任 微，龔天祥，魚(yú)小濤，蔣瀟軒，魯曉東，蘆立娟，張繼軍

(浙江海洋大學(xué)東海科學(xué)技術(shù)學(xué)院，浙江 舟山 316000)

一種智能餐廳的設(shè)計(jì)

任 微，龔天祥，魚(yú)小濤，蔣瀟軒，魯曉東，蘆立娟*，張繼軍

(浙江海洋大學(xué)東海科學(xué)技術(shù)學(xué)院，浙江 舟山 316000)

利用3Dmax仿真設(shè)計(jì)了一種智能機(jī)器人餐廳，并利用單片機(jī)等進(jìn)行實(shí)物制作，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)載盤(pán)的升降和其它功能的智能餐廳。

3Dmax 智能機(jī)器人餐廳 單片機(jī) 實(shí)物制作 智能餐廳

近年來(lái)，中國(guó)普通勞動(dòng)力的工資呈現(xiàn)了上漲趨勢(shì)，尤其是從事第三產(chǎn)業(yè)的人均工資的增長(zhǎng)速度高于全國(guó)水平，面對(duì)勞動(dòng)力成本的增加，市場(chǎng)上許多從事第三產(chǎn)業(yè)的行業(yè)，如餐廳等，因目前大多的是非智能化服務(wù)，需要大量的人力，就使經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)減少。故設(shè)計(jì)了一種由機(jī)器人部分的代替人工服務(wù)的智能餐廳以減少人力需求，降低餐廳的成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，具體設(shè)計(jì)如下：

1 餐廳流程

如圖1所示：顧客進(jìn)門(mén)后只需找到空餐桌坐下，根據(jù)顯示屏上的提示進(jìn)行點(diǎn)餐(點(diǎn)餐結(jié)束后顯示屏上顯示消費(fèi)金額)，被選中的菜肴菜單顯示在廚房總顯示系統(tǒng)的顯示屏上，廚師根據(jù)廚房?jī)?nèi)顯示屏上的提示準(zhǔn)備菜肴將菜肴放入在載盤(pán)內(nèi)，蓋上防塵蓋扣上卡扣，按動(dòng)載盤(pán)上的數(shù)字鍵選定相應(yīng)的餐桌。導(dǎo)軌安裝在天花板上，直流電機(jī)工作驅(qū)動(dòng)滑輪使載盤(pán)上升至軌道入口，并控制工形車輪在導(dǎo)軌上移動(dòng)使機(jī)器人到達(dá)用餐顧客桌子所對(duì)應(yīng)的正上方，驅(qū)動(dòng)滑輪帶動(dòng)載盤(pán)下降至與桌同高的小平臺(tái)上， 載盤(pán)與底部接觸觸動(dòng)按鈕，卡扣和防塵罩打開(kāi)，顧客可自行拿出菜肴享用。享用完美食后，可點(diǎn)擊二維碼進(jìn)行支付，或用支付寶進(jìn)行支付，支付后會(huì)吐出相應(yīng)的收據(jù)單，或前往前臺(tái)支付現(xiàn)金。顧客憑借手的收據(jù)單出門(mén)。

圖1 總流程

2 餐廳結(jié)構(gòu):分為固定和移動(dòng)兩部分

2.1 固定部分

固定在天花板上的橢圓軌道、餐桌(載盤(pán)降落平臺(tái)、點(diǎn)餐系統(tǒng)、支付系統(tǒng))如圖2所示：

圖二(1)

圖二(2)

圖二(3)

圖二(4)圖2 固定部分結(jié)構(gòu)圖

2.1.1 橢圓軌道

基于軌道火車的軌道能夠承受著多變化的垂直、橫向、縱向的靜荷載和動(dòng)荷載。而荷載從鋼軌通過(guò)軌枕和道床傳遞到路基。通過(guò)力學(xué)理論，在各種荷載條件下進(jìn)行分析軌道各組成部分所能承載的能力及穩(wěn)定性。軌道力學(xué)分析軌道結(jié)構(gòu)在機(jī)車車輛作用下的受力和變形，以及軌道結(jié)構(gòu)對(duì)軌道破壞及列車運(yùn)行的影響，為設(shè)計(jì)軌道結(jié)構(gòu)，制定軌道管理標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。在此我們將軌道固定在天花板上，一方面為了減少了空間的消耗同時(shí)也減少了在長(zhǎng)期使用過(guò)程中對(duì)導(dǎo)軌的損耗。根據(jù)重力的原理導(dǎo)軌與主動(dòng)輪可以很好的契合。導(dǎo)軌的起點(diǎn)和終點(diǎn)都設(shè)定在廚房。軌道為橢圓，這樣可以繞餐廳一圈回到廚房，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化如圖2(1)所示。

2.1.2 餐桌

餐桌安放在軌道的正下方，與軌道平行。保證每個(gè)餐桌與軌道的距離基本相等如圖，按照特定的設(shè)計(jì)將餐桌椅分別擺放在特定位置，讓機(jī)器人能準(zhǔn)確到達(dá)每個(gè)餐桌上。其中包括：載盤(pán)降落平臺(tái)，原理是根據(jù)三角形的穩(wěn)定性在桌旁邊固定降落平臺(tái)，如圖2(2) 所示：點(diǎn)餐系統(tǒng)：原理是桌子四角 裝有顯示屏，顧客根據(jù)自己的喜好自行點(diǎn)餐，選好菜后點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，菜單會(huì)通過(guò)線路傳輸?shù)綇N房顯示屏，如圖2(3)所示：支付系統(tǒng)：原理是顧客享受完菜肴后，點(diǎn)擊桌子旁的顯示屏對(duì)用餐滿意度進(jìn)行評(píng)價(jià)，查看自己的用餐費(fèi)用。付款采用多種方式，顧客可以在顯示屏上點(diǎn)擊選擇二維碼支付，支付寶支付或前臺(tái)現(xiàn)金支付，支付后會(huì)吐出相應(yīng)的收據(jù)單，如圖2(4)所示。

2.2 移動(dòng)部分

主體系統(tǒng)(機(jī)器人、載盤(pán)和充電裝置)、升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；

2.2.1 機(jī)器人

圓柱橢圓線形導(dǎo)軌與工字形車輪，通過(guò)直流電機(jī)控制使主體移動(dòng)，如圖3(1)所示：載盤(pán)設(shè)計(jì)：載盤(pán)與升降系統(tǒng)連接。向載盤(pán)上放置菜肴時(shí)服務(wù)員自行蓋上防塵罩和卡扣。防塵罩減少灰塵對(duì)菜肴的影響，卡扣固定菜肴在載盤(pán)中的固定位置。下降到與小平臺(tái)接觸時(shí)就能觸動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)打開(kāi)防塵罩以及卡扣，以便顧客取下菜肴，載盤(pán)系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器(減少到設(shè)置的重量)時(shí)，伸縮架自動(dòng)上升并返回指定待命，如圖3(2)所示：充電裝置：充電裝置安放在軌道運(yùn)行平臺(tái)上面，在這里我們選擇用蓄電池為直流電機(jī)供電，蓄電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的一種裝置，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)再充電，可以防止直流電機(jī)運(yùn)行中突然沒(méi)有電的情況。我們選擇在廚房安裝插座，當(dāng)空閑時(shí)，蓄電池就可以與插座想連接進(jìn)行充電，防止出現(xiàn)電量不足情況，如圖3(3)所示：

2.2.2 升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

原理是在已知橢圓軌道到載盤(pán)降落平臺(tái)距離，載盤(pán)的伸縮采用直流電機(jī)控制滑輪組，直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過(guò)轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生安培力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖?，因此此時(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖3(1)

圖3(2)

圖3(3)

圖3(4)圖3 移動(dòng)部分結(jié)構(gòu)圖

我們利用單片機(jī)控制直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)使滑輪正旋和反旋，當(dāng)?shù)降字付ㄎ恢脮r(shí)，直流電機(jī)進(jìn)行正旋，滑輪組工作，將載盤(pán)從導(dǎo)軌上面按穩(wěn)定的速度降下來(lái)，到底平臺(tái)上方時(shí)，直流電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，滑輪組停止運(yùn)動(dòng)，載盤(pán)接觸底部，罩子打開(kāi)，顧客可以取菜肴。一定時(shí)間后直流電機(jī)反旋，滑輪組工作使載盤(pán)上升。通過(guò)控制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)使載盤(pán)準(zhǔn)確到達(dá)降落平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)升降，如圖3(4)所示：

3 技術(shù)路線圖

如圖4所示。

圖4 技術(shù)路線圖

4 電路圖

如圖5所示。

5 3Dmax制圖相關(guān)說(shuō)明

3d建模使用的3dmax，主要參考主創(chuàng)的構(gòu)思并略加改進(jìn)以增進(jìn)其美觀度，并且通過(guò)對(duì)多面體的加角加線添加渦輪平滑效果以達(dá)到曲面細(xì)分的效果，為了防止曲面破碎，應(yīng)在多面體中添加約束線。其他具體日常物體參考日常實(shí)物進(jìn)行建模。

圖5 直流電機(jī)電路圖

6 結(jié) 論

設(shè)計(jì)能夠部分的利用智能化設(shè)備，有效的減少人力需求，相對(duì)降低餐廳的成本，增加效益，可為其他餐廳實(shí)現(xiàn)智能化提供參考。

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，顧客就餐后在網(wǎng)上進(jìn)行支付時(shí)會(huì)留下相應(yīng)的消費(fèi)數(shù)據(jù)，可以對(duì)消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析得出每個(gè)顧客的愛(ài)好，根據(jù)其愛(ài)好推出個(gè)性化的優(yōu)惠，吸引顧客經(jīng)常消費(fèi)。

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Design of a Smart Restaurant

REN Wei,GONG Tian-xiang,YU Xiao-tao,JIANG Xiao-xuan,LU Xiao-dong LU Li-juan,ZHANG Ji-jun

(Zhejiang Ocean University,Donghai Science and Tecnological College,Zhejiang Zhoushan 316000)

It introduces a kind of intelligent android restaurant,which is based on the reversing of the Direct Current motor to realize multiple function.The machine was designed by using 3Ds max modeling,and realized by utilizing single chip microcomputer and other.

3Dmax；intelligent robot restaurant；single chip microcomputer；physical production；smart restaurant

2016-06-07

1007-2934(2016)06-0086-04

O 4-33

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.006.023

*通訊聯(lián)系人