智能打饭机器人

智能打饭机器人设计智能打饭机器人设计 胡伟健 信息学院 11 级计算机科学与技术 4 班 201130740407 摘要摘要 作为学生 在饭堂里打饭司空见惯 但打饭时总会遇到这么些麻烦 如打的饭不均 工作人员失误多打了钱 打饭时速度很慢 工作人员态度不好 排了很久却被告知没饭菜 了 面对这么多问题 智能打饭机器人都能帮你解决 试想 如果在食堂里出现了这么 一款能交流的机器人 那么将会是怎样的一番景象呢 面对这样热情为你服务的机器人 你自然会倍感温馨 而且这不仅解决了劳动力问题 也将使得食堂变得更加有趣 关键字关键字 智能 红外线 识别系统 机械手 引言引言 现今社会 随着中国经济的飞速发展 国人的生活水平不断提升 但同时不可忽视的 是中国的人力成本也在不断上升 劳动成本上升的问题的确是对中国经济的一个巨大考验 但也正因为如此 机械由于具有工作时间长 工作效率高 可靠性强等诸多特点 正越来 越受到重视 更重要的是 从长远来看 其所需成本远远低于人力资本 且在工作过程中 不会出现任何的纠纷问题 大大受到企业家的青睐 在这样一个大的背景下 大学里的智能打饭机器人就有了广阔的发展前景 它不仅能 解决校园里食堂高昂的雇人成本 而且大大提高了效率 另外 它还能真正做到公平对待 能非常有礼貌地对待它的每一个客人 更重要的一点 它绝对卫生可靠 再加上情趣的外 观设计 诱惑潜力将非常巨大 因此 智能打饭机器人的设计不失为一次难得的机遇 总体原理总体原理 该智能打饭机器人采用高灵敏度红外线感应装置 加上微型智能分析系统 能准确识 别声音信息及快速对上千种手势做出反应 里面内置的智能系统使得此机器人也有简单的 交流能力 手臂动力利用液压驱动 不仅速度快 而且精度相当高 节点采用特殊滚轮结 构 灵活度非常高 能自由旋转 滑板利用类似磁悬浮列车原理 摩擦很小 速度极快 机身本身携带小型灭菌器 利用高温对细菌的杀伤作用 保证厨具卫生干净 下图为机器 人的简化示意图 功能介绍功能介绍 该智能打饭机器人能智能识别手势 对客人的手势 在指定范围内 快速做出反应 还支持语音识别 对于客人的问题礼貌且幽默回应 打完饭自动计算价格 提示客人付钱 检测到饭菜即将用完以及根据排队队伍的人数 则会提示厨房的师傅制作饭菜的分量 最 大限度保证饭菜的合理利用 减少浪费 机身自带的灭菌器时刻工作 保证环境的干净整 洁以及食品的安全无菌 功能实现功能实现 1 红外线装置 红外线具有反射 折射 散射 干涉 吸收等特性 任何物 质 只要他本身具有一定的温度 高于绝对零度 都能辐射 红外线 利用这个原理制成的红外线传感器将测量到的手势 信息及其他有用信息输送给机器人的大脑 智能分析系统 由系统分析处理做出下一步指示 此传感器精度高 稳定性强 重复性好 抗干扰能力强 质 量轻 与智能分析系统相辅相承 右图为红外线装置引用图 2 智能分析系统 包括语音接收与播放 手势扫描识别 此微型系统乃是整个机器人的最核心部分 担任着语音识别 手势识别 智能控制等 多种功能 其内部采用最先进的语音识别 系统 能对声音进行判断并做出恰当反应 手势识别利用模型参数空间的轨迹或点分 类到该空间里某个子集的过程 对各种手 势与系统中的手势库进行手势数据匹配 对手势做出精准的判断 而手势识别技术 综合采用模板匹配法的简单 利用人工神 经网络的原理 再汲取比较流行隐马尔可 夫模型 使得手势识别更加高效快捷 根 据对剩余饭菜量及排队人数的统计分析 高速处理后将结论转化为声音信息传递给 厨房师傅 概念引用 模板匹配法是一种最简单的识别技术 它将输入手势的特征点与各 种标准手势的特征点进行匹配 通过测量两者之间的相似度来完成识别的任务 人工神经网络是通过把大量的简单处理单元即神经元广泛地连接起来构成一种复 杂的信息处理网络 隐马尔可夫模型已成地用于连续的语音识别 手写体识别等 领域 是目前动态识别领域的主流方法 用 HMM 来模型化手势语的语形 使得 处理手势行为的高度随机性成为可能 3 机械手 机械手主要由起固定支撑作用的机架 机械臂和爪三部分组成 驱动第一肩关节的运 动有 2 根肌肉 形象化称谓 实为可伸缩的机械钢臂 下同 组成 机架臂有 4 根肌肉组 成 大臂上安装有 4 根肌肉 小臂上安装有 4 根肌肉 机械手能够实现 4 个自由度的运动 其各自的自由度的驱动全部由肌肉来实现 最前端的爪抓取物品 此处为抓取勺子 通过 驱动实现各自关节的转动 使手臂能在空间上灵活自由运动 根据合理的控制 最终实现 机械手打饭的动作要求 4 液压驱动 气体虽然便捷 但由于分子间距离过大 容易被压缩 造成精度不高 而液体具 有难以被挤压的特性 利用此特性能实现打饭时对机械臂的精准控制 液压驱动主 要用于机械臂的驱动 其原理图如下 5 电源部分 机器的有效稳定高效除与自身的良好设计有关外 采用一个好的电源也是非常重要的 它是机器能完成所有工作的前提和保证 因此 此机器的电源采用多核 DH6 电源 具 有静音效果 减少噪声 可靠安全 可以保证电源稳定运行 6 滑槽部分 由于饭菜占地多而机械臂又有范 围限制 故为保证其打饭功能 特别 设计此滑槽 滑槽口与机械臂底脚相 嵌合 槽内经过特殊打磨处理 且凹 槽带有磁性 能最大限度减少摩擦阻 机械臂形象参考图 引用图 力 使其滑动时更顺畅 更快捷 7 除菌装置 除菌原理 把少量的水加到吸尘器的刷头中 通过刷头内的加热器将其加热产生蒸汽 利用蒸汽的高温来进行除菌 可以更容易清除油渍咖啡渍等顽固的污渍 而且刷头附一块 抹布 可以边吸边擦 一次完成清洁过程 这样的蒸汽除菌器对于食品的卫生方面非常符合要求 可以大量运用在机身上 保证环境 卫生 8 结构材质 为了保证整款机器人的灵活度 机器人的材质必须是坚硬且轻质的 同时 为符合卫 生标准 也必须采用安全无毒材料 为此 此款打饭机器人全体将采用安全无毒的新 型有机材料搭配轻质刚性环保材质 既美观又无污染 系统性能分析系统性能分析 此款智能打饭机器人通过采用高端技术装置加上简单的结构设计 在简化整体结构的 同时实现了诸多功能 而且简化的结构更易于拆卸与维修 大大提高了产品的可造性 红 外线 液压驱动 蒸汽除菌 微型智能系统 安全材料的完美结合 在满足多项功能时也 使整个产品变得轻巧 高效 真正实现无人干预下的全自动 全智能的工作方式 在高速 手势识别下 由于手臂特殊的驱动结构设计 实现了零半径的转弯 使得手臂变得灵活自 如 服务更加快捷 此款智能打饭机器人总体上性能高效 设计合理 特点突出 虽只有一只机械手 但 其智能的分析系统使其有了与人交流的能力 完全符合机器人的概念 运用前景分析运用前景分析 一款产品的发展前景如何 取绝对因素的往往是产品的功用及需求 在现今人力成本 不断上升的时代 用机械代替人工的方法显现出绝对的优势 它在降低投入获得高收益方 面非常诱人 因此其潜在需求量非常大 此打饭机器人的优势 1 在中国大力发展教育 学校不断增多的情况下 打饭机器人的应用市场的广 阔便不言自明 2 现今人们更注重卫生 而打饭机器人能满足这一点 3 机器人为人打饭具有足够的吸引力 4 打饭机器人能说会道 且礼貌幽默 永远不会向客人抱怨 5 机器人打饭绝对保证公平 不会出现分配不均而遭到非议的现象 结论结论 智能机器人的广泛运用跟它的制作难度是有一定关系的 但通过合理的设计以及巧 妙的运用 其前景是非常美好的 但限于本人能力 对打饭机器人只是做了初步设计 当 中定有许多不完善之处 而且这样的机器人造价蛮高 推广还需一定时间 打饭机器人虽 不起眼 但其确实有存在的价值 加上更多有趣的功用 实不失为一种更加有效缓解人们 排队打饭时烦躁的有利工具 另外 一款设计并不是构件的简单叠加 而是要通过系统的 分析 综合组装