商場飲料瓶回收與導航服務機器人

滕猛　李猛　王岳松　郭繼航　謝可　葉冰瑩

摘 要：基于環衛、經濟、快捷、創新的理念，針對商場領域對于服務機器人的需求，文章設計了一種商場飲料瓶回收與導航服務機器人。該智能服務機器人不僅具有飲料瓶回收返積分、定位導航、人機交互、遠程監控并存儲與分析等功能，還具有綠色、節能、環保等特點，同時給予人們愉快的購物體驗，具有巨大的市場前景。

關鍵詞：機器人；智能導航；人機交互；遠程監控

中圖分類號：TP242.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0039-02

Abstract： Based on the concept of environmental sanitation， economy， fast and innovation， aiming at the demand of service robot in the field of shopping malls， this paper designs a kind of service robot for drink bottle recycling and navigation in shopping malls. The intelligent service robot not only has the functions of reclaiming points from beverage bottles， positioning navigation， human-computer interaction， remote monitoring， storage and analysis， but also has the characteristics of green， energy saving， environmental protection and so on. At the same time， it gives people a pleasant shopping experience and has the huge market prospect.

Keywords： robot； intelligent navigation； human-computer interaction； remote monitoring

1 概述

隨著科技的日益進步，近年來，生活中機器人的應用越來越普遍，致使各國都將機器人作為一種國家戰略來發展。機器人現在已不單單是在制造業，更進入人類生活的各個領域，各種各樣的機器人代替人們去做不同的工作。

本文設計的商場飲料瓶回收與導航服務機器人，使商場內的顧客在購物過程中可以隨時隨地扔掉手中的空飲料瓶，并獲得商場積分，累計積分達到一定數量就可以換購商場代金券；同時該智能服務機器人可以提供給顧客商場的店鋪信息并進行智能導航來引領顧客，使人機交互真正走進顧客的心里。

2 系統總體設計

本文設計的商場飲料瓶回收與導航服務機器人，用于實現服務顧客和商場內部的實時監控，系統原理框圖如圖1所示。

該智能服務機器人主要由移動底盤、人機交互模塊、飲料瓶回收裝置、數據采集終端和云平臺組成。機器人通過傳感器采集周圍環境進行自我避障和服務導航，再通過控制端處理采集的飲料瓶的條形碼參數并進行數據預處理，生成相應的二維碼，掃描二維碼進行積分和查詢，最后通過WiFi無線傳輸網絡將商場數據參數傳送到云平臺，在云平臺進行數據的云中存儲和分析，從而對商場環境進行實時、遠程監測，實現數據檢測、無線數據傳輸、歷史數據保存、智能自身預警等功能。

3 系統硬件設計

該智能服務機器人的硬件設計包括下位機終端和上位機終端兩部分，其系統硬件總體設計如圖2所示。

3.1 下位機終端的設計

下位機終端主要實現服務機器人的移動行走、避障導航、機械臂控制等功能。通過傳感器采集機器人周圍環境參數，然后通過WiFi無線通信模塊將采集到的數據傳輸給上位機終端進行數據的匯總處理。

3.2 上位機終端的設計

上位機終端主要實現飲料瓶的識別、人機交互等功能，將采集的用戶積分和環境參數進行匯總處理，然后通過移動網、WiFi等通信方式將數據上傳給云服務器進行數據的分析處理；從而對商場環境進行實時、遠程監測，實現數據檢測、傳輸、保存等功能。

3.2.1 控制模塊

下位機終端的核心模塊采用嵌入式ST公司的32位ARM處理器STM32F103ZET6，該微處理器具有較高的工作頻率，豐富的I/O外設接口，支持多種通信接口，自帶AD轉換功能，滿足了本系統的性能需求。

3.2.2 語音模塊

語音模塊選用集成語音識別、語音合成的WEGASUN模塊，識別詞條達2000句，長達5米識別距離，能夠做到自動播放音樂、中英文識別、文字轉聲音輸出、智能降噪過濾、多人語音識別等。

3.2.3 超聲波傳感器

超聲波傳感器采用US-100超聲波測距傳感器，US-100超聲波測距模塊可實現2cm～4.5m的非接觸測距功能，擁有2.4～5.5V的寬電壓輸入范圍；可準確的為機器人提供周邊障礙物信息。

3.2.4 WiFi無線通信模塊

WiFi無線通信模塊采用SSC-WiFi-03型串口WiFi無線通信模塊，SSC-WiFi-03型串口WiFi無線通信模塊可以通過UART串口與控制器模塊相連。

3.2.5 人機交互模塊

人機交互模塊采用的7寸USART HMI顯示屏，該串口屏分辨率為800*480，支持多種組態控件：按鈕控件、進度條控件、文本控件、指針控件等。串口屏上顯示機器人人機交互界面、機器人手動操作模式、顯示二維碼等采集的周圍環境信息，體現機器人采集的信息與ARM處理器實時溝通的準確性。

4 系統軟件設計

系統軟件設計按照功能可劃分成機器人控制模塊、智能導航模塊、人機交互模塊、無線數據傳輸模塊、顯示模塊五個分模塊，將各個模塊分別進行流程圖設計，其主程序流程圖如圖3所示：

5 結束語

本文提出一種商場飲料瓶回收與導航服務機器人系統，綜合運用互聯網、嵌入式、傳感器等技術，用于大型商場、大型活動中心和會展等服務和愉悅顧客的機器人，通過機器人智能服務終端實時為顧客提供服務，如飲料瓶的回收返積分、智能導航、人機交互娛樂、智能監控等，采用互聯網通信網絡技術將數據傳輸到數據處理智能終端，經過對數據的處理、分析，對異常數據及時發出報警，實現智能機器人在運動過程中的對商場等場所進行實時監測。

參考文獻：

[1]王玉山，王偉，李仲陽，等.淺談服務機器人的應用現狀和發展前景[J].機電工程技術，2017（2）.

[2]趙博，段承杰，李震，等.餐飲服務機器人的研制[J].安陽工學院學報，2017（2）.

[3]董胡.基于嵌入式語音識別的家用服務機器人控制系統[J].微型電腦應用，2017（4）.

[4]李長勇，房愛青，袁亮，等.家庭服務機器人定位系統研究[J].機械設計與制造，2017（7）.