中期检查报告
编号：201304140
哈尔滨工业大学
大一年度项目中期检查报告
项目名称：餐厅自动上菜机器人
项目负责人：杜新白学号： 1130410506
联系电话： 157******** 电子邮箱：846072809@https://www.wendangku.net/doc/307750257.html,
院系及专业：航天学院自动化
指导教师：姚郁职称：教授
联系电话： 139******** 电子邮箱： yaoyu@https://www.wendangku.net/doc/307750257.html,
院系及专业：航天学院控制与仿真中心
哈尔滨工业大学基础学部制表
填表日期：2014年3月20日
一、项目团队成员
二、指导教师意见
三、项目专家组意见
四、项目研究中期报告
科技创新立项报告
一、立项背景
在人民生活水平不断提高、科技日新月异的时代，机器人将逐步走入人类的日常生活，与人类友好共处，是未来社会生活发展的必然趋势。服务机器人系统技术不仅是智能机器人发展的前沿技术，也是引领人类未来生活新模式、培育机器人新产业革命的一种核心技术。
公共服务机器人近年来得到快速发展，并且已经应用到公共场所为人类服务。例如，在展览会会场、办公大楼、旅游景点为客人提供信息咨询服务的迎宾导游机器人，在建筑物内或者居民区内进行自动巡视的安防巡逻机器人等，技术上都已经比较成熟，已经开始走向实际应用。
随着社会的不断发展进步，人们的人均收入提高，随之而来的是人们的消费水平不断地提高，从而大大地促进了餐饮业的迅速发展。在餐饮业领域，最繁杂的工作莫过于为顾客点餐和送餐等服务。由于人力成本的提高,餐馆在服务人员的人力成本支出越来越高，如在日本、香港，普通服务员的工资和产业工人的工资已经不相上下。如果使用机器人代替/部分代替服务员为顾客服务，如点菜、送菜，不但能提高服务效率，减少服务人员数量，更能建立餐厅特色，打造餐厅品牌，进而提升餐厅的业绩。餐厅服务机器人作为一类特殊的公共服务机器人，集成了移动机器人技术、多任务集成、人机交互、多模态分析等。因此，研究和开发餐厅服务机器人系统，不仅可以积累研发其他服务机器人的技术，具有重要的理论价值，还具有重大的实际应用价值和广阔的市场前景。
加拿大L.Meeden等人于1999年研制了餐厅服务机器人Alfred其外形似一只企鹅。Pantelis Elinas等人于2002年研制了服务机器人José，José开始采用人形，具有上半身。José和Alfred都能通过语音识别技术进行人机对话。不同的是Alfred采用人工设置路标，基于超声测距传感器信息的导航和定位，而José采用是基于自然标志物和视觉信息进行导航和定位。José和Alfred在嘈杂环境下的语音识别正确率很低，并且他们与顾客的互动性还比较差。José只能通过语音与顾客“交流”，这种方式在嘈杂环境中受到很大限制；Alfred除了语音“交流”之外，通过安装在其本体上的笔记本电脑显示脸部表情来和顾客交流，这种“交流”虽然表情丰富，但缺乏真实感。
台湾国立云林科技大学和吴凤技术学院合作研发了餐厅服务机器人，第一代餐厅服务机器人采用电磁导航，第二代采用激光测距传感器进行导航，具有较好的定位和导航能力。但该服务机器人外形设计比较简单，采用多层的圆柱形设计，没有人的外形，也缺少娱乐性和与顾客的互动。我国2007年的863计划已经把餐饮服务机器人系统作为重点项目支持。在“十一”国家“863”计划的推动下，部分高校已经对餐厅服务机器人进行了探索性的研究。例如，哈工大海尔机器人公司研制的智能服务机器人具有菜单介绍、点菜餐位预定与管理服务，但没有送菜功能。扬州大学、上海交通大学和深圳繁兴科技联合开发了炒菜机器人。
自2010年世界第一家机器人餐厅出现至今，越来越多的机器人主题餐厅出现在公众视野，但是由于人形机器人成本较高，资金一直是一个很严重的问题，如济南一家机器人餐厅斥资5000万建成,这对于绝大多数餐馆来说是不可能实现的，而本课题的设计目标就是设计出一种成本较低，可以进行大规模推广的餐馆自动上菜车型机器人，使店家既可以凭借机器人的鳌头吸引顾客，同时因为机器人的特性以达到节约人力进而节约成本的目的。如果能够在全国实现连锁运营，这将节约巨大的运营成本和人力资源，成本节约和以过去相比会有质的飞越。在空间上，给顾客更大的便利，服务人员减少时人流的拥堵随之减少，顾客的用餐
心情也会更为愉悦。更为重要的是，餐饮机器人可以在环保方面做出贡献。餐厅浪费现象日益严重，车型机器人运送食物可以提高运送效率，并且对食物的回收更为及时有效，减少了食物的浪费和污染，达到环境保护的目的。
二、项目研究内容及实施方案
1、研究内容
1）微处理器：通过微处理器进行各模块的控制与协调。
2）声音控制：厨师可通过声音命令机器车的运动与停止。。
3）自动循迹：机器人可以自动循迹，将菜品送达目的餐桌。
本系统硬件部分以51单片机为控制核心，由声控模块、微控制器模块、循迹模块、运动模块组成。
微处理器：
51单片机的主要特点是功能高度集中，易于扩展且支持C语言程序设计，从而降低了系统开发和调试的复杂度。
声控模块：
原理：当有声音时驻极体发生器接受声音信号通过三极管的放大作用，产生高电平信号通过微处理器识别输入指令。
循迹模块：
1) 光电传感器原理
光电传感器检测路面信息的原理是由于红外线在黑色和白色上反射系数不同，区分黑白
路面。
2) 光电传感器选择
考虑智能小车的前瞻距离，可选择发射功率大、探测距离远、接收灵敏度高的红外传感器：独立的红外发射与接收管。
一体化的选择发射/接收管。
运动模块：
智能车的驱动系统一般由控制器、电机驱动模块及电机三个主要部分组成。智能车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩‐转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。
原理：直流电机控制电路H桥型电路
H 桥驱动的主要性能包括：
1、效率，驱动效率高就是要将输入的能量尽量多的输出给负载，而驱动电路本身最好不消耗
或少消耗能量。具体到H桥上，也就是四个桥臂在导通时最好没有压降，越小越好。2、安全性，不能同一侧的桥臂同时导通；
2、实施方案
本学期以及夏季学期，我们会集中研究微处理器，电路，传感器方面的接口与实现，学习运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。从最初的理论上的学习转为实际动手方面的锻炼。
至于具体模块的设计和实现：杜新白同学控制理论和控制算法方面的研究，并且着手编写控制程序，使程序能够正常运行。
杨康同学和樊永清同学主要负责微处理器方面的连接，能够保证各模块之间的正常连接与沟通。
李天耀同学主要负责硬件方面的组装和最终的调试。
本学期主要是将上学期所学习的理论知识进行整合与应用，我们计划在本学期期末完成各个模块内部功能的实现，实现各个模块的连接。
三、项目实施的进展情况及初步取得的创新成果
经过一个学期，我们的项目取得了一定的进展，通过在对资料的查阅以及原件的购买，我们配齐了各部分模块，经过组装，机器车已经成型并且可以在单片机的控制下进行移动，接下来，我们还需要对循迹模块进行一定量的学习，同时进行声音控制模块的开展，而且如何将小车与菜品托盘连接并工作也是一个问题，我们会就围绕这些问题展开讨论。
四、结题预期目标
机器车可以在声音的控制下启动，按指定轨迹运送菜品后返回起点，并停止等待下一次
命令的发出。
五、经费使用情况
开发板：120元
智能车底座：60元
循迹模块：30元
电池+充电器：40元
抗干扰红外避障模块*2：30元
电机*4：40元
总计：320元