基于Mblock的酒水服务机器人设计与实现①

张珊

[摘           要]  智能化飞速发展的今天，如何利用智能技术代替一些枯燥重复的工作，解放劳动力是智能化发展的初衷。 巧妙利用Mblock技术，将倒水这一行为交给智能机器人去完成，为餐桌添加上智能科技的色彩。

[关    键   词]  Mblock;酒水机器人;智能化

[中图分类号]  TP242.6               [文献标志码]  A             [文章编号]  2096-0603（2018）27-0020-01

一、引言

随着社会的发展、科学水平的提高和生活质量不断提升，人们越来越重视智能化带来的良好体验，各种智能设备逐渐进入了人类社会，丰富的智能化在更大程度上满足了人们不同的需求。中国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。

所谓工业机器人就是面向工业领域的多關节机械手或多自由度机器人;而特种机器人则是除工业机器人之外的，用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。比如，酒水服务机器人满足了人们在聚会上的随时自助倒水需求，当人们在家庭聚会、商务用餐、户外野营等活动时，遇到不方便起身倒酒甚至起身影响礼节庄重的时候，酒水服务机器人就可以帮助人们解决倒酒水问题。酒水服务机器人，其三轮设计能够使得机器人可以360度自由移动，非常方便、快捷。电机加舵机的应用，使得机器人更加灵活，动力强劲。同时，酒水服务机器人在移动时还具有自动避障功能。因此，研究酒水服务机器人具有重要意义。

二、设计构思

本次设计的酒水服务机器人采用三个轮子、两个电机、一个舵机、一个定制控制器、底座、一套超声波感应装置、一个超声波测距传感器设计和一套灯带，实现酒水服务机器人移动、障碍识别和智能倒水。智能车基于Mblock（Makeblock）开发平台。控制中心采用Auriga控制器，舵机调试通过Mblock多功能调试软件完成，采用图形化机器人编程软件完成代码的编写。

酒水服务机器人结构设计基本要求有以下几点：1.较强的稳定性，轮子凸出在酒水服务机器人底座外部，两个履带轮所围绕的面积增大，同时，运动、支架升起或降落时，酒水服务机器人的重心始终保持在底盘的中心。因此酒水服务机器人具有较强的稳定性。2.高度调节性，智能照明车的升降支架采用1个舵机驱动，通过舵机角度的调整，实现上升或下降;自动避障，在酒水服务机器人正面安装了一个超声波测距传感器，酒水服务机器人距离障碍物小于5厘米时，酒水服务机器人将会自动停止运动。

酒水服务机器人的软件编写采用Mblock图形机器人开发软件平台。Mblock图形机器人开发软件是提供给学生开发简易机器人或其他智能科技作品的学习平台，可在PC计算机windows7的操作系统环境下运行。在Mblock中，用图形化、可视化的方式给机器人编程，通过拖动模块图标和对模块做属性设置，就可以快捷地编写机器人的控制程序。程序编辑后，再编译下载到控制器中运行，机器人就可以运动了。Mblock软件具有跨处理器平台、代码的运行效率高、集成3D仿真、支持图形化编程方式和C语言编程方式的混合开发等特点。

三、酒水服务机器人的设计与实现

酒水服务机器人最大的特点之一就是我们的酒水服务机器人可以360度自由移动，并且可以自主避让障碍物。在控制中心上，我们采用Auriga控制器，由于我们的机器人自身重量不轻，对于行进过程中的速度就十分考究了。速度过快，惯性大，不利于机器人的起停准确。速度过慢，使得机器人笨重，不利于复杂地形的使用。经过一系列的分析，我们对机器人的1∶1模型进行细致的重量估算后，通过数学建模，模拟各速度下机器人的起停状态，将合理速度的区间进一步缩小。最后，经过一次次模拟不同环境的实验后，我们才确定了最理想的速度。

当然，只会移动还不能称得上“智能”，自动寻路和主动避让障碍物也是必需的。可以自由转动的履带轮是智能移动的基础，那么处于酒水服务机器人最前端，负责看清道路、指明方向的超声波感应器就是智能移动的重中之重。感应器的设定是可以识别大大小小的障碍物，感应器运行的原理是根据超声波返回的数值来判断距离的远近，进而来识别周围的环境，然后将这些环境信息传递到控制器，控制器管理履带轮，如此就完成了智能移动的行为。理论不难理解，但是落实到实践上，却困难重重。首先，对于环境数据的采集样本要足够大，如果音波变化区间太小，那么在实践使用中，酒水服务机器人会出现种种无故停止的状况，因此对于感应器的调试就显得格外重要。感应器的调试，我们是通过Mblock多功能调试软件来完成，多组数据在实际场景下实验操作，进行六十余组实验，得到最合理的数据结果，实验效果达到了预期效果。

对于其“智能”不能够只是表现在移动方面，在设计编程上，笔者深度定制机器人行为指令，使用Mblock图形化机器人编程，对于行为进行编译执行，确保智能车能够迅速通过控制器达到执行的效果。

通过深入定制酒水服务机器人的行为，机器人能够更好地工作在多复杂的环境下。同样的，酒水服务机器人是针对聚会时分，机器人精致而凸显科技感的造型和周身裹着的呼吸霓虹灯带都极具烘托气氛的作用。当然，我们也对机器人进行了一些人体力学的设计，可拆卸、易携带、菱角钝化等，使得酒水服务机器人的使用体验更加优秀，更加方便，也更加安全。

四、结束语

像诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，人们才有了充分的想象和创造空间。随着人工智能的迅速发展，一些简单和枯燥的工作将慢慢由机器人代替，而相关机器人的设计与实现将为我们的生活带来便捷。

参考文献：

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[4]王盟.基于DSP与超声波测距的农业机器人定位与避障控制[J].农机化研究，2017（8）.