基于餐廳服務機器人設計的改善分析

夏禮超

【摘要】從20世紀末期以來，國內外學者及研究所致力于室內環境下服務機器人的系統研究，由于移動定位技術是機器人的路徑和導航的關鍵，引起了國內外學者的廣泛關注，逐漸成為服務機器人領域的一個研究熱點。本文從服務機器人技術研究現狀進行解析，探究當前存在問題，并給解決方案。

【關鍵詞】服務機器人；用戶體驗；人工智能

1服務機器人技術研究概況

隨著計算機、傳感器技術、人工智能和機器人技術的發展與進步，機器人得到了廣泛的運用，幾乎滲透到各個領域，并逐漸走進人們的日常生活人的工作環境也已經從固定的工廠和車間現場，逐漸發展到野外、水下、太空以及動態性很強的室內環境。服務機器人是一種能夠自主或半自主地為人類提供服務并改善人們的生活質量的智能機器人。

2國內外研究

清華大學在1995年研發國內首個醫療護理機器人，該產品的手臂具有七個自由度，可以幫助或者替代護理員為病人提供取水、送藥等簡單的服務工作。1996年，哈爾冰工業大學開發設計出了導游機器人，是首個可以實現移動導航、自主避障等中國科學技術大學在2010設計了助老機器人，該產品可以語音識別，能夠聽懂語音指令，實現為倒水、智能提醒、取藥等，還可以通過互聯網客戶端觀察老人在家中的情況。

20世界60年代，由斯坦福研究院的Nils Nilssen和Charles Rosen等人，在1972年研制出了一種典型的自主移動機器人shakey，進行了復雜環境下機器人系統的實時控制研究。Khatib等基于移動平臺和力反饋，提出高級機器人助手概念，但是難以實現高精度的目標定位、無法保證機器人的可靠性和安全性。隨著傳感器技術、信息處理技術、高性能控制器和規劃技術的迅速發展，服務機器人的研制空前活躍取得了卓越的成果。

3現有技術及分析

餐廳服務機器人的總體設計框圖如圖 1 所示。采用模塊化的設計原則，將該服務機器人分為五個模塊：STM32 控制器、傳感器模塊、語音模塊、運動控制模塊、電源模塊。

蔽障傳感器的基本原理是利用物體的反射性質。通常采用紅外避障傳感器主要是該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、 價格便宜、 易于裝配、使用方便等特點。

關于軟件系統設計，送餐機器人沿著設定的路線循跡，設定好餐桌號后機器人會選擇相應的位置送餐。系統軟件流程圖如圖2所示，啟動后，當服務員放好餐后，設置目的地餐桌號，首先判斷奇數餐桌號還是偶數餐桌號，若檢測到奇數餐桌號，則左側傳感器（1 號傳感器）檢測路口并使計數器加一，判斷是否等于餐桌號，若相等轉彎并循跡，當1號和7號傳感器同時檢測到白線時，停止并送餐；若檢測到

偶數餐桌號，則右側傳感器（7 號傳感器）檢測路口并使計數器加一，判斷 COUNT2 是否等于餐桌號，若相等轉彎并循跡，當1號和7號傳感器同時檢測到白線時，停止并送餐。

4存在的問題

盡管現在餐廳機器人能吸引很多大眾注意力，但是問題還有很多，阻礙著餐廳機器人的發展，阻礙著餐廳機器人的發展。

4.1環境適應性差

在實驗室安靜無障礙的環境中，餐廳機器人的語音識別和循跡能力都表現良好。但是在餐廳的實際使用環境中，餐廳機器人的抗干擾能力比較差。餐廳嘈雜的環境嚴重影響機器人的語音識別功能的發揮也會干擾機器人的循跡和定位功能。

4.2用戶體驗有待提高

目前送餐機器人對餐桌的處理能力比較差，只能將食物端到客人面前并要求客人自取。為了防止好奇的小孩破壞機器人，很多餐廳阻止顧客直接接觸機器人。在未來，人們將會更加注重個性化，也因此在未來餐廳機器人將會發掘出更多可能開發的功能。

4.3外觀不夠美觀

從現有的產品來看，國內大多數是歐美科幻風格。顧客來機器人餐廳就餐，大多是為了看機器人嘗鮮。但目前大多數機器人的外觀尚未達到令人滿意的程度。

4.4 維護成本高

目前，餐廳機器人的運營成本普遍偏高。機器人的充電、維修等，都都需要真人來操作。使用機器人的成本實際比雇傭真服務員還要貴。

5改善設計

對于現有餐廳服務機器人服務存在的單一及安全性問題進行分析改進研究，對機器人進行的全局定位精準和可靠性以及機器人的使用安全性。讓機器人在餐廳的復雜環境中，存在各種突發情況及環境中復雜的外部干擾方面仍需要深入改善研究，以提高服務機器人的智能化程度。

餐廳智能服務機器人實現了預期的功能，能夠穩定的沿著設定的白線循跡，當遇到前方有人通過時，機器人會自動語音提示，同時能夠準確的檢測到設定的餐桌號， 到達目的地后，自動提示顧客取餐， 當壓力傳感器檢測到顧客要求時，會自動按原路返回。

6結束語

在中國，餐廳機器人已經逐漸走進大眾的視野。中國餐廳機器人面臨的難題，也是世界上餐廳機器人面臨的難題。餐廳機器人將日益智能化和個性化。未來多年，餐廳機器人還將保持這種蓬勃發展的強勁勢頭。餐廳機器人是一個前景廣闊、值得去投入的市場。

參考文獻

[1] J.Pineau，M.Montemerlo，M.pollack，et al.Toward robotic saaistants in nursing homes Challenges and results. Robotics and Autonomous Systems.2003，42（3）：271-281

[2] C.Pradalier，J.Hermosillo，C.Koilke，et al The CyCab： a carlike robot navigating autonomously and safely among pedestrians.Robotics and Autonomous Systems.2005，51-67

[3] L.Y Zhao，R.F.Li，T.Y.Zang，et al. A Method of Landmark Visual Traking for Mobile Robot.The 2008 International Conference on Intelligent Robotics and Applications.2008：901-910.

[4] 王曉娟.基于多傳感器信息的移動機器人定位研究[R].杭州：浙江大學.2010.

[5] 于金霞.移動機器人定位的不確定性研究.長沙：中南大學[R].2007

[6] 趙立軍.室內服務機器人移動定位技術研究.哈爾濱：哈爾濱工業大學[博士論文].2009