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标题	餐厅服务机器人设计
范文	蒲睿 摘 要：设计与开发桌面式餐厅服务机器人，探讨其软件编程和硬件设计、材料选择，该餐厅服务机器人能实现迎客、点菜、娱乐等功能。 关键词：Arduino控制板；ARM开发板；JAVA；机器人；餐厅服务 DOIDOI：10.11907/rjdk.151169 中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）007-0085-02 0 引言 服务型机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能一定程度上代替人类完成服务工作，因此非常贴近人们的生活。人性化、智能化的餐厅服务机器人具有服务员特有的“人情味”，不仅能代替服务员的工作，还增强了互动性和娱乐性。 服务机器人在技术上已取得了很大进步，但在生活中未能得到普及，主要有以下两方面原因：一是此类机器人价位太高，普通餐厅难以承受；二是餐厅之间的竞争主要是服务的竞争，例如上菜效率高、为消费者考虑周全等，但是大多数机器人缺乏人性化服务。针对这一情况，餐厅服务机器人的发展和应用，还需要在某些功能上加以改进与提升。 1 餐厅服务机器人应用现状及功能需求 1999年，第一台餐厅服务机器人Alfred在加拿大诞生，该机器人显示出表情并与客户交流，但其语音识别正确率低，面部表情也不是很自然[1]；2006年，香港从美国、加拿大引进了餐厅服务机器人，具有迎客、点菜、跳舞功能，有较好的科技感和互动性；2010年，山东济南开设了机器人餐厅，引进11台机器人，其可以沿轨道送菜，并可进行舞蹈等表演；2012年，香港第二家机器人餐厅中的服务机器人具有打招呼、炒菜、点菜、送菜、收账、打包剩菜和清洗消毒餐具等功能，很大程度上代替了服务员工作；2013年，哈尔滨机器人餐厅的18台机器人功能更加全面，包括煮水饺、煮面、炒菜、送餐、传菜、迎宾、收费等[2]。 目前餐厅服务机器人可以在一定程度上代替服务员工作，但其与顾客的互动还不够，且体型较大、价位偏高。结合餐厅服务机器人的市场需求，本文设计餐厅服务机器人的目标是：外观灵巧、娱乐性强、科技感强、人性化服务、可实现与顾客互动、适合推广普及。 2 开发流程 开发流程如图1所示。 3 硬件设计 3.1 结构简介 主要使用Arduino控制板或ARM开发板进行硬件连接与软件的控制和输出。按钮、音量调节键、表情屏、语音输入输出设备、控制嘴巴闭合的舵机、手臂与腰部旋转的步进电机等均连接于ARM开发板或Arduino 控制板。当机器人发出语音时，ARM开发板发动舵机使嘴巴闭合；当机器人打招呼时，手臂可抬起与顾客握手，当其手臂感应到顾客的手时，手臂可前后轻摆。机器人打招呼时腰部可旋转，同时也可以手动旋转其腰部，整体结构如图2所示。 图2 机器人结构 3.2 材料选择 帽子和围着头部的部分采用食用性软硅胶，此材料属于环保硅胶的一种，无毒、无气味，弹性好，适用于机器人的装饰[3]。ABS塑胶具有良好的电镀性和耐热性，是头部、身体以及腿部外观材料的最佳选择，可用于制作机器人的“皮肤”。 3.3 关键部位机械结构 （1）下颌结构。下颌运动带动嘴唇闭合，因此将下颌绕水平方向的转动简化为嘴巴的4个自由度转动，由双摇杆机构实现。舵机半周转可带动下颌上下转动30°；下颌水平向上10°表示闭合，向下20°表示敞开，张开幅度为20mm[4]，下颌机械结构如图3所示。当机器人发出语音时，Arduino控制板或ARM开发板将带动电机转动，实现“嘴动说话”的功能。 （2）手臂结构。本产品手臂内侧附有负温度系数热敏电阻器，此电阻器对温度敏感，不同温度下表现出不同电阻值，温度越高时电阻值越低。人体手指温度一般为28～37℃[5]，在Arduino控制板或ARM开发板中输入一个固定的电阻值，一旦低于此值便启动步进发动机。为预防房间温度整体升高而被误判的情况，将光敏电阻安装在热敏电阻旁边，当光照变亮、电阻变小到一定值后电机将启动，带动手臂前后摇摆（见图4）。 （3）腰部旋转结构。安装一个轴承固定在腰部两旁，腿上安装一个轴承，用轴将两个轴承连接在一起。底部安装电机，步进电动机连接于Arduino控制板或ARM开发板上。因此，当机器人打招呼时启动步进电动机使腰部旋转。另外，腰部也可手动旋转，以便于顾客浏览屏幕内容。 4 软件系统设计 使用Java语言进行软件编程，根据顾客使用流程设计了4个模块：点菜、娱乐互动、上菜和其它辅助功能。 4.1 点菜 界面首先呈现菜品大类别，当顾客选择大类别后，进入详细菜品，界面右上角有“菜品清单”按钮，点击可查看已点菜品清单；右下角设置“点菜完成”按钮，点击进入“菜品清单”并弹出确认窗口，这时机器人会语音提示菜品数量和价格。对每个菜品呈现其菜名、价格和图片，在每个菜品左下角设置确定按钮，点击后该菜品即加入“菜品清单”；在每格菜品的右下角设置问号，点击后机器人将通过语音对此菜品进行介绍。 4.2 娱乐互动 等菜时呈现娱乐互动界面设置“伴奏音乐”、“新闻播报”等功能，可与顾客进行互动。 4.3 上菜 右下角有“菜来了”按钮，由服务员点击，点击后进入“菜品清单”，相应菜品被点击后，机器人将语音介绍菜品注意事项。待菜品上完，进入辅助服务，点击“没有纸巾了”、“需要添菜”即可提供相应辅助服务。右下角有“吃完了”按钮，点击后信号输出给服务后台，服务员便来结账收盘。 4.4 其它辅助功能 用餐完毕后，界面将显示“再玩一会”、“周边逛逛”、“直接走了”3个按钮，若点击“再玩一会”，程序将回到“等菜”的步骤，10分钟后界面自动弹回到主界面，“再玩一会”标签会变暗，不能再次点击；若点击“周边逛逛”，程序进入聊天界面开始语音帮助，顾客可说出目的地，将显示该地地图；若点击“直接走了”，机器人将询问是否需要乘坐出租车，若需要，程序则进入滴滴打车。此外，还可通过语音询问顾客对餐厅的建议，机器人将把顾客的语音录入储存。 顾客还可扫描其二维码进行外卖点餐。 5 结语 桌面式餐厅服务机器人可以更加人性化地为客户服务，增强科技感，提升用户体验。对于一些大型连锁餐饮店，桌面式餐厅服务机器人后期还可添加数据挖掘功能。通过机器学习自动进行数据分类、估计、预测、分组和聚类，餐厅可掌握不同客户的用餐喜好，提高服务质量。 参考文献： [1] 宋章军.机器人的研制与开发[J].先进技术研究通报，2006，28（6）：636-641. [2] 李大庆.服务机器人：未来人类新宠[N].科技日报，2007-12-19. [3] 周土芬，林静.硅胶在食品工业中应用现状[J].福建轻纺，2013（10）：38-42. [4] 机器人的表情介绍[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/eb1a70f7f61fb7360b4c65da.html. [5] 郑桐，崔世钢，储健.基于远程脑服务机器人本体设计[C].制造业自动化与网络化制造学术交流会论文集，2004. [6] 王炎，周大威.移动式服务机器人的发展现状及我们的研究[J].电气传动，2000（4）：3-7. （责任编辑：黄 健）
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