主要描述机器人末端执行器的运动轨迹，而动力学模型则描述机器人关节的运动特性和力矩传递关系。
通过对运动学和动力学模型的建模，可以为机器人的运动控制提供理论依据。
其次要设计合适的路径规划算法，路径规划算法是智能物料搬运机器人的关键部分，它需要根据任务需求、环境信息和机器人性能等因素，为机器人规划出一条最优的搬运路径。
目前常用的路径规划算法有A算法、Dijkstra算法、遗传算法等。
这些算法在实际应用中都有各自的优缺点，因此需要根据具体情况选择合适的算法。
此外智能物料搬运机器人的人机交互也是一个重要的研究方向。
良好的人机交互可以提高操作人员的工作效率，降低操作难度。
目前常见的人机交互方式有触摸屏、语音识别、手势识别等。
通过这些交互方式，操作人员可以直接与机器人进行通信，实现对机器人的遥控和监控。
智能物料搬运机器人的安全性和可靠性也是研究的重要内容，由于智能物料搬运机器人在工业环境中的使用，其安全性和可靠性对于保证生产过程的顺利进行至关重要。
因此研究者需要考虑如何在保证安全的前提下，提高智能物料搬运机器人的可靠性和稳定性。
人形机器人 研究内容
人形机器人研究内容以人形机器人为研究内容的文章一、引言人形机器人作为一种人工智能技术的应用，近年来越来越受到关注。
它不仅具备人类的外貌和动作特征，还能够模拟人类的思维和情感。
本文将从人形机器人的定义、研究方向、应用领域等方面进行探讨。
二、人形机器人的定义人形机器人是一种通过模仿人类外貌和动作特征，实现人机交互的智能机器人。
它可以具备语音、视觉、触觉等多种感知能力，并能够模拟人类的表情、动作和语言。
三、人形机器人的研究方向1. 机械设计：人形机器人的机械设计是其研究的基础。
机械结构需要考虑到机器人的人形外貌和动作特征，同时要保证机器人的稳定性和灵活性。
2. 感知与认知：人形机器人需要具备感知和认知能力，包括视觉、听觉、触觉等。
通过这些能力，机器人可以感知周围环境，并做出相应的反应。
3. 控制与决策：人形机器人的控制与决策是其智能化的核心。
通过先进的控制算法和决策模型，机器人可以做出自主的决策，并执行相应的动作。
4. 人机交互：人形机器人的最终目标是与人类进行有效的交互。
因此，研究人机交互技术是人形机器人研究的重要方向之一。
四、人形机器人的应用领域1. 陪伴与照料：人形机器人可以作为陪伴和照料老人、儿童等特殊群体的机器助手。
它们可以提供日常生活的帮助，如照料、陪伴、提醒等。
2. 教育与娱乐：人形机器人可以应用于教育和娱乐领域。
它们可以作为教育机器人，辅助教师进行教学，提供个性化的学习支持。
同时，它们也可以作为娱乐机器人，与用户进行互动游戏、表演等活动。
3. 工业与服务：人形机器人可以应用于工业和服务领域。
它们可以代替人类从事危险、重复性的工作，提高工作效率和安全性。
同时，它们也可以作为服务机器人，为顾客提供导航、咨询、送餐等服务。
4. 医疗与康复：人形机器人可以应用于医疗和康复领域。
它们可以提供康复训练、陪伴疗法等服务，帮助患者恢复身体功能和心理健康。
五、人形机器人的挑战与展望尽管人形机器人在各个领域都有广阔的应用前景，但仍然存在许多挑战。
基于STM32的无人化送餐小车设计
基于STM32的无人化送餐小车设计
陈国泰;饶德明;许扬;刘依萍
【期刊名称】《福建技术师范学院学报》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】无人化送餐小车由小车、人机交互系统组成,两部分均能通过WiFi模块联网物联网平台并通过MQTT协议上传数据,通过微信小程序可以实时查看小车运行信息.其中,小车采用STM32为主控芯片,系统中K210视觉模块用于识别数字,OPENMV视觉模块用于巡线,小车系统通过PID算法控制车轮电机的运转.经过测试,小车运行状况稳定,所设计的人机交互系统能够正常显示和交互,云平台能通过所上传数据实时反馈到终端,实现远程调用云数据并显示在手机、电脑等设备屏幕上.
【总页数】9页(P1-9)
【作者】陈国泰;饶德明;许扬;刘依萍
【作者单位】福建技术师范学院电子与机械工程学院;福建技术师范学院无损检测技术福建省高等学校重点实验室;福建技术师范学院现代设施农业福建省高等学校工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP272
【相关文献】
1.基于STM32的示教型送餐机器人的设计
2.基于STM32的智能变速无碳小车设计
3.基于STM32的智能送餐小车的设计与实现
4.基于STM32的送餐机器人设计
5.基于机器视觉的智能送餐小车设计
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餐厅智能送餐机器人全面介绍
餐厅智能送餐机器人全面介绍餐厅智能送餐机器人具体工作流程如下，以凯博智能机器人为例：客人落座→使用桌面呼叫器呼叫服务员→机器人自动前去点餐（在机器人不够用的情况下也可以由领班安排人工去点餐）→客户在机器人胸前的PAD上自助点餐→确定后PAD上出现微信支付和支付宝支付的二维码，客人扫码支付后机器人离开（如客人不能扫码支付也可以呼叫服务员人工支付）→厨房POS机打印菜品分单→菜炒好后传菜口人工划菜并放到机器人餐盘上→机器人自动送餐到指定桌前并提示客人端菜→机器人回到传菜口待命（具体流程还可以根据客户的实际需要调整）1) 具体硬件建设如下：i. 收银台设1台电脑，用于辅助点单及结账，并配备1台打印机用于打印结账单；ii. 机器人配2台安卓平板电脑，服务员配4台无线点菜宝，用于录单；iii. 厨房出品处共设2台POS打印机，用于打印菜品分单；iv. 办公室设1台电脑，用于管理（可选）v. 硬件总表收银台收银电脑1台收银台打印机1台安卓平板电脑2台厨房出品打印机、收银台打印机3台无线点菜宝4台无线基站1台办公室管理电脑1台交换机1台桌面型服务呼叫器N台呼叫软件1套餐厅智能送餐机器人技术简介：智能送餐机器人利用光电感应避障技术，在保证运行安全的同时通过定位系统达到服务精准，集成流程使用与各种类目的数据管理及系统管理。
使用独特的开发软硬件技术，磁条导航，集成点餐、语音、娱乐、送餐、等等广东南方职业培训学院（南方IT学院）立足珠海19年，占地面积100多亩是珠三角乃至全国最具规模的高层次IT人才培养学院，目前拥有专业“双师型”师资团队百余名，学院始终坚持以“打造核心竞争力，培育现代职业人”为办学宗旨，“以市场为需求，以就业为导向”的办学方向，专业专注于高端、精品IT人才培养、校企合作、产学研发等。
目前开设覆盖IT行业主流(Java软件工程师、.net软件工程师、互联网运营、云计算大数据、Web前端、Android，IOS)和无人机开发与应用、机器人开发与应用等专业及课程。
2024年创新创业项目计划书餐厅机器人
[标题] 2024年创新创业项目计划书：餐厅机器人[摘要]本计划书旨在为2024年创新创业项目提供详细指导，专注于开发和推广餐厅机器人。
随着科技的进步和消费者对服务质量要求的提高，餐饮业正面临着前所未有的变革。
本项目将通过设计一款高效、智能、安全的餐厅机器人，为餐饮服务带来革命性的变化，提升顾客体验，降低运营成本，并推动行业智能化发展。
[项目背景]餐饮业是服务行业的重要组成部分，其市场规模庞大且持续增长。
然而，劳动力成本上升、服务效率低下以及食品安全等问题日益突出。
同时，随着人工智能和机器人技术的快速发展，引入自动化解决方案已成为餐饮业转型升级的重要趋势。
餐厅机器人的应用不仅能够解决上述问题，还能为顾客带来新颖、有趣的体验，提升品牌竞争力。
[市场分析]目前，餐饮机器人市场正处于快速发展阶段，预计到2024年，全球市场规模将达到XX亿美元。
特别是在中式餐饮领域，机器人技术的应用还相对较少，市场潜力巨大。
本项目将针对中式餐饮的特点，开发适用于不同场景的餐厅机器人，满足多样化的市场需求。
[产品介绍]餐厅机器人将是一款集成了人工智能、机器学习、计算机视觉和自动控制等多项技术的智能设备。
它将具备以下功能：1.自主导航：利用激光雷达和超声波传感器实现自主路径规划，确保在复杂环境中安全、高效地移动。
2.智能点餐：配备高清触摸屏和语音识别系统，顾客可以通过触摸或语音方式点餐，机器人将自动记录订单。
3.高效送餐：通过精准的机械臂控制，机器人能够快速、准确地将食物送达顾客桌前。
4.食品安全：机器人内部设计有食品级材料制成的餐盘托盘，确保食物安全卫生。
5.交互娱乐：机器人将配备智能交互系统，能够与顾客进行趣味互动，提升就餐体验。
[技术研发计划]为确保项目的顺利进行，我们将分阶段进行技术研发：1.概念设计阶段：确定产品功能和外观设计，完成技术可行性研究。
2.原型开发阶段：构建产品原型，进行硬件选型和软件开发。
3.测试改进阶段：对原型进行严格测试，收集反馈，不断优化设计。
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1 送餐机器人机械结构的设计
应用仿生学原理，模仿人体结构及功能，送餐机器人机械结构划分为头部、躯干、手臂、下肢几部分。
通过对人体的关节的观察可以发现，人体的构型为单自由度运动副，2、3自由度并联运动副相串联的混联构型。
送餐机器人工作过程中需要完成移动、摆盘、观察分析周围环境等动作，因此可以有针对性地简化人体结构，简化机器人下肢结构、腰部结构、颈部结构、手臂结构，降低机器人结构的复杂性，降低控制难度。
■1.1 头部结构
作为仿人型结构，送餐机器人头部应模仿人体头部设计“眼睛”、“耳朵”、“嘴巴”完成视觉检测、声音检测、声音输出的功能。
三种机构通过传感器接收信号，传递到中央计算机完成分析处理，将信息再反馈到执行机构完成运动，“眼睛”、“嘴巴”不仅需要预留传感器的安装位置，为了提高拟人性、扩大检测范围，还需要实现一定的拟人化运动。
眼睛转动机构：人体的眼球的上下运动、左右运动是同时、同向进行的，可采用电机驱动连杆机构的原理进行设计如图1所示。
机构通过电机驱动曲柄，连杆机构传动，最终驱动眼睛转动。
两个电机不同的工作状态的组合可以实现不同的转动方式。
图1 眼睛连杆机构
嘴巴采用曲柄滑块机构，通过
电机驱动1杆旋转，传动到滑块
上升、下降驱动嘴巴下嘴唇张合。
机器人头部与身体连接部分
参考人体结构，发现具有前后摆
动、左右摆动、旋转三个自由度。
采用万向节与主轴的结合即可，
电机驱动主轴实现旋转，万向节
作为中间构件实现前后摆动和左
右摆动。
■1.2 躯干结构
躯干和下肢是人体的主要支撑部分，送餐机器人不需要在过于复杂的地形上工作，且完全仿照人体设计，控制难度太大，因此对机器人机构进行简化。
人体腰部具有两个自由度，旋转、前后摆动。
两个自由度分别实现了转向和改变高度两个功能。
人体的腿部结构则以具有更为复杂的结构，实现那人体的移动。
因此可以将腿部简化为带有轮子的底盘，在底盘与机器人主体之间增加液压结构实现机器人主体的升降。
底盘与机器人主体通过主轴连接，电机驱动主轴实现机器人主体的旋转。
■1.3 手臂结构
送餐机器人手臂的设计参看人体手臂，具有七个自由度，肩部、肘部、腕部、大臂、小臂。
送餐机器人不需要实现如此复杂的运动，综合控制难度与功能必要性可以考虑圆
图2 嘴巴曲柄滑块机构
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信息工程
柱坐标型机械臂。
图3 机械臂结构示意图
升降机构与机器人主体连接，具有一个自由度实现机械
臂的竖直方向上升和下降。
旋转机构和伸缩机构实现水平方向旋转和伸缩功能，旋转装置具有两个自由度，为机械臂提供了更大的工作范围、更好的灵活性。
腕部是具有一个自由度的转动副，为了保证爪子时刻保持竖直向下防止餐品倾
洒，在腕部增加平衡仪。
2 送餐机器人控制系统的设计
控制部分主要由Arduino 单片机，超声波避障模块，
传感器模块，电机驱动模块，电机模块等组成。
厨师将菜品摆放在送餐机器人的托盘上以后，输入桌子编号后，送餐机器人即向指定桌子前运动。
待运动到指定位置后，由机器人身上的红外传感器确定所在位置对机器人位置进行负反馈调节，待位置精确后，启动机械臂摆盘装置。
菜品摆放完毕
后，进行复位，机器人返回厨房待命。
系统总体逻辑如图4所示。
图4 系统逻辑结构示意图
■2.1 运动过程的控制
机器人在送餐过程中按照系统中规划好的路线向餐桌
方向运动，为了防止机器人在运动过程中遇到障碍物，或者对人员造成伤害，系统增加了避障功能。
系统采用了HC-SR04超声波测距模块，可以实时测得机器人机身与障碍物之间的距离，并将其通过串口发送给Arduino 控制器，当距离小于安全数值时，Arduino 会出发内部中断，立即停止运动，并触发警报装置，提醒顾客注意安全并让开道路。
HC-SR04的有优秀的性能，能在较广的侦测范围内有很高
的侦测精度。
■2.2 摆盘过程的控制
机器人在运动到桌子边指定位置以后，开始执行摆盘动
作，根据预定程序，摆放到指定位置。
图5 超声波避障模块交互模型2.2.1 餐盘位置识别
在送餐机器人的托盘上增加两个定位点，即在托板上选
定点增加两个凸起，每个定位点加上一个压力传感器模块，采用定制的盘子，定制餐盘底部有凹陷，与托板上的定位点相配合。
压力传感器模块采用压力传感器外加HX711AD 模块，实现对托板的压力测试，通过AD 转换模块将托板上定位点处有无餐盘信息传送给Arduino 控制器，Arduino 通
过内置程序控制电机运动，完成餐盘的抓起。
2.2.2 餐盘的摆放
根据实验桌子的高度，将一个红外测距传感器模块添加
在送餐机器人相应高度上。
红外传感器模块实时监测机器人的机械臂距离桌子的高度，达到预设值后，机器人停止运动。
从而在爪子在抓起盘子后，在相应高度停下，根据预定的摆放位置，有序的摆放餐盘。
■2.3 驱动电机的控制
机器人工作过程中旋转、伸缩等功能的完成都依靠电机
的驱动，文章以机械臂工作过程中电机的控制原理为例进行说明。
机械臂包括了升降机构、旋转机构、伸缩机构、机械
爪四部分，一共五个电机。
2.3.1 升降装置电机的控制
升降功能的实现由一个高精度丝杠实现，因为丝杠的运
动具有高精度，大扭矩的特点，故采用了一个57BYG250B
步进电机安装在丝杠的顶部，电机旋转带动丝杠转动，从而控制机械臂在竖直方向的升降运动。
Arduino 通过TB6600
驱动器与步进电机相连接，控制步进电机的运动，其连接图如图6所示。
图6 Arduino——步进电机驱动器共阳极接法2.3.2 旋转装置和伸缩装置电机的控制
机械臂在夹取餐盘后，需要将餐盘放到桌子上。
该动作
40 | 电子制作 2018年6月
图7 Arduino 通过L298N 驱动芯片控制直流电机2.3.3 机械爪电机的控制
由于机械爪的抓取动作有大扭矩，高精度，低速度的特
点，故在这个动作上选用了一个高精度的减速电机——由DJI 公司生产的RM3510减速电机，控制机械爪的伸缩。
其减速箱比例为19:1，其在额定电压，不同转矩下对应的电机转速电流，输出功率及效率性能参数如图8所示。
图8 电机性能参数曲线
减速电机安装在机械爪的与电动推杆尾部的连接处，通
过齿轮组，控制机械爪的伸缩。
RM3510电机，配合820R 电调，通过CAN 总线与单片机进行通信。
CAN 总线节点
图9 Arduin 与CAN 总线通信流程图
■2.4 报警装置
报警装置以超声波避障模块为核心，当系统检测到与障
碍物安全低于一定数值时，触发警报装置，发出危险警报，告知周围的人来处理。
警报装置采用的是2个红色LED 灯和两个5V 有源蜂鸣器进行警报。
触发警报后，红色LED 会
进行闪烁，同时伴随扬声器发声。
3 结语
该装置实现了自动送餐、自动摆盘、人机交互的功能。
送餐机器人作为一种服务型机器人，安全性、便捷性是最重要的因素，因此提高产品智能化程度、提高工作环境舒适度是未来继续发展的第一要点。
参考文献
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自动化与仪表,2013,28(05):1-4.＊ [4]彭攀来,马娅婕,刘智旸.基于Arduino 的移动机器人控制系统设计[J].自动化与仪表,2016,31(03):1-4+16.＊ [5]王静.基于STC89C51单片机的智能送餐机器人的设计与开发[J].智库时代,2017(09):159+169.。