智能餐盘回收机器人的电气控制和导航方法的研究与实现

摘要

随着人工智能技术的快速发展，服务型机器人已经开始在商业和生活中逐步广泛应用。扫地机器人、迎宾机器人、家教机器人等一系列服务型已经在生活实践中取得了巨大成功。民以食为天，人们的生活离不开餐饮行业，而中国餐饮行业的发展进入瓶颈，要想突破这瓶颈，就需要为餐饮行业加入新的元素。因此，人工智能技术与餐饮行业相互结合，即满足了现代的智慧城市的规划，也一定程度上为餐饮行业突破瓶颈提供了新的思路。 本项目针对上面的问题，结合理论技术与实际情况，设计出了一款智能餐盘回收机器人。该智能餐盘回收机器人能在在大型食堂、餐厅进行自动巡航，收集就餐人员的餐具，并将餐具运送到洗碗间供工作人员清洗。此种机器人的应用可以提高食堂员工的工作效率，降低他们的工作强度，对于食堂的用餐人员来说，他们可以更快捷、方便的完成用餐的过程。 本项目的餐饮机器人，是以四川阿泰因机器人智能装备有限公司的两块LOCV2.3控制板为核心控制板，核心控制板上面嵌入STM32F407VGT6单片机。其中一块LOCV2.3控制板做传感器数据采集，接口外接超声传感器、红外对管、人体红外传感器、RFID读卡器、称重传感器；另一块LOCLOCV2.3控制板做整机电气系统控制，外接四轮底盘电机控制系统和推杆电机控制系统，以及语音控制系统和编码器。 本项目的餐饮机器人，利用磷酸铁锂电池为整机提供动力，利用四轮轴承做餐饮机器人底盘，利用红外对管进行巡线导航，利用RFID标识卡做定点转弯，利用超声传感器和人体红外传感器检测人和障碍物，利用称重传感器实现自身负载餐盘量的检测，利用语音模块播放语音，使用编码器实现底盘电机速度的PID算法控制，实现了餐饮机器人的智能收餐控制，并且在天投物业公司的大型食堂验收成功。

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第一章 绪论

1.1 课题的背景与意义

1.2 餐饮机器人研究现状

1.3 工作

1.4 本章总结

第二章 餐饮机器人整体电气方案设计

2.1 餐饮机器人需求分析

2.1.1 餐饮机器人问题分析

2.1.2 餐饮机器人详细需求分析

2.2 餐饮机器人整体电气方案

2.3 相关技术介绍

2.3.1 嵌入式单片机技术

2.3.2 传感器技术

2.3.3 总线技术

2.2.4 Keil μVision5 IDE

2.4 本章小结

第三章 餐饮机器人电气方案模块详细设计

3.1 传感器系统设计

3.1.1 称重传感器

3.1.2 超声传感器

3.1.3 RFID读卡器

3.1.4 红外和人体红外传感器

3.2 通信与语音系统设计

3.2.1 通信系统设计

3.2.2 语音系统设计

3.3 电机与控制系统设计

3.3.1 底盘电机系统设计

3.3.2 推杆电机系统设计

3.4 供电系统设计

3.5 本章小结

第四章 导航与软件的研究与实现

4.1 导航设计与实现

4.1.1 四轮底盘速度合成

4.1.2 红外巡线导航设计

4.2 PID直流电机速度控制

4.3 餐饮机器人整机软件设计与实现

4.3.1 LOC底盘控制板消息通讯处理

4.3.2 RS-485通信协议

4.3.3 LOC底盘控制板控制逻辑

4.4 本章小结

第五章 餐饮机器人测试与数据分析

5.1.1 RFID模块测试

5.1.2 称重传感器测试

5.1.3 语音模块测试

5.1.4 超声传感器测试

5.1.5 电机和RS-485通信测试

5.1 餐饮机器人整机测试情况及结果分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献