摘 要针对传统餐厅使用人力配送餐食时负重不足、送餐路径不明确、送餐效率不高等问题，本人设计出一款基于车型服务机器人的智能送餐系统。该车型服务机器人实现了自动循迹送餐、自动避障、定点停车等基本功能。另外还添加了语音提示，使车型服务机器人更贴近具体场景的应用。根据送餐系统的功能需求，从整体上将系统分为主控模块、避障模块、电机驱动模块和语音模块。对每个模块的硬件和软件进行设计，经过整合后进行总体调试。结果表明，该送餐系统在载有货物的情况下依然运行平稳，能够实现自动化送餐，且操作方便，适用人群年龄广泛。送餐系统有节省人工成本、无情绪易管理、负重多、效率高等优点，故可广泛应用于餐厅、酒店、写字楼、医院、学校等场所。
目 录
一 引 言 1
二 总体设计方案 2
（一）设计要求 2
（二）总体方案 2
（三）单片机模块的选择 3
（四）电机的选择 4
（五）电机驱动模块的选择 5
（六）避障模块的选择. 6
三 送餐系统硬件电路设计 7
（一）主控模块 7
（二）循迹模块 9
（三）避障系统模块 11
1.红外避障传感器 11
2.超声波传感器 11
四 软件设计 14
（一）系统软件设计 14
（二）PWM波程序设计 15
（三）循迹模块程序设计 16
（四）避障模块程序设计 17
（五）语音模块程序设计 18
五 调试和结果 18
（一）路径循迹及定点停车测试 19
（二）避障能力测试 21
（三）语音系统测试 22
六 总结与展望 23
（一）总结 23
（二）展望 23
参考文献 24
致谢 25
 一 引 言
随着人工智能在机器人领域的发展应用，更多的服务型机器人出现在人们的日常生活中。在人民生活越来越宽裕的今天，人民日益增长的需求由物质生活向精神文明生活转变。智能机器人的出现填补了人们在教育、娱乐、服务等领域的精神 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: *351916072* 
需求。
随着中国老龄化人口的增加，服务机器人市场也在不断扩大。2019年我国60岁以上人口达18.1%，其中12.6%是65岁以上人口。2021年全球市场上有30%的份额是中国服务机器人。近5年，中国服务机器人市场以36%的增长速率位于全球服务机器人市场前列。服务机器人在医疗、餐饮、老年护工、货运等领域都发挥很大作用，使老年人和残疾人拥有了生活保证。
在突如其来疫情期间，一个送餐系统的效率可以达到一个工作人员的三倍，所以各地医院都应急使用送餐系统配送物资来解决人手缺乏问题。随着国内疫情的平息，送餐系统的技术得到了一定的积累。送餐系统的无接触配送为餐饮业和工厂的复工复产提供助力。课题研究的意义是在疫情常态化和人口老龄化问题突出的今天实现机器人运送的一种具体场景应用。
二 总体设计方案
（一）设计要求
要求车型服务机器人的操作简单，成本低，模块化设计等。确保客人安全的条件下适当增加机器人的娱乐性。设计要求如下:
(1)自主行走:实现自动化送餐，能够自主判断目标。循线行走精准率不低于95%。.
(2)安全性:使用精确的避障系统以及降低车轮转速来保证客户安全。障碍物识别响应不超过1S。
(3)载物本领强:需要负担车壳和货物重量，有强大的驱动力。驱动电压大于12V。
(4)成本较低:芯片具有良好性能且成本低廉适合推广。
（二）总体方案
系统总体框架如图2.1所示。其中主控模块处理由子模块检测到的数据和控制信号的发出。红外循迹模块负责机器人按预定路线行走和对餐桌号码的判断。电机驱动模块负责放大信号功率来驱动两个直流减速电机。超声波检测模块以及由红外传感器构成的避障模块负责对障碍物的检测保证行驶过程中的安全性。语音模块负责语音提醒和站点播报。


图2.1系统总体框架
（三）直流调速方法选择
1.串电阻调速系统
串联电阻调速是电机降压启动的一种方式。当启动电流通过在定子绕组电路中串联的电阻时，就在电阻上产生电压降。减少定子绕组两端的电压，就能防止启动电流过大。串电阻调速经常被应用在绕线式异步电动机上。将可变电阻器接在电动机转子电路中的滑环上，加大转子电阻的同时通过转子的电流会减小。反转矩也会在电动机的转矩减小的同时产生。当反转矩与转矩相等时，电机将会以某一转数平稳运行。当电机转矩大于反转矩时，电动机将会加速运行。当转矩小于反转矩时，电机将会减速运行。随着滑差率的增大和转数的下降，电机将以更低的转数运行，直到转矩增大到能与反转矩平衡。所以串接不同的电阻就是改变滑差率，以此达到调速的目的。但是由于该系统需要的设备较多且维护、管理困难导致其经济效益不高，所以本文放弃使用该系统。
2.晶闸管电动机调速系统
晶闸管电动机直流调速系统，简称VM系统，其中V表示整流电路，可以用触发装。置GT的控制电压变化来对触发脉冲进行移向。变化整流后电压的平均值可以实现电动机的无缝隙调速。和串联电阻调速相比，晶闸管整流成本更低、可靠性更强、在技术性能上更优越。但是晶闸管具有单向导电性质所以系统中将不会有反向电流的存在也就不能逆运行。系统在低速运行时还会产生谐波，而谐波会在电路中会产生许多不良影响。因为VM系统需要的工作条件过高且不易于维护和操作，所以本文放弃使用该系统。
3.PWM调速系统
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)可简称为PWM，其主要原理就是通过微处理器将电路信号进行数字编码，转化可控的数字输出，从而实现对信号的模拟控制。PWM控制技术早在上世纪五六十年代就被提出，但由于电子器件的不适配以及电控技术、微控技术等理论发展一直难以突破，直到上世纪八十年代才得以用。本文的调速系统就是利用PWM得以实现。

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