商场饮料瓶回收与导航服务机器人

滕猛　李猛　王岳松　郭继航　谢可　叶冰莹

摘 要：基于环卫、经济、快捷、创新的理念，针对商场领域对于服务机器人的需求，文章设计了一种商场饮料瓶回收与导航服务机器人。该智能服务机器人不仅具有饮料瓶回收返积分、定位导航、人机交互、远程监控并存储与分析等功能，还具有绿色、节能、环保等特点，同时给予人们愉快的购物体验，具有巨大的市场前景。

关键词：机器人；智能导航；人机交互；远程监控

中图分类号：TP242.6 文献标志码：A 文章编号：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

隨着科技的日益进步，近年来，生活中机器人的应用越来越普遍，致使各国都将机器人作为一种国家战略来发展。机器人现在已不单单是在制造业，更进入人类生活的各个领域，各种各样的机器人代替人们去做不同的工作。

本文设计的商场饮料瓶回收与导航服务机器人，使商场内的顾客在购物过程中可以随时随地扔掉手中的空饮料瓶，并获得商场积分，累计积分达到一定数量就可以换购商场代金券；同时该智能服务机器人可以提供给顾客商场的店铺信息并进行智能导航来引领顾客，使人机交互真正走进顾客的心里。

2 系统总体设计

本文设计的商场饮料瓶回收与导航服务机器人，用于实现服务顾客和商场内部的实时监控，系统原理框图如图1所示。

该智能服务机器人主要由移动底盘、人机交互模块、饮料瓶回收装置、数据采集终端和云平台组成。机器人通过传感器采集周围环境进行自我避障和服务导航，再通过控制端处理采集的饮料瓶的条形码参数并进行数据预处理，生成相应的二维码，扫描二维码进行积分和查询，最后通过WiFi无线传输网络将商场数据参数传送到云平台，在云平台进行数据的云中存储和分析，从而对商场环境进行实时、远程监测，实现数据检测、无线数据传输、历史数据保存、智能自身预警等功能。

3 系统硬件设计

该智能服务机器人的硬件设计包括下位机终端和上位机终端两部分，其系统硬件总体设计如图2所示。

3.1 下位机终端的设计

下位机终端主要实现服务机器人的移动行走、避障导航、机械臂控制等功能。通过传感器采集机器人周围环境参数，然后通过WiFi无线通信模块将采集到的数据传输给上位机终端进行数据的汇总处理。

3.2 上位机终端的设计

上位机终端主要实现饮料瓶的识别、人机交互等功能，将采集的用户积分和环境参数进行汇总处理，然后通过移动网、WiFi等通信方式将数据上传给云服务器进行数据的分析处理；从而对商场环境进行实时、远程监测，实现数据检测、传输、保存等功能。

3.2.1 控制模块

下位机终端的核心模块采用嵌入式ST公司的32位ARM处理器STM32F103ZET6，该微处理器具有较高的工作频率，丰富的I/O外设接口，支持多种通信接口，自带AD转换功能，满足了本系统的性能需求。

3.2.2 语音模块

语音模块选用集成语音识别、语音合成的WEGASUN模块，识别词条达2000句，长达5米识别距离，能够做到自动播放音乐、中英文识别、文字转声音输出、智能降噪过滤、多人语音识别等。

3.2.3 超声波传感器

超声波传感器采用US-100超声波测距传感器，US-100超声波测距模块可实现2cm～4.5m的非接触测距功能，拥有2.4～5.5V的宽电压输入范围；可准确的为机器人提供周边障碍物信息。

3.2.4 WiFi无线通信模块

WiFi无线通信模块采用SSC-WiFi-03型串口WiFi无线通信模块，SSC-WiFi-03型串口WiFi无线通信模块可以通过UART串口与控制器模块相连。

3.2.5 人机交互模块

人机交互模块采用的7寸USART HMI显示屏，该串口屏分辨率为800*480，支持多种组态控件：按钮控件、进度条控件、文本控件、指针控件等。串口屏上显示机器人人机交互界面、机器人手动操作模式、显示二维码等采集的周围环境信息，体现机器人采集的信息与ARM处理器实时沟通的准确性。

4 系统软件设计

系统软件设计按照功能可划分成机器人控制模块、智能导航模块、人机交互模块、无线数据传输模块、显示模块五个分模块，将各个模块分别进行流程图设计，其主程序流程图如图3所示：

5 结束语

本文提出一种商场饮料瓶回收与导航服务机器人系统，综合运用互联网、嵌入式、传感器等技术，用于大型商场、大型活动中心和会展等服务和愉悦顾客的机器人，通过机器人智能服务终端实时为顾客提供服务，如饮料瓶的回收返积分、智能导航、人机交互娱乐、智能监控等，采用互联网通信网络技术将数据传输到数据处理智能终端，经过对数据的处理、分析，对异常数据及时发出报警，实现智能机器人在运动过程中的对商场等场所进行实时监测。

参考文献：

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