0011-智能機(jī)器人傳菜員總體方案設(shè)計(jì)及液壓端盤機(jī)械手的設(shè)計(jì)與制作【全套18張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書】
0011-智能機(jī)器人傳菜員總體方案設(shè)計(jì)及液壓端盤機(jī)械手的設(shè)計(jì)與制作【全套18張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書】,全套18張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書,智能,機(jī)器人,傳菜員,總體,整體,方案設(shè)計(jì),液壓,機(jī)械手,設(shè)計(jì),制作,全套,18,cad,文獻(xiàn),翻譯,說(shuō)明書,仿單
智能機(jī)器人傳菜員總體方案設(shè)計(jì)及液壓端盤機(jī)械手的設(shè)計(jì)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(guó)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(cè)系統(tǒng)的研究狀況、市場(chǎng)上已投入運(yùn)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(jì)及布局。
3.將機(jī)器人分為機(jī)械系統(tǒng)、檢測(cè)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(jì)、檢測(cè)方法及傳感器的選擇、控制程序的編寫。
4.實(shí)物制作調(diào)試、實(shí)驗(yàn)并分析。
5．根據(jù)理論及實(shí)驗(yàn)分析，得出結(jié)論。
1.2 主要解決的問(wèn)題
1．調(diào)整傳感器及控制方式，保證機(jī)器人在行走時(shí)的穩(wěn)定性，機(jī)器人在循跡行走時(shí)不偏離設(shè)定軌跡。
2.調(diào)整機(jī)器人在工作時(shí)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(jì)
2.主要完成該機(jī)器人液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)，同時(shí)確定所需要的零件的品牌和型號(hào)。
3.主要完成三組傳感器安排和設(shè)計(jì)。
4.主要完成該機(jī)器人控制程序設(shè)計(jì)框圖，并輔助編制控制程序
5.主要完成根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙監(jiān)控該機(jī)器人制造全過(guò)程。并實(shí)施裝配
6.主要完成對(duì)機(jī)器人/傳感器和控制程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(shí)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(lái)社會(huì)生活發(fā)展的必然趨勢(shì)。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(lái)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(guó)家,自動(dòng)化控制技術(shù)現(xiàn)在日本、德國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家領(lǐng)先于各個(gè)國(guó)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(wèn)題,實(shí)用性不強(qiáng)。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(jì)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(jì)算機(jī)、傳感器、控制等多門學(xué)科于一體，是國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志，目前國(guó)際智能服務(wù)機(jī)器人研究主要集中在德國(guó)、日本等國(guó)家，并成功將智能服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，我國(guó)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(diǎn)轉(zhuǎn)向智能服務(wù)機(jī)器人開發(fā)。而作為餐廳這樣一個(gè)服務(wù)型行業(yè)，智能機(jī)器人以替代人工的勞動(dòng)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(jì)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(lái)，通過(guò)傳感技術(shù)實(shí)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(lái)控制。如北京工業(yè)大學(xué)的“輪式智能自主移動(dòng)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(lái)對(duì)機(jī)器人周圍環(huán)境進(jìn)行分析計(jì)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(dòng)可動(dòng)式機(jī)械結(jié)構(gòu)。理論上存在可行性,實(shí)際運(yùn)營(yíng)中存在兩個(gè)最大的技術(shù)難點(diǎn),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(yùn)算都需要比較大量供電系統(tǒng),在實(shí)際服務(wù)過(guò)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(jì)算,因此其計(jì)算的反應(yīng)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)實(shí)要求的速度,實(shí)際服務(wù)過(guò)程中嚴(yán)重影響客戶的服務(wù)體驗(yàn)。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(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)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(guò)程中遇到障礙,躲避后路線選擇的問(wèn)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(shí)際生活，如北京工業(yè)大學(xué)的“輪式智能自主移動(dòng)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(lái)對(duì)機(jī)器人周圍環(huán)境進(jìn)行分析計(jì)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(dòng)可動(dòng)式機(jī)械結(jié)構(gòu)。理論上存在可行性,實(shí)際運(yùn)營(yíng)中存在兩個(gè)最大的技術(shù)難點(diǎn),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(yùn)算都需要比較大量供電系統(tǒng),在實(shí)際服務(wù)過(guò)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(jì)算,因此其計(jì)算的反應(yīng)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)實(shí)要求的速度,實(shí)際服務(wù)過(guò)程中嚴(yán)重影響客戶的服務(wù)體驗(yàn)。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(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)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(guò)程中遇到障礙,躲避后路線選擇的問(wèn)題。再如山東大陸科技有限公司設(shè)計(jì)的一款設(shè)置有控制器以及與控制器連接的動(dòng)力裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、行走裝置、無(wú)線信號(hào)傳輸裝置和語(yǔ)音裝置的餐廳服務(wù)機(jī)器人主要依靠磁條循跡，通過(guò)磁性傳感器、讀卡器和若干存有編號(hào)數(shù)據(jù)的磁性增強(qiáng)卡,設(shè)置在每個(gè)餐位處并且其編號(hào)數(shù)據(jù)與餐位順序編碼相對(duì)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(cè)導(dǎo)軌的磁性信號(hào),讀卡器用于讀取主體所經(jīng)過(guò)的磁性增強(qiáng)卡的編碼數(shù)據(jù),所述控制器用于根據(jù)磁性信號(hào)確定導(dǎo)軌位置,同時(shí)判斷接收到的編號(hào)數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的餐位順序編碼是否對(duì)應(yīng)，雖然說(shuō)此設(shè)計(jì)較前兩種設(shè)計(jì)已是簡(jiǎn)便不少，可是在實(shí)際餐廳磁條如何鋪設(shè)也是一種問(wèn)題，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的360度轉(zhuǎn)彎，無(wú)法實(shí)現(xiàn)沿原路返回。同時(shí)所有機(jī)器人只能提供將菜送至桌旁，無(wú)法將餐盤送至桌子上，同時(shí)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(jiǎn)單，控制更方便，功能更齊全的餐廳服務(wù)機(jī)器人。
2.3 對(duì)于餐廳智能機(jī)器人傳菜員系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cè)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(guò)建立相應(yīng)的算法，利用C語(yǔ)言編寫控制程序。51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)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(gè)控制電路板。控制系統(tǒng)一般由多個(gè)模塊組成，一般餐廳智能服務(wù)機(jī)器人設(shè)有語(yǔ)音模塊、電機(jī)模塊、紅外模塊、傳感模塊、液晶顯示模塊、無(wú)線模塊、報(bào)警模塊及時(shí)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(cè)模塊主要要多個(gè)不同的傳感器組成，一般磁鐵循跡，則會(huì)裝有磁性傳感器，黑條循跡則會(huì)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(cè)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(duì)超聲波傳感器更簡(jiǎn)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(jiǎn)單靈活?，F(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(jì)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(jì)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(guó)內(nèi)外研究概述
公共服務(wù)機(jī)器人近年來(lái)得到快速發(fā)展，并且已經(jīng)應(yīng)用到公共場(chǎng)所為人類服務(wù)。例如，在展覽會(huì)會(huì)場(chǎng)、辦公大樓、旅游景點(diǎn)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(dòng)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(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們的人均收入提高，隨之而來(lái)的是人們的消費(fèi)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(guò)于為顧客點(diǎn)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(lái)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(diǎn)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(jī)。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(dòng)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(jià)值，還具有重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)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(dòng)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(jià)值；同時(shí)，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(chǎng)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(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。不同的是Alfred采用人工設(shè)置路標(biāo)，基于超聲測(cè)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(yǔ)音識(shí)別正確率很低，并且他們與顧客的互動(dòng)性還比較差。José只能通過(guò)語(yǔ)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(yǔ)音“交流”之外，通過(guò)安裝在其本體上的筆記本電腦顯示臉部表情來(lái)和顧客交流，這種“交流”雖然表情豐富，但缺乏真實(shí)感。
臺(tái)灣國(guó)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(cè)距傳感器進(jìn)行導(dǎo)航，具有較好的定位和導(dǎo)航能力。
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