常朝正 劉東靜 何梓安 黎乃斌 陳珍

摘要：餐廳送餐服務機器人是一種能夠自主或半自主地為顧客提供服務、改善員工工作強度的智能機器人，包含了環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、智能控制等諸多功能。在勞動力結(jié)構(gòu)性短缺和勞動力成本提高的背景下，餐廳服務的機器人符合市場實際急需，可以降低成本和提高效率，具有廣闊的行業(yè)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：機器人;人工智能;餐飲;送餐

中圖分類號：TP242?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）08-0029-01

人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，服務型機器人作為人工智能技術(shù)的代表產(chǎn)品，應用場景廣泛。餐飲行業(yè)蓬勃發(fā)展，分布廣泛，但大部分餐飲行業(yè)仍然是使用人工送餐服務。具有人工成本高、接觸距離近、送餐失誤、存在人事糾紛等缺點。使用餐廳送餐服務機器人可以實現(xiàn)降低人工成本、零接觸、零失誤、智能化送餐服務，具有廣泛的應用前景。

1?系統(tǒng)架構(gòu)

餐廳送餐服務機器人工作流程如下：由餐廳工作人員將客戶點餐放置于餐盤，餐盤上放置顧客餐桌號牌;機器人在待命區(qū)識別到取餐盤區(qū)有準備好的餐盤，隨即移動至取餐盤處，啟動攝像頭識別顧客餐桌號，并完成自動取餐盤的動作;機器人根據(jù)客戶餐桌號自動規(guī)劃路徑執(zhí)行送餐任務，將客戶的點餐送至規(guī)定餐桌。

根據(jù)工作要求構(gòu)建的餐廳助手服務機器人核心板采用Zynq7020全可編程工作平臺，外擴了羅技公司USB攝像頭的，用于采集服務數(shù)據(jù);移動平臺采用ZRobot-III智能小車;送餐工作平臺是一個圓工作臺附加固定餐盤的機構(gòu)和機械手臂構(gòu)成。

結(jié)合Zynq7020雙核優(yōu)勢，構(gòu)建非對稱混合異構(gòu)系統(tǒng)“Linux操作系統(tǒng)+裸機應用環(huán)境”的服務機器人軟件開發(fā)環(huán)境。服務機器人高性能處理層采用Linux操作系統(tǒng)，完成圖像采集、識別、雙核通信等任務。Linux提供封裝好的網(wǎng)絡和視覺庫API，易于使用，減少工作量。硬件工程的生成的超聲波、電機、舵機等模塊在應用過程中要求的實時性較高，采用裸機應用系統(tǒng)進行驅(qū)動程序的開發(fā)和調(diào)用。這樣可以讓兩個系統(tǒng)優(yōu)勢互補，完成一個性能強大、功能完善的服務機器人應用平臺。Zynq7020工作平臺擴展外設后的應用體系結(jié)構(gòu)如圖1。

2?程序設計

2.1 ?Linux系統(tǒng)圖像識別應用程序。Linux系統(tǒng)下的圖像識別應用程序主要包括圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。圖像的獲取實際上是將被測物體的可視化圖像和內(nèi)在特征轉(zhuǎn)換成能被計算機處理的一系列數(shù)據(jù)。視覺信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內(nèi)容。

2.2 ?SDK裸機應用程序設計。裸機應用程序主要實現(xiàn)服務機器人的服務功能，包括底層速度傳感器、光電傳感器、超聲波等的驅(qū)動函數(shù)、機械手動作、電機控制（控制機器人前進、后退、拐彎等）、路徑識別等，底層驅(qū)動函數(shù)包括：（1）小車電機運動控制程序，對車輪電機的轉(zhuǎn)速和方向進行控制;（2）核間通信函數(shù)，異構(gòu)系統(tǒng)之間的通信協(xié)同;（3）超聲波模塊驅(qū)動程序，實現(xiàn)避障功能;（4）光電傳感器驅(qū)動程序，實現(xiàn)巡線功能和定位功能;（5）舵機驅(qū)動程序，實現(xiàn)機械手臂的抓握功能;（6）測速傳感器驅(qū)動程序，實現(xiàn)小車速度的反饋功能;（7）液晶驅(qū)動程序，實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)顯示。

3?開發(fā)環(huán)境

3.1基于zynq芯片的軟硬件協(xié)同設計。對于zynq7020芯片，Vivado除了將VHDL描述的功能模塊進行綜合、實現(xiàn)生成PL（FPGA）上電后能夠加載的BIT流，還生成PS（ARM）的一些配置文件等。

3.2 ?SDK構(gòu)建并編譯軟件應用程序。SDK可以創(chuàng)建工程、編譯代碼，制作鏡像文件和擦寫 flash、FPGA，與處理器進行通信，將文件裝載到內(nèi)存，讀寫任意內(nèi)存單元與寄存器的值，很方便進行系統(tǒng)調(diào)試。另外一項非常重要的工作是使用 SDK 制作開發(fā)板可以識別的系統(tǒng)鏡像、直接與硬件交互進行開發(fā)調(diào)試工作。

4?特色和創(chuàng)新點

4.1結(jié)合Zynq7020雙核優(yōu)勢，構(gòu)建非對稱混合異構(gòu)系統(tǒng)“Linux操作系統(tǒng)+裸機應用環(huán)境”的服務機器人軟件開發(fā)環(huán)境。

4.2 ?Linux系統(tǒng)下的圖像識別應用程序主要包括圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。

4.3使用 SDK 制作開發(fā)板可以識別的系統(tǒng)鏡像、直接與硬件交互進行開發(fā)調(diào)試工作。

4.4利用SDK裸機應用程序?qū)崿F(xiàn)服務機器人的服務功能，包括底層速度傳感器、光電傳感器、超聲波等的驅(qū)動函數(shù)、機械手動作、電機控制（控制機器人前進、后退、拐彎等）、路徑識別等。

參考文獻：

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[3]陳凱. 智能送餐機器人控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].杭州電子科技大學，2017.

（本文通信作者：劉東靜）