社會的高速發展對服務業的要求也越來越高，尤其表現在餐飲行業。設計一種以STC89C52單片機為核心的送餐機器人。送餐機器人主要由自主行進的機器人和餐盤組成�？刂葡到y作為送餐機器人的核心，由主控模塊、超聲波測距模塊、紅外循跡模塊等部分組成，送餐機器人可按照設定路徑行進并規避避障，將餐品送到指定地點。送餐機器人市場廣闊，適應能力強，具有很高的實用價值。

　　隨著時代的飛速發展，社會的不斷進步，許多問題也展現在我們面前。人口老齡化嚴重的問題很大程度限制了勞動力的發展，同時由于人們生活水平的不斷提高，勞動力的價格也逐步上漲，尋找替代勞動力的方法成為熱點話題。設計一款可以自主的移動送餐機器人，機器人利用紅外傳感器巡線進行自主行進，利用超聲波測距傳感器規避障礙物。在當前疫情背景下，使用機器人在餐廳中替代服務員對顧客進行服務，不僅減少了因疫情而帶來的安全隱患，同時也為顧客帶來了全新的用餐體驗。利用機器人在節約勞動力成本的同時還滿足人們對生活智能化的需求。

　　1.系統總體方案設計

　　本次設計的送餐機器人，它的外形設計不再是像其他設計的人形設計，而是一個矮小靈活的柱狀機器人，方便清理和維修。送餐機器人的上部分是一個可以承裝三到四個菜品的箱子，下部分通過一個小車相互連接，送餐機器人利用下半部分的小車來進行移動。當開始供電時，下半部分的小車開始工作，帶動整個機器人開始送餐。一個送餐機器人可同時為多個顧客運送多個菜品，如果餐品過多的時候，也可打開機器人的身體內部，用以運送菜品。由于慣性的作用，只要小車速度合適，那么不管是其內部還是外部的餐品都可保證平整安全地送到每個顧客的餐桌上。機器人設計新穎，外形干凈整潔，運行平穩，維修方便。

　　2.硬件電路設計

　　設計的送餐機器人需要保證，在餐廳內，需要提前設計好機器人所行走的路徑，并保證餐廳內有充足的光線，使機器人能夠檢測到路徑。餐廳內，利用黑色的不反光材料設計送餐機器人的行走路徑，如此設計機器人便可以通過對室內的光線明暗檢測，來進行送餐服務，最后將餐品送到指定位置。傳感器需要能在光線充足的餐廳內，對地面進行檢測，對地面的明亮程度，找到合適的送餐路徑，單片機對傳感器的信號進行處理，并判斷機器人是否偏離規劃的路徑，偏離的程度有多少。

　　以此保證送餐機器人可以穩定地將餐品送到目的地，同時，機器人也有很好的原路返回能力，這就保證了機器人可以很快送下一次餐品。由于送餐機器人的行走路徑已經提前規劃出來，那么就可以通過路徑的信息來控制送餐機器人送餐的速度，這就無須時時刻刻的檢測送餐機器人的送餐狀態，節省了很多復雜的速度檢測過程，并且對送餐機器人的平穩運行有了很好的保障。

　　2.1單片機模塊

　　本次設計的主控芯片采用的是低電壓、高效率的STC89C52單片機芯片，可編程閃存，處理速度較其他單片機也是相對較快的，3個16位定時器、計數器可以實現多程序的同時運行，MAX810復位電路，32位I/O線使它具有更大的功能拓展空間，看門狗定時器和512字節RAM可以編寫更多、更復雜的程序。

　　2.2傳感器模塊本次設計采用的傳感器模塊是超聲波傳感器，此超聲波傳感器可以發出高于20KHz的聲波，如果在送餐過程中，需要傳感器發出一系列的動作，則需要超聲波接收器配合接收發出的超聲波來進行實現所需的功能。傳感器的接收器和發射裝置是它實現功能的兩大核心，根據它產生超聲波的方式，超聲波傳感器可以分為兩類：機械式超聲波傳感器和電氣式超聲波傳感器，目前市面上我們經常用到的是壓電式超聲波傳感器。

　　2.3電機驅動模塊本次設計送餐機器人的電機驅動模塊是由直流減速電機來實現的，它的優點是，便于實現電機的安裝、便于反復的安裝拆卸、體型相對靈巧，重量適中，安裝于機器人時，大大減小了機器人的負載，用來作為驅動電機十分合適。直流電機的電機轉矩大，能夠輕松帶動機器人的行動，同時其靈巧的體積也為后來安裝其他元件節省了很多的空間。

　　2.4紅外循跡模塊送餐機器人的紅外傳感器尋跡的原理，主要是通過紅外線檢測裝置，去探尋路面上的明暗變化，由于路徑是由黑色的不反光材料設置的特殊材料，相較于沒有設置路徑，設置路徑的位置光線更暗。

　　當啟動機器人，機器人開始自動送餐時，機器人通過傳感器不斷地向外發出紅外光線，來檢測地面的明暗情況，當紅外光線照在沒有設置路徑的位置時，此時地面發生漫反射，紅外光線被分散開;當紅外光線照射在黑色的路徑上時，由于黑色材料吸收所有光線，所以沒有反射回來的紅外光線，傳感器也就無法檢測返回的光線。所以，我們利用光線照在路徑于非路徑上的差異，用于送餐機器人檢測路徑，從而實現送餐機器人的紅外循跡功能，達到自動送餐的目的。

　　2.5電源模塊

　　當送餐機器人開始工作時，它的工作電壓不得小于12V，送餐機器人的供電模塊由220V的市電電壓提供，經過送餐機器人的整流系統，將其轉化為±25V的交流電壓，±25V的交流電壓經過三端穩壓器輸出±12V的電壓，之后的+12伏電壓再經過一次得到+8伏電壓，-12V的電壓經過三端穩壓器，然后作為系統的電源工作。具體是將電磁鐵的兩端連接到單片機系統的8引腳上，同時，通過一根金屬電線將機器人的電機驅動模塊的端口4連接在單片機系統的P10端口上。

　　當送餐機器人啟動電源，并開始進行工作時，電磁鐵上有電流經過，電機開始被驅動，當送餐機器人到達目的地時，軟件程序開始指揮單片機工作，單片機的P10端口產生低電平信號，同時，電機驅動模塊開始運作，隨后，電源停止向電磁鐵輸出電流，電磁鐵的磁性消失，以此來進行對機器人的控制。

　　3.應用程序設計

　　通過硬件的設計方案，來進行軟件的編寫設計。為實現送餐機器人的所有功能，本設計采用匯編語言設計程序，對各個模塊的程序進行編寫，以實現送餐機器人的全部功能。編寫軟件包含主程序的設計、紅外循跡子程序的設計、中斷子程序、延時子程序、定位子程序。定位子程序是通過超聲波傳感器來進行的，子程序調用后，再進入延時子程序，實現對機器人自身位置的探測和對障礙的規避。送餐機器人整體通過PWM來控制直流減速電機的轉動。

　　PWM的脈寬調制，電壓輸出是通過改變脈沖寬度實現的，通過改變交流電的周期，進行對電機的控制調節，最終實現單片機對電機的控制。在機器人的設計過程中，會提前設計一個送餐機器人的距離閾值，當傳感器檢測距離小于或等于這個距離時，機器人停止運動，當機器人檢測距離大于這個閾值距離時，機器人正常送餐。

　　當送餐機器人開始工作后，超聲波傳感器持續的發出和接收超聲波用來確定自身的位置，如果單片機發現送餐機器人要偏離指定的路線，便會發出調節自身位置的指令，指令傳達給由其控制的直流調速電機，來控制電機的轉動運行情況。當送餐機器人運動到指定位置時，取出菜品，然后通過紅外尋跡模塊，原路返回�；氐街付ㄎ恢煤�，等待下一次的菜品運送。由于單片機無時無刻地控制電機轉動速度，所以不會出現轉動過快導致菜品撒出的情況。

　　3.1超聲波定位子程序

　　超聲波定位子程序用于定位送餐機器人的位置，先設置一個防止出現事故的初始安全距離，當超聲波傳感器檢測的距離小于等于這個距離時，機器人停止送餐，防止餐品發生意外。

　　3.2紅外循跡子程序

　　紅外循跡子程序用來檢測送餐機器人行走的路徑，當機器人偏離距離時，重新規劃路線，保證機器人始終在路徑上進行送餐。

　　機器人設計論文：基于單片機的光伏追日系統設計

　　4.結束語

　　本次設計的送餐機器人可應用于廣泛的餐廳室內，送餐機器人對室內的路徑進行檢測，可以很好地對餐品進行配送，可以很好地節省勞動力，以達到智能自動化送餐的目的。設計的送餐機器人通過理論方面的構建，然后再進行總體的系統分析設計，最終實現對送餐機器人的設計。單片機系統也成功實現了自動化送餐、障礙檢測、路徑識別、紅外尋跡等功能。

　　通過對我國智能機器人市場的調查，智能機器人有良好的市場。本文設計的智能餐廳助餐機器人具有廣闊的市場前景以及重要的研究意義，符合當今人們對于生活智能化的要求，也滿足了人們對服務質量的需求，同時可節省餐廳雇傭勞動力的成本開支。

　　設計者：倪學禮胡立夫王學言曹吉宇田靜霏