摘要:餐厅服务机器人是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。由于具有很强的趣味性，餐厅服务机器人深受广大机器人爱好者以及餐厅工作人员的喜爱。本论文介绍的是具有自动避障功能，能够自动循迹的智能机器人的设计与制作，论文对智能机器人的方案选择，设计思路，以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述。经实践验收测试，该智能机器人的电路结构简单，调试方便，系统反映快速，灵活，设计方案正确，可行，各项指标稳定，可靠。
关键词:智能；自动循迹；自动避障；稳定可靠
随着大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术同智能机器人技术相互融合步伐的加快，国际机器人联合会预测，“机器人革命”将开启数万亿美元的市场。显然，“智能机器人”将在工业、服务业、军事、航空航天等领域发挥越来越重要的作用。机器人不只是应用于高端产业，机器人也可以应用于生活，寓于娱乐，给更多的人带来欢笑。相信随着科技的发展和创新意识的提高，机器人的推广和应用。
一直以来，机器人的发展都受到全世界的关注，民用的却很少问世，原因在于其价格昂贵、技术较高端，难为大众所接受，社会对其的研究质疑之声始终不绝于耳。所以全球关于机器人在服务业代替人类工作的研究基本上是一个空白。而廉价机器人的应用，将对服务业的发展起到强劲的推动和改革作用。随着国民经济的发展，餐饮业仍有很大的增长空间,2010年我国餐饮业持续增长的态势将进一步巩固，中国餐饮业将跨入新的发展阶段，而机器人应用于服务业具有十分重要的意义和推广应用价值。对于机器人的应用大部分在军事、救援等，并且许多国家基本上都进行类似研究，如以色列研究的可在高危环境下撤离伤员的机器人，代替人类工作;我国也开展了井下探险救援机器人。而且据调查，现代服务业大体相当于第三产业，根据服务业的发展规律，服务终将崛起为主流业态，而且发展前景广阔、潜力巨大。而现在关于自动化研究领域美国等一些国家的技术是相当发达的，目前对于机器人在服务业的应用世界上做过类似研究，所以对于我国这是一个机会也是一个挑战。因此，机器人应用于服务业具有十分重要的意义和推广应用价值，针对其中一方而我们大胆尝试设计了用单片机控制的餐厅智能服务机器人模型，工作在餐厅代替较多的服务者工作，节省人力，降低餐厅运营成本，提高服务效率。
1餐饮机器人工作原理
1.1餐饮机器人的整体结构
目前应用的餐饮机器人针对有单列餐桌的基础设计，机器人的整个系统控制框图如图1所示，框图中包括:机器人的行走机构值流电机1和直流电机2及辅助传感器，腰部转身机构轨行部件为一个舵机和机械臂部分。机器人的核心处理器是STC98C51单片机。餐饮机器人的工作流程如下:当按下按键鞍键为桌号，机器人得到命令，51单片机控制直流电机工作，并以红外传感器的检测信号为辅助，使机器人经循迹、蔽障后到达对应的餐桌旁停下，然后单片机控制机器人腰部的舵机，使舵机向右旋转90°，让餐盘止对养餐桌，然后通过“手臂”将餐盘放到餐桌上，之后再收同“手臂”同时向右转体90°，此时机器人止对养起始点，最后返同到起始点。机器人的行走机源自智能循迹小车的智能行走及循迹功能，手臂采用由以舵机为执行部件的三自由度机械臂，以下仅对餐饮机器人的机械臂进行分析及设计与仿真。
1.2机器人上半身的设计
基于51单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成木低、体积小的特点，并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。机器人转身的动力机构采用了辉盛MG- 995型舵机，其旋转角度从一90°到+90°，能够用PWM波实行精确控制其转动的角度，并且扭矩大，止符合了机器人在运作过程的精确定位，并且用51单片机产生PWM波行之有效。在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素舵机可以在微机电系统和航模中作为基木的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
1)舵机控制原理。舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms宽度为1.Sms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的止负输出到电机驱动芯片决定电机的止反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。当方波的脉冲宽度改变时，转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。自由度机械臂的电路设计。在机器人的上身止对养餐桌后，就可以为把餐盘送上桌做好准备。然后机器人经其三自由度机械臂将餐盘送到餐桌的上方。单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务:首先是产生基木的PWM周期信号，其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。
3餐饮机器人各模块的设计
3.1信息采集模块
智能机器人是通过前端两个电感检测地而铺设的频率为5OHz的交流信号实现循迹的将检测到的电压信号经运算放大器放大，送入主控单片机的AD通道进行处理利用红外探测器检测车体前力障碍，一但发现障碍就会触发单片机中断通过干簧管检测餐桌旁的强磁铁个数来区分不同的餐桌。
3.2显示模块
显示模块采用12个8x8点阵构成LED显示屏点阵内部结构及外形均为8x8点阵，共由64个发光一极管构成，且每个发光一极管是放置在行线和列线的交叉点上，当某一行置高电平，且对应的一列置低电平，相应的一极管就亮在89C52单片机控制下,由锁存器74LS595进行列选，译码器74HC154进行行选。
3.3语音模块
该模块是以数码语音芯片ISD1760为核心的一套智能语音录放系统设其采样率为8kHz，一共能播放60秒的语音，共分为480个地址，每个地址最小语音长度为125毫秒，因此如果知道单个语音的长度无编程器时也可推断每个语音所占的地址长度。
3.4驱动模块
驱动模块执行单片机的PWM信号电机驱动采用BTS7970,接收MC9S12单片机P3 , P7口输出的PWM信号实现餐车移动力向舵机驱动接收P5口的PWM信号实现力向控制餐盘舵机驱动接收P1口的PWM信号实现餐盘转动匀滑准确。
结束语：
通过不懈的努力，智能餐厅服务系统机器人通过了各种测试，已经被应用到一些餐饮行业中，从应用效果来看，该机器人能够稳定的工作，实现了智能化服务。随着科技的进步,社会的发展，人们生活水平不断提升，智能化服务机器人越来越受到人们的关注,餐厅服务机器人的开发具有广阔的市场和重要的研究意义，符合当今人们对生活便捷化的要求。
参考文献：
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论文作者:孙岩松
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/14
标签：机器人论文; 舵机论文; 单片机论文; 信号论文; 餐厅论文; 智能论文; 餐桌论文; 《电力设备》2017年第20期论文;