智能机器人迎宾服务系统的设计

2012-06-09涂金龙

长春工程学院学报（自然科学版） 2012年2期

胡凯，涂金龙

（南京交通职业技术学院，南京211188）

随着社会的发展，科技的进步，机器人时代已经不知不觉地来到我们的身边。大型公共场所，诸如酒店、宾馆的不断涌现，势必将服务人员比重以及服务质量的要求提高到新的高度。迎宾服务体系是公共服务场所不可或缺的组成部分，它直观体现着服务的优劣。迎宾服务人员的服务质量受其文化水平、责任心以及当时的心理和生理状态等多方面的影响因素。同一位迎宾服务人员在不同的情况下，服务质量和效率也会有所差别。况且目前中国处在“用工荒”这样一个大的社会情势之下。针对上述诸多的客观因素，机器人智能迎宾服务系统在礼节性迎宾，人性化待客方面有很多优点。如为休息或等待的客人表演，便民通道的指引；如公厕、消防安全通道的导向；智能化寻人寻物，在播放寻人寻物启事等功能上有着较为明显的优势。因此，公共机器人智能迎宾服务在当今具体形势下能够对目前面临的问题起到较为积极的作用。

1 系统功能

机器人智能迎宾服务系统所涉及的功能是经过较为合理和周到的考虑下确定的。主要设计并能够实现如下3大服务功能：人性化关怀，智能化导向，便捷化寻人寻物。

1.1 系统功能图

如图1所示，为系统功能图。

图1 系统功能图

1.2 功能描述

1.2.1 人性化关怀

此功能的设置是关心和考虑到在服务场所活动的部分宾客，比如在饭店中等待上菜的食客，在商场中等待自己伴侣购物的顾客以及带小孩在公共场所办事的父母等。他们可以在等候的无聊时间里，通过机器人智能迎宾服务系统，自助启动机器人舞蹈功能，伴随着优美的旋律和机器人灵活的舞蹈，可以放松心情，消磨无聊时光，吸引并逗哄孩童，体现了人性化的关怀。

1.2.2 智能化导向

进入一个新的场所，尤其是陌生的公共场所里，了解其内部具体方位设置尤为重要，本系统从便利性、安全性等方面考虑，设置了3个常用方位的导向，分别是Toilet指引、服务台指引和逃生通道指引，使用者可以通过迎宾服务系统自助启动机器人引航功能，机器人通过身体语言和语音提示可以较为精确地为使用者指明方向。

1.2.3 便捷化寻人寻物

在公共场所里，不小心遗失物品，或者与家人、朋友走失的情况时有发生。即使一些商场、会所里有广播室，但是这种方式的时效性较低，同时还完全依赖于播报人员。使用者通过迎宾服务系统自助启动机器人寻人寻物功能，可以及时便利地播报各种求助信息，让求助者能够最快地得到反馈。

系统中上述的3种功能较为明显地改善了目前公共场所服务体系中存在的一些弊端，对于今后服务体系的发展有较大的帮助。

2 系统构成

机器人智能迎宾服务系统是以IFIX组态软件系统、GE PLC系统和Bioloid机器人系统为基本开发平台，由IFIX系统设计的功能界面作为人机互动的窗口，具备系统管理、运行监控等主要功能。GE PLC系统作为中间控制环节，接收IFIX系统发送的命令，并发出相应的指令给Bioloid机器人系统，起到使二者联系的桥梁作用。Bioloid机器人系统是最终的执行系统，它收到GE PLC系统输出的命令信号后，来控制机器人完成相应的服务功能。

2.1 IFIX组态软件系统

硬件：IFIX组态软件系统是一个纯软件环境的开发系统，其所依托的硬件设备就是普通的PC机或者工控计算机，只要能够满足IFIX的安装与正常运行就可以了，一般的硬件要求为Pentium II 266MHz或更高的处理器，Windows 2000／XP操作系统，256MB内存及以上，120MB硬盘空间及以上等。

软件：IFIX组态软件目前是GE FANUC公司旗下的一款口碑较为良好、应用较为广泛的上位机组态软件，尤其是在自动化控制和过程管理方面的应用和扩展优势较为明显，其可以通过不同的驱动程序实现与GE、西门子、罗克韦尔、三菱、欧姆龙等诸多知名PLC制造厂商生产的可编程控制器进行通讯和数据传递，并且具有较高的软件适应性、可靠的报警功能以及灵活的报表和历史数据查询等优点。

2.2 GE PLC系统

硬件：本系统开发所使用的GE PLC系统，是GE FANUC公司最新开发的PLC产品，又名PAC（Programmable Automation Controller）。其型号为RX3i，主要包括电源模块PSD040、RX3iCPU模块CPU310、以太网通讯模块ETM001、数字量输入模块IC694ACC300A、数字量输出模块IC694MDL754。

软件：本系统使用的软件是GE公司专为PLC组态和编程所设计的 ME（Proficy Machine Edition）编程软件，它可以便利地对PLC进行硬件组态、逻辑编程、程序校验以及在线监控与修改等工作。

2.3 Bioloid机器人系统

硬件：本系统开发所使用的Bioloid机器人系统是由Xpartner公司研制和开发的具备一定的智能化和活动能力的中级人形机器人套件，主要包括控制模块CM－5作为机器人的大脑、伺服电机AX－12＋作为机器人的运动关节，传感器AX－S1作为机器人的视听和联络器官。

软件：软件使用的是Bioloid机器人专用编程软件，包括行为控制编程语言BehaviorControl Programmer和动作编程语言Motion Editor。其中行为控制程序主要用于机器人的迎宾和服务功能的设置、功能与功能之间的逻辑关系以及接收PLC执行信息等具体工作，而动作编程主要用于设计和编排机器人具体的某个迎宾或服务的实时动作和姿态。

3 系统设计

3.1 设计原理图

如图2所示，为设计原理图。

图2 设计原理图

3.2 原理描述

通过点击人机界面上的“休闲放松”、“智能引航”或“寻人寻物”按钮后进入相应的功能控制界面，IFIX组态系统通过以太网连接将信号传递给GE PLC，此时与IFIX相应控件建立对应关系的PLC内部继电器得电，随后启动并执行由Proficy Machine Edition软件编写的PLC程序，PLC程序经过逻辑关系和程序运算后，输出开关量执行信号。我们用BehaviorControl Programmer软件将不同的开关量执行信号与机器人系统中编写的不同服务程序建立逻辑关系。当某一开关量执行信号输出后，将触发机器人系统中相对应的服务程序，随后机器人系统调用由Motion Editor编写的相应机器人的动作和姿态的控制程序以实现相关服务功能。

其中“休闲放松”功能是调用机器人舞蹈程序，并调用Windows系统中的音频播放程序来实现；“智能引航”功能是调用机器人指引程序，并调用Windows系统中录制好的语音播放程序来实现；“寻人寻物”功能是调用机器人寻人寻物程序，并调用Windows系统中文字音频智能转化程序（通过此程序可以按照录入的文字进行播音）加以实现的。

3.3 部分开发界面与程序

IFIX人机界面与程序（图3）：

图3 IFIX人机界面与程序

GE PLC程序（图4）：

图4 Proficy Machine Edition编程

Bioloid机器人控制程序（图5）：

图5 BehaviorControl Programmer编程

4 组态与仿真

我们使用GE9PowerTool这个驱动程序来连接IFIX和GE PLC，如图6，其中左边树杈栏里Channel0是要添加IFIX需要通讯的PLC数量，Device0是用来设定PLC的名称以及IP地址，在这里我们将PLC的IP地址设定为192.168.0.3，将工控计算机的IP地址设定为192.169.0.2，注意必须保证两者的IP地址前三段的地址相同才能确保通讯正常。

树杈栏中Datablock0是根据数据信号的不同，如数字量信号或模拟量信号，将IFIX中相对应的过程数据库中的变量与PLC中的相关数据信息建立联系，使PLC中的变化的数据信息可以及时反馈到IFIX的过程数据库当中。根据我们的系统要求，共设定了2个数据块，一个专门进行数字量的信号联系，一个专门建立模拟量的信号联系。