滕猛　李猛　王岳松　郭繼航　謝可　葉冰瑩

摘 要：基于環(huán)衛(wèi)、經(jīng)濟、快捷、創(chuàng)新的理念，針對商場領(lǐng)域?qū)τ诜?wù)機器人的需求，文章設(shè)計了一種商場飲料瓶回收與導(dǎo)航服務(wù)機器人。該智能服務(wù)機器人不僅具有飲料瓶回收返積分、定位導(dǎo)航、人機交互、遠程監(jiān)控并存儲與分析等功能，還具有綠色、節(jié)能、環(huán)保等特點，同時給予人們愉快的購物體驗，具有巨大的市場前景。

關(guān)鍵詞：機器人；智能導(dǎo)航；人機交互；遠程監(jiān)控

中圖分類號：TP242.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0039-02

Abstract： Based on the concept of environmental sanitation， economy， fast and innovation， aiming at the demand of service robot in the field of shopping malls， this paper designs a kind of service robot for drink bottle recycling and navigation in shopping malls. The intelligent service robot not only has the functions of reclaiming points from beverage bottles， positioning navigation， human-computer interaction， remote monitoring， storage and analysis， but also has the characteristics of green， energy saving， environmental protection and so on. At the same time， it gives people a pleasant shopping experience and has the huge market prospect.

Keywords： robot； intelligent navigation； human-computer interaction； remote monitoring

1 概述

隨著科技的日益進步，近年來，生活中機器人的應(yīng)用越來越普遍，致使各國都將機器人作為一種國家戰(zhàn)略來發(fā)展。機器人現(xiàn)在已不單單是在制造業(yè)，更進入人類生活的各個領(lǐng)域，各種各樣的機器人代替人們?nèi)プ霾煌墓ぷ鳌?/p>

本文設(shè)計的商場飲料瓶回收與導(dǎo)航服務(wù)機器人，使商場內(nèi)的顧客在購物過程中可以隨時隨地扔掉手中的空飲料瓶，并獲得商場積分，累計積分達到一定數(shù)量就可以換購商場代金券；同時該智能服務(wù)機器人可以提供給顧客商場的店鋪信息并進行智能導(dǎo)航來引領(lǐng)顧客，使人機交互真正走進顧客的心里。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

本文設(shè)計的商場飲料瓶回收與導(dǎo)航服務(wù)機器人，用于實現(xiàn)服務(wù)顧客和商場內(nèi)部的實時監(jiān)控，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

該智能服務(wù)機器人主要由移動底盤、人機交互模塊、飲料瓶回收裝置、數(shù)據(jù)采集終端和云平臺組成。機器人通過傳感器采集周圍環(huán)境進行自我避障和服務(wù)導(dǎo)航，再通過控制端處理采集的飲料瓶的條形碼參數(shù)并進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，生成相應(yīng)的二維碼，掃描二維碼進行積分和查詢，最后通過WiFi無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將商場數(shù)據(jù)參數(shù)傳送到云平臺，在云平臺進行數(shù)據(jù)的云中存儲和分析，從而對商場環(huán)境進行實時、遠程監(jiān)測，實現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測、無線數(shù)據(jù)傳輸、歷史數(shù)據(jù)保存、智能自身預(yù)警等功能。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

該智能服務(wù)機器人的硬件設(shè)計包括下位機終端和上位機終端兩部分，其系統(tǒng)硬件總體設(shè)計如圖2所示。

3.1 下位機終端的設(shè)計

下位機終端主要實現(xiàn)服務(wù)機器人的移動行走、避障導(dǎo)航、機械臂控制等功能。通過傳感器采集機器人周圍環(huán)境參數(shù)，然后通過WiFi無線通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給上位機終端進行數(shù)據(jù)的匯總處理。

3.2 上位機終端的設(shè)計

上位機終端主要實現(xiàn)飲料瓶的識別、人機交互等功能，將采集的用戶積分和環(huán)境參數(shù)進行匯總處理，然后通過移動網(wǎng)、WiFi等通信方式將數(shù)據(jù)上傳給云服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的分析處理；從而對商場環(huán)境進行實時、遠程監(jiān)測，實現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測、傳輸、保存等功能。

3.2.1 控制模塊

下位機終端的核心模塊采用嵌入式ST公司的32位ARM處理器STM32F103ZET6，該微處理器具有較高的工作頻率，豐富的I/O外設(shè)接口，支持多種通信接口，自帶AD轉(zhuǎn)換功能，滿足了本系統(tǒng)的性能需求。

3.2.2 語音模塊

語音模塊選用集成語音識別、語音合成的WEGASUN模塊，識別詞條達2000句，長達5米識別距離，能夠做到自動播放音樂、中英文識別、文字轉(zhuǎn)聲音輸出、智能降噪過濾、多人語音識別等。

3.2.3 超聲波傳感器

超聲波傳感器采用US-100超聲波測距傳感器，US-100超聲波測距模塊可實現(xiàn)2cm～4.5m的非接觸測距功能，擁有2.4～5.5V的寬電壓輸入范圍；可準確的為機器人提供周邊障礙物信息。

3.2.4 WiFi無線通信模塊

WiFi無線通信模塊采用SSC-WiFi-03型串口WiFi無線通信模塊，SSC-WiFi-03型串口WiFi無線通信模塊可以通過UART串口與控制器模塊相連。

3.2.5 人機交互模塊

人機交互模塊采用的7寸USART HMI顯示屏，該串口屏分辨率為800*480，支持多種組態(tài)控件：按鈕控件、進度條控件、文本控件、指針控件等。串口屏上顯示機器人人機交互界面、機器人手動操作模式、顯示二維碼等采集的周圍環(huán)境信息，體現(xiàn)機器人采集的信息與ARM處理器實時溝通的準確性。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計按照功能可劃分成機器人控制模塊、智能導(dǎo)航模塊、人機交互模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、顯示模塊五個分模塊，將各個模塊分別進行流程圖設(shè)計，其主程序流程圖如圖3所示：

5 結(jié)束語

本文提出一種商場飲料瓶回收與導(dǎo)航服務(wù)機器人系統(tǒng)，綜合運用互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式、傳感器等技術(shù)，用于大型商場、大型活動中心和會展等服務(wù)和愉悅顧客的機器人，通過機器人智能服務(wù)終端實時為顧客提供服務(wù)，如飲料瓶的回收返積分、智能導(dǎo)航、人機交互娛樂、智能監(jiān)控等，采用互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理智能終端，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的處理、分析，對異常數(shù)據(jù)及時發(fā)出報警，實現(xiàn)智能機器人在運動過程中的對商場等場所進行實時監(jiān)測。

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