0011-智能機器人傳菜員總體方案設計及液壓端盤機械手的設計與制作【全套18張CAD圖+文獻翻譯+說明書】,全套18張CAD圖+文獻翻譯+說明書,智能,機器人,傳菜員,總體,整體,方案設計,液壓,機械手,設計,制作,全套,18,cad,文獻,翻譯,說明書,仿單 智能機器人傳菜員總體方案設計及液壓端盤機械手的設計與制作 1. 論文結構 1.1 總體結構的設想 論文的總體結構將做如下安排： 1.綜述目前國內外餐廳智能機器人傳菜員及相關智能服務機器人的基礎理論研究與應用研究狀況、餐廳智能服務機器人及相關智能服務機器人的機械結構、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)的研究狀況、市場上已投入運作的相關機器人其主要的控制方式。 2.分析餐廳能機器人傳菜員的工作環(huán)境及工作條件。做出總體方案設計及布局。 3.將機器人分為機械系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三大部分進行研究。并進行機械系統(tǒng)設計、檢測方法及傳感器的選擇、控制程序的編寫。 4.實物制作調試、實驗并分析。 5．根據理論及實驗分析，得出結論。 1.2 主要解決的問題 1．調整傳感器及控制方式，保證機器人在行走時的穩(wěn)定性，機器人在循跡行走時不偏離設定軌跡。 2.調整機器人在工作時機械手的工作方式，確保每次能找到、抓到盤子并將其送至餐桌。 3.機器人整體程序協(xié)調控制。 1．3 主要工作 1．主要完成系統(tǒng)總體方案圖的設計 2.主要完成該機器人液壓系統(tǒng)圖的設計，同時確定所需要的零件的品牌和型號。 3.主要完成三組傳感器安排和設計。 4.主要完成該機器人控制程序設計框圖，并輔助編制控制程序 5.主要完成根據設計圖紙監(jiān)控該機器人制造全過程。并實施裝配 6.主要完成對機器人/傳感器和控制程序進行運動調試。 7.負責總體安排參加的大賽全面協(xié)調工作。 2. 文獻綜述 2.1 智能餐廳服務機器人及其相關智能服務機器人技術的基礎理論與應用研究 在人民生活水平不斷提高、科技日新月異的時代，機器人將逐步走入人類的日常生活，與人類友好共處，是未來社會生活發(fā)展的必然趨勢。服務機器人系統(tǒng)技術不僅是智能機器人發(fā)展的前沿技術，也是引領人類未來生活新模式、培育機器人新產業(yè)革命的一種核心技術。 智能機器人領域起源歐美發(fā)達國家,自動化控制技術現在日本、德國、法國等發(fā)達國家領先于各個國家,但真正應用民用行業(yè)的還十分罕見,日本早期研制出一款類人型服務機器人,技術先進,但僅限于技術研發(fā),突破相關技術問題,實用性不強。智能服務機器人是在非結構環(huán)境下為人類提供必要服務的多種高技術集成的智能化裝備，研究設計方法、制造工藝、智能控制和應用系統(tǒng)集成等共性基礎技術。智能服務機器人技術集機械、電子、材料、計算機、傳感器、控制等多門學科于一體，是國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標志，目前國際智能服務機器人研究主要集中在德國、日本等國家，并成功將智能服務機器人應用于各個行業(yè)中，我國近些年在智能服務機器人研究方面也取得很多進展，很多機器人研發(fā)公司將研究重點轉向智能服務機器人開發(fā)。而作為餐廳這樣一個服務型行業(yè)，智能機器人以替代人工的勞動也顯得尤為重要。 餐廳服務機器人的研究主要依靠于機電一體化技術，將計算機控制、電機控制技術及機械有機構有機的配合起來，通過傳感技術實現形高精度、高可靠性、的智能服務，大多數機器人控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要依托于51單片機來控制。如北京工業(yè)大學的“輪式智能自主移動服務機器人”其主要工作原理是采用了圖像采集系統(tǒng)來對機器人周圍環(huán)境進行分析計算,進行導航。行走模式為輪式,上部為復雜的前后移動可動式機械結構。理論上存在可行性,實際運營中存在兩個最大的技術難點,由于上身復雜機械結構和大數據復雜的圖像運算都需要比較大量供電系統(tǒng),在實際服務過程中存在供電不足現象。第二由于其數據定位是給予圖像計算,因此其計算的反應速度將遠遠達不到現實要求的速度,實際服務過程中嚴重影響客戶的服務體驗。再例如深圳先進技術研究院的“一種餐廳服務機器人系統(tǒng)”此項系統(tǒng)設計包括了,控制模塊、行進模塊、交互模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊。各種電子模塊很多,但回避了一個機器人最基本的功能,就是機器人如何到達其所要到達的位置,如何定位機器人所在位置,及機器人在到達過程中遇到障礙,躲避后路線選擇的問題。 2.2 餐廳智能服務機器人的研究現狀 起初智能服務機器人的研究其控制模式都比較復雜，成本較高，不適用于實際生活，如北京工業(yè)大學的“輪式智能自主移動服務機器人”其主要工作原理是采用了圖像采集系統(tǒng)來對機器人周圍環(huán)境進行分析計算,進行導航。行走模式為輪式,上部為復雜的前后移動可動式機械結構。理論上存在可行性,實際運營中存在兩個最大的技術難點,由于上身復雜機械結構和大數據復雜的圖像運算都需要比較大量供電系統(tǒng),在實際服務過程中存在供電不足現象。第二由于其數據定位是給予圖像計算,因此其計算的反應速度將遠遠達不到現實要求的速度,實際服務過程中嚴重影響客戶的服務體驗。再例如深圳先進技術研究院的“一種餐廳服務機器人系統(tǒng)”此項系統(tǒng)設計包括了,控制模塊、行進模塊、交互模塊、感知模塊、執(zhí)行模塊。各種電子模塊很多,但回避了一個機器人最基本的功能,就是機器人如何到達其所要到達的位置,如何定位機器人所在位置,及機器人在到達過程中遇到障礙,躲避后路線選擇的問題。再如山東大陸科技有限公司設計的一款設置有控制器以及與控制器連接的動力裝置、驅動裝置、行走裝置、無線信號傳輸裝置和語音裝置的餐廳服務機器人主要依靠磁條循跡，通過磁性傳感器、讀卡器和若干存有編號數據的磁性增強卡,設置在每個餐位處并且其編號數據與餐位順序編碼相對應,所述磁性傳感器和讀卡器與控制器連接,磁性傳感器用于檢測導軌的磁性信號,讀卡器用于讀取主體所經過的磁性增強卡的編碼數據,所述控制器用于根據磁性信號確定導軌位置,同時判斷接收到的編號數據與預設的餐位順序編碼是否對應，雖然說此設計較前兩種設計已是簡便不少，可是在實際餐廳磁條如何鋪設也是一種問題，而且無法實現機器人的360度轉彎，無法實現沿原路返回。同時所有機器人只能提供將菜送至桌旁，無法將餐盤送至桌子上，同時將空盤子回收的功能。根據現狀我們便想開發(fā)一款結構更簡單，控制更方便，功能更齊全的餐廳服務機器人。 2.3 對于餐廳智能機器人傳菜員系統(tǒng)設計方案的綜合分析 智能餐廳服務機器人主要建立于三大模塊上，即:控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和機械執(zhí)行系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)目前大多采用51單片機，通過建立相應的算法，利用C語言編寫控制程序。51單片機是對所有兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。單片機中，CPU、RAM、ROM、輸入/輸出設備，全部被做到一塊集成電路芯片中，在附加其他電子元件便可組成一個控制電路板。控制系統(tǒng)一般由多個模塊組成，一般餐廳智能服務機器人設有語音模塊、電機模塊、紅外模塊、傳感模塊、液晶顯示模塊、無線模塊、報警模塊及時鐘模塊。而51單片機作為上位機控制這些所有模塊的按照指定的程序工作。 檢測模塊主要要多個不同的傳感器組成，一般磁鐵循跡，則會裝有磁性傳感器，黑條循跡則會裝有紅外傳感器。作為餐廳服務機器人則必須具有避障功能，一般障礙物檢測傳感器應用較多的兩種是超聲波傳感器和紅外傳感器。而紅外傳感器相對超聲波傳感器更簡單方便一些。由多組不同傳感器的協(xié)調工作別組成了機器人的高準確度。 機械機構主要作為機器人的執(zhí)行機構，則要求簡單靈活?，F在多數采用四輪但轉彎半徑要求較大，電機數目較多，不方便機器人自身的協(xié)調與控制，而且耗電量較大。而具備機械手設計的餐廳智能服務機器人更是沒有。作為機械手的設計目前已廣泛應用于工業(yè)生產，但作為送餐機械手，工作性能要求更高。 2.5 餐廳服務機器人的國內外研究概述 公共服務機器人近年來得到快速發(fā)展，并且已經應用到公共場所為人類服務。例如，在展覽會會場、辦公大樓、旅游景點為客人提供信息咨詢服務的迎賓導游機器人[1]，在建筑物內或者居民區(qū)內進行自動巡視的安防巡邏機器人[2]等，技術上都已經比較成熟，已經開始走向實際應用。隨著社會的不斷發(fā)展進步，人們的人均收入提高，隨之而來的是人們的消費水平不斷地提高，從而大大地促進了餐飲業(yè)的迅速發(fā)展。在餐飲業(yè)領域，最繁雜的工作莫過于為顧客點餐和送餐等服務。由于人力成本的提高，餐館在服務人員的人力成本支出越來越高，如在日本、香港，普通服務員的工資和產業(yè)工人的工資已經不相上下。如果使用機器人代替/部分代替服務員為顧客服務，如點菜、送菜，不但能提高服務效率，減少服務人員數量，更能建立餐廳特色，打造餐廳品牌，進而提升餐廳的業(yè)績。餐廳服務機器人作為一類特殊的公共服務機器人，集成了移動機器人技術、多任務集成、人機交互、多模態(tài)分析等。因此，研究和開發(fā)餐廳服務機器人系統(tǒng)，不僅可以積累研發(fā)其他服務機器人的技術，具有重要的理論價值，還具有重大的實際應用價值和廣闊的市場前景。 餐廳服務機器人作為一種特殊的服務機器人，集成了移動機器人、多傳感器信息融合和多模態(tài)人機交互等技術，具有較高的理論價值；同時，餐廳服務機器人能夠代替或者部分代替餐廳服務員為顧客服務，具有廣闊的市場前景。 加拿大L.Meeden等人于1999年研制了餐廳服務機器人Alfred[3]，其外形似一只企鵝。Pantelis??Elinas等人于2002年研制了服務機器人José[4]，José開始采用人形，具有上半身。José和Alfred都能通過語音識別技術進行人機對話。不同的是Alfred采用人工設置路標，基于超聲測距傳感器信息的導航和定位，而José采用是基于自然標志物和視覺信息進行導航和定位。José和Alfred在嘈雜環(huán)境下的語音識別正確率很低，并且他們與顧客的互動性還比較差。José只能通過語音與顧客“交流”，這種方式在嘈雜環(huán)境中受到很大限制；Alfred除了語音“交流”之外，通過安裝在其本體上的筆記本電腦顯示臉部表情來和顧客交流，這種“交流”雖然表情豐富，但缺乏真實感。 臺灣國立云林科技大學和吳鳳技術學院合作研發(fā)了餐廳服務機器人[5]，第一代餐廳服務機器人采用電磁導航，第二代采用激光測距傳感器進行導航，具有較好的定位和導航能力。 3. 參考文獻 [1]HungHL,ChingCT,HsuYC.Globalpostureestimation of a tour-guide robot using RFID and laser scanningmeasurements.IECON?2007.?33rd?Annual?Conference?of?the?IEEE?Industrial?Electronics?Society[C].?Taipei.?5-8?Nov.?2007:?483?–?488. 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