摘 要

随着人口老龄化现象严重，餐厅出现“雇工难、雇工贵”的问题，送餐机器人的出现为解决这一难题提供了新思路。

本文所设计的智能餐厅服务机器人主要具有迎宾领座、菜品介绍与点餐、送餐、语音交互、自助结账、安保管理、智能家居系统等功能。本文设计的服务机器人对导航与定位系统进行了革新，将惯性导航系统引入到餐饮机器人导航系统中，利用陀螺仪实时计算餐饮机器人偏离的角度并进行纠偏，确保机器人行走在预设轨迹上，从而取代了铺设在地板上的导航轨迹，提高了环境适应性与餐厅的美观性；利用加速度传感器实时计算前进的位移，实现定位功能，取代了原有的定位磁卡;利用红外技术以及超声测距设计了避障系统。

本文特色：本项目解决了AGV对环境要求就好、铺设轨迹难度大的问题，可以在不改变餐厅结构的前提下提供迎宾与送餐服务，如果该型机器人得到推广，将会成为餐厅新一代的服务机器人。

关键词：惯性导航；实时计算；超声测距

Abstract

As the aging population increases, it’s difficult and enpensive for restaurants to employ staff. There is a new idea for problems with the development of service robots.

In this paper, design of the smart restaurant service robots has many functions, such as leading function of the seat, introduction of dishes, order, voice interaction, self closing, security management, smart home and etc. Service robot designed in this paper improves navigation and positioning system. Using gyroscope to calculate deviation angle of catering robots in real time and rectify deviation to ensure thate robots are walking on the preset track rather than lay navigation tracks on the floor, which can improve the aesthetic of the restaurant; Using acceleration sensor to calculate the forward displacement in real time to realize the positioning function rather than use positioning card;and obstacle avoidance system is designed by using infrared technology and ultrasonic distance measurement.

Feastures of this dissertation can solve problems on the AGV that has high demand for the environmental and laying track difficult problems. If the robot is to be promoted, it will become a new service robot in the restaurant.

Keywords: Inertial navigation; Real time calculation; Ultrasonic distance measurement

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 1

第1章 绪 论 1

1.1 国内外相关研究现状 1

1.2 论文工作目的及意义 2

1.3 论文主要研究内容 3

第2章 餐厅送餐机器人总体设计方案 5

2.1 系统整体结构 5

2.2 整体方案设计 7

第3章 惯性导航系统的研究与改进 9

3.1 惯性导航系统及其研究现状 9

3.1.1 惯性导航系统 9

3.1.2 惯性导航系统的现状 9

3.2 惯性导航系统的改进 9

第4章 送餐机器人控制系统的设计改进 11

4.1 送餐机器人控制系统 11

4.1.1 送餐机器人控制系统的设计 11

4.1.2 送餐机器人控制系统面临的问题 11

4.2 送餐机器人控制系统的研究与改进 11

第5章 送餐机器人智能避障系统的设计 15

5.1硬件结构设计 15

5.2软件结构设计 16

5.2.1 红外循迹和标志识别的技术实现 16

5.2.2 障碍物检测和智能避障的技术实现 16

5.2.3 整体信息融合和功能实现 17

第5章 结 论 19

参考文献 20

致 谢 21

第1章 绪 论

随着我国的服务业发展飞速，对劳动力的需求量不断增长。然而，传统的廉价劳动力现在已经不复存在，这就引起了“雇工归，雇工难”的问题，进而导致公司发展受到限制。因此，针对服务行业这一棘手的问题，同时也伴随着智能化机器人的不断发展，设计专门的机器人，从而来代替劳动力也就应运而生了。

本文所设计的机器人主要应用于酒店餐饮和迎宾服务等。他们不但具有人类的外观，而且在其内部还有固定词条，所以这些机器人不仅可以进行基本的点餐送餐服务，它还可以与人类进行基本的交流。

1.1 国内外相关研究现状

机器人市场化在世界范围内也只是起步阶段，但是由于现在廉价劳动力的不足、老龄化严重等问题以及科技的不断发展，机器人市场将会持续快速的增长，根据相关的报告，服务型机器人在全球的市场规模为307.3亿美元^[1]，预计2015-2025年年复合增长率将达到17.4%，而且行业空间巨大，中国机器人的产业在政府的积极扶持下也将会后来居上。

随着第一家机器人餐厅在港的正式出现，机器人市场在国内就变得火爆起来，机器人餐厅开始席卷全国，诸如送餐机器人、迎宾机器人等，越来越多的机器人走进我们的生活中，而在这些餐饮机器人中最受人瞩目、从事研究人员最多的当属送餐机器人与迎宾机器人，由于该型机器人需要与顾客打交道，这就需要其具有很高的智能度来满足客户的需求，其主要功能有迎宾领座、菜品介绍与点餐、送餐、语音交互、自助结账、安保管理、智能家居系统、自动充电、私人定制等功能。国内某餐厅机器人如图1.1所示。

图1.1 国内某餐厅送餐机器人