0011-智能機(jī)器人傳菜員總體方案設(shè)計及液壓端盤機(jī)械手的設(shè)計與制作【全套18張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說明書】,全套18張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說明書,智能,機(jī)器人,傳菜員,總體,整體,方案設(shè)計,液壓,機(jī)械手,設(shè)計,制作,全套,18,cad,文獻(xiàn),翻譯,說明書,仿單 智能機(jī)器人傳菜員總體方案設(shè)計及液壓端盤機(jī)械手的設(shè)計與制作 1. 論文結(jié)構(gòu) 1.1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)想 論文的總體結(jié)構(gòu)將做如下安排： 1.綜述目前國內(nèi)外餐廳智能機(jī)器人傳菜員及相關(guān)智能服務(wù)機(jī)器人的基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用研究狀況、餐廳智能服務(wù)機(jī)器人及相關(guān)智能服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、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(guān)機(jī)器人其主要的控制方式。 2.分析餐廳能機(jī)器人傳菜員的工作環(huán)境及工作條件。做出總體方案設(shè)計及布局。 3.將機(jī)器人分為機(jī)械系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三大部分進(jìn)行研究。并進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)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(diào)試、實驗并分析。 5．根據(jù)理論及實驗分析，得出結(jié)論。 1.2 主要解決的問題 1．調(diào)整傳感器及控制方式，保證機(jī)器人在行走時的穩(wěn)定性，機(jī)器人在循跡行走時不偏離設(shè)定軌跡。 2.調(diào)整機(jī)器人在工作時機(jī)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(jī)器人整體程序協(xié)調(diào)控制。 1．3 主要工作 1．主要完成系統(tǒng)總體方案圖的設(shè)計 2.主要完成該機(jī)器人液壓系統(tǒng)圖的設(shè)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(shè)計。 4.主要完成該機(jī)器人控制程序設(shè)計框圖，并輔助編制控制程序 5.主要完成根據(jù)設(shè)計圖紙監(jiān)控該機(jī)器人制造全過程。并實施裝配 6.主要完成對機(jī)器人/傳感器和控制程序進(jìn)行運動調(diào)試。 7.負(fù)責(zé)總體安排參加的大賽全面協(xié)調(diào)工作。 2. 文獻(xiàn)綜述 2.1 智能餐廳服務(wù)機(jī)器人及其相關(guān)智能服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究 在人民生活水平不斷提高、科技日新月異的時代，機(jī)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(wù)機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)不僅是智能機(jī)器人發(fā)展的前沿技術(shù)，也是引領(lǐng)人類未來生活新模式、培育機(jī)器人新產(chǎn)業(yè)革命的一種核心技術(shù)。 智能機(jī)器人領(lǐng)域起源歐美發(fā)達(dá)國家,自動化控制技術(shù)現(xiàn)在日本、德國、法國等發(fā)達(dá)國家領(lǐng)先于各個國家,但真正應(yīng)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(wù)機(jī)器人,技術(shù)先進(jìn),但僅限于技術(shù)研發(fā),突破相關(guān)技術(shù)問題,實用性不強。智能服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的智能化裝備，研究設(shè)計方法、制造工藝、智能控制和應(yīng)用系統(tǒng)集成等共性基礎(chǔ)技術(shù)。智能服務(wù)機(jī)器人技術(shù)集機(jī)械、電子、材料、計算機(jī)、傳感器、控制等多門學(xué)科于一體，是國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志，目前國際智能服務(wù)機(jī)器人研究主要集中在德國、日本等國家，并成功將智能服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用于各個行業(yè)中，我國近些年在智能服務(wù)機(jī)器人研究方面也取得很多進(jìn)展，很多機(jī)器人研發(fā)公司將研究重點轉(zhuǎn)向智能服務(wù)機(jī)器人開發(fā)。而作為餐廳這樣一個服務(wù)型行業(yè)，智能機(jī)器人以替代人工的勞動也顯得尤為重要。 餐廳服務(wù)機(jī)器人的研究主要依靠于機(jī)電一體化技術(shù)，將計算機(jī)控制、電機(jī)控制技術(shù)及機(jī)械有機(jī)構(gòu)有機(jī)的配合起來，通過傳感技術(shù)實現(xiàn)形高精度、高可靠性、的智能服務(wù)，大多數(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要依托于51單片機(jī)來控制。如北京工業(yè)大學(xué)的“輪式智能自主移動服務(wù)機(jī)器人”其主要工作原理是采用了圖像采集系統(tǒng)來對機(jī)器人周圍環(huán)境進(jìn)行分析計算,進(jìn)行導(dǎo)航。行走模式為輪式,上部為復(fù)雜的前后移動可動式機(jī)械結(jié)構(gòu)。理論上存在可行性,實際運營中存在兩個最大的技術(shù)難點,由于上身復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)和大數(shù)據(jù)復(fù)雜的圖像運算都需要比較大量供電系統(tǒng),在實際服務(wù)過程中存在供電不足現(xiàn)象。第二由于其數(shù)據(jù)定位是給予圖像計算,因此其計算的反應(yīng)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)實要求的速度,實際服務(wù)過程中嚴(yán)重影響客戶的服務(wù)體驗。再例如深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的“一種餐廳服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)”此項系統(tǒng)設(shè)計包括了,控制模塊、行進(jìn)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(jī)器人最基本的功能,就是機(jī)器人如何到達(dá)其所要到達(dá)的位置,如何定位機(jī)器人所在位置,及機(jī)器人在到達(dá)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(wù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀 起初智能服務(wù)機(jī)器人的研究其控制模式都比較復(fù)雜，成本較高，不適用于實際生活，如北京工業(yè)大學(xué)的“輪式智能自主移動服務(wù)機(jī)器人”其主要工作原理是采用了圖像采集系統(tǒng)來對機(jī)器人周圍環(huán)境進(jìn)行分析計算,進(jìn)行導(dǎo)航。行走模式為輪式,上部為復(fù)雜的前后移動可動式機(jī)械結(jié)構(gòu)。理論上存在可行性,實際運營中存在兩個最大的技術(shù)難點,由于上身復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)和大數(shù)據(jù)復(fù)雜的圖像運算都需要比較大量供電系統(tǒng),在實際服務(wù)過程中存在供電不足現(xiàn)象。第二由于其數(shù)據(jù)定位是給予圖像計算,因此其計算的反應(yīng)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)實要求的速度,實際服務(wù)過程中嚴(yán)重影響客戶的服務(wù)體驗。再例如深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的“一種餐廳服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)”此項系統(tǒng)設(shè)計包括了,控制模塊、行進(jìn)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(jī)器人最基本的功能,就是機(jī)器人如何到達(dá)其所要到達(dá)的位置,如何定位機(jī)器人所在位置,及機(jī)器人在到達(dá)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(shè)計的一款設(shè)置有控制器以及與控制器連接的動力裝置、驅(qū)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(wù)機(jī)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(shù)據(jù)的磁性增強卡,設(shè)置在每個餐位處并且其編號數(shù)據(jù)與餐位順序編碼相對應(yīng),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(dǎo)軌的磁性信號,讀卡器用于讀取主體所經(jīng)過的磁性增強卡的編碼數(shù)據(jù),所述控制器用于根據(jù)磁性信號確定導(dǎo)軌位置,同時判斷接收到的編號數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的餐位順序編碼是否對應(yīng)，雖然說此設(shè)計較前兩種設(shè)計已是簡便不少，可是在實際餐廳磁條如何鋪設(shè)也是一種問題，而且無法實現(xiàn)機(jī)器人的360度轉(zhuǎn)彎，無法實現(xiàn)沿原路返回。同時所有機(jī)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(jù)現(xiàn)狀我們便想開發(fā)一款結(jié)構(gòu)更簡單，控制更方便，功能更齊全的餐廳服務(wù)機(jī)器人。 2.3 對于餐廳智能機(jī)器人傳菜員系統(tǒng)設(shè)計方案的綜合分析 智能餐廳服務(wù)機(jī)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(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)目前大多采用51單片機(jī)，通過建立相應(yīng)的算法，利用C語言編寫控制程序。51單片機(jī)是對所有兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。單片機(jī)中，CPU、RAM、ROM、輸入/輸出設(shè)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?？刂葡到y(tǒng)一般由多個模塊組成，一般餐廳智能服務(wù)機(jī)器人設(shè)有語音模塊、電機(jī)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(jī)作為上位機(jī)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(wù)機(jī)器人則必須具有避障功能，一般障礙物檢測傳感器應(yīng)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(diào)工作別組成了機(jī)器人的高準(zhǔn)確度。 機(jī)械機(jī)構(gòu)主要作為機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則要求簡單靈活。現(xiàn)在多數(shù)采用四輪但轉(zhuǎn)彎半徑要求較大，電機(jī)數(shù)目較多，不方便機(jī)器人自身的協(xié)調(diào)與控制，而且耗電量較大。而具備機(jī)械手設(shè)計的餐廳智能服務(wù)機(jī)器人更是沒有。作為機(jī)械手的設(shè)計目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，但作為送餐機(jī)械手，工作性能要求更高。 2.5 餐廳服務(wù)機(jī)器人的國內(nèi)外研究概述 公共服務(wù)機(jī)器人近年來得到快速發(fā)展，并且已經(jīng)應(yīng)用到公共場所為人類服務(wù)。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(wù)的迎賓導(dǎo)游機(jī)器人[1]，在建筑物內(nèi)或者居民區(qū)內(nèi)進(jìn)行自動巡視的安防巡邏機(jī)器人[2]等，技術(shù)上都已經(jīng)比較成熟，已經(jīng)開始走向?qū)嶋H應(yīng)用。隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)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(jìn)了餐飲業(yè)的迅速發(fā)展。在餐飲業(yè)領(lǐng)域，最繁雜的工作莫過于為顧客點餐和送餐等服務(wù)。由于人力成本的提高，餐館在服務(wù)人員的人力成本支出越來越高，如在日本、香港，普通服務(wù)員的工資和產(chǎn)業(yè)工人的工資已經(jīng)不相上下。如果使用機(jī)器人代替/部分代替服務(wù)員為顧客服務(wù)，如點菜、送菜，不但能提高服務(wù)效率，減少服務(wù)人員數(shù)量，更能建立餐廳特色，打造餐廳品牌，進(jìn)而提升餐廳的業(yè)績。餐廳服務(wù)機(jī)器人作為一類特殊的公共服務(wù)機(jī)器人，集成了移動機(jī)器人技術(shù)、多任務(wù)集成、人機(jī)交互、多模態(tài)分析等。因此，研究和開發(fā)餐廳服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，不僅可以積累研發(fā)其他服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)，具有重要的理論價值，還具有重大的實際應(yīng)用價值和廣闊的市場前景。 餐廳服務(wù)機(jī)器人作為一種特殊的服務(wù)機(jī)器人，集成了移動機(jī)器人、多傳感器信息融合和多模態(tài)人機(jī)交互等技術(shù)，具有較高的理論價值；同時，餐廳服務(wù)機(jī)器人能夠代替或者部分代替餐廳服務(wù)員為顧客服務(wù)，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(wù)機(jī)器人Alfred[3]，其外形似一只企鵝。Pantelis??Elinas等人于2002年研制了服務(wù)機(jī)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(shù)進(jìn)行人機(jī)對話。不同的是Alfred采用人工設(shè)置路標(biāo)，基于超聲測距傳感器信息的導(dǎo)航和定位，而José采用是基于自然標(biāo)志物和視覺信息進(jìn)行導(dǎo)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(xué)和吳鳳技術(shù)學(xué)院合作研發(fā)了餐廳服務(wù)機(jī)器人[5]，第一代餐廳服務(wù)機(jī)器人采用電磁導(dǎo)航，第二代采用激光測距傳感器進(jìn)行導(dǎo)航，具有較好的定位和導(dǎo)航能力。 3. 參考文獻(xiàn) [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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