打菜机器人移动平台的开发与实现

作     者：兰皓 

作者单位：杭州电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高明煜;梁汇江

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：服务机器人 移动平台 运动控制 智能感知 人机交互 

摘      要：近年来,我国政府相继颁布了一系列政策扶持服务机器人行业发展,随着人工智能、云计算技术、5G网络等科学技术不断发展,促进服务机器人朝着运动操控更加精确、感知更加敏锐、人机交互更加智能化的方向持续发展,服务机器人的使用场合与用途也发生了翻天覆地的变化。2020年开始,由于疫情影响,面对面服务大幅减少,并推行无接触式服务,给服务机器人发展带来新的机遇。本文从服务机器人在食堂中的应用出发,设计打菜机器人取代食堂阿姨打菜减轻食堂阿姨工作量,短期来看可以满足防疫要求,长期看,给行业提供一种全新的服务模式。本文首先介绍了服务机器人的国内外发展现状与研究背景,并着重阐述了餐厅服务机器人的未来发展方向及其关键核心技术解析。然后说明本课题打菜机器人移动平台的功能设计和技术指标,并将环境感知和交互体验设计的理念融合到食堂打菜机器人移动平台设计中,积极探索打菜机器人的应用发展,根据实际需求设定技术指标,制定硬件设计和软件流程。对每个部分的硬件电路设计及软件设计展开介绍,包括了以FPGA为控制核心的永磁同步电机实时运动控制系统,以ARM为控制核心的打菜机器人周围环境感知设计、人机交互设计和Ether CAT从站设计。最后介绍了整个打菜机器人的上位机—Ether CAT主站设计。最终制作完成一个具有高精度移动、智能环境感知和人机交互功能的打菜机器人移动平台,其最高移动速度可达1.5m/s,最大载重150kg。本文积极探索服务机器人新的应用领域与应用发展,设计具有高精度运动能力、智能周围环境感知的打菜机器人,并将人机交互设计的思想融入其中,提高用户体验感。在食堂就餐时,提升用户的打菜体验,以期望为服务机器人提供一个新的应用领域,更好的促进服务机器人的发展。