《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于雙目視覺(jué)的智能送餐機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第1期
裴漢華，秦會(huì)斌
杭州電子科技大學(xué) 新型電子器件與應(yīng)用研究所，浙江 杭州310018
摘要： 隨著中國(guó)社會(huì)老齡化問(wèn)題的日益加劇，勞動(dòng)力的短缺將會(huì)嚴(yán)重阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。智能機(jī)器人慢慢地融入到人類的生產(chǎn)生活中，逐漸開(kāi)始代替人類發(fā)揮出越來(lái)越大的作用。針對(duì)傳統(tǒng)的送餐機(jī)器人所存在的在送餐循跡過(guò)程中路徑偏差較大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于雙目視覺(jué)的智能送餐機(jī)器人系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路由圖像采集模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等組成。軟件上通過(guò)立體匹配算法來(lái)設(shè)計(jì)最優(yōu)路徑。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，方案是切實(shí)可行的，可靠地實(shí)現(xiàn)了餐廳送餐的智能化，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。
中圖分類號(hào)： TP242.6
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200781
中文引用格式： 裴漢華，秦會(huì)斌. 基于雙目視覺(jué)的智能送餐機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(1)：96-99.
英文引用格式： Pei Hanhua，Qin Huibin. Design of intelligent meal delivery robot system based on binocular vision[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：96-99.
Design of intelligent meal delivery robot system based on binocular vision
Pei Hanhua，Qin Huibin
Institute of New Electron Device & Application，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China
Abstract： With the increasing aging of Chinese society, the shortage of labor force will seriously hinder the development of social economy. Intelligent robots slowly integrate into human production and life, and gradually begin to play an increasingly important role in replacing humans. This article designs and implements an intelligent meal delivery robot system based on binocular vision to solve the problem of large path deviation in the meal delivery tracking process of traditional meal delivery robots. The hardware circuit of the whole system is composed of image acquisition module, power supply module, motor drive module and so on. The software uses the stereo matching algorithm to design the optimal path. Through experimental verification, this program is practical and reliable, and it has realized the intelligentization of restaurant meal delivery, and has good application and promotion value.
Key words : binocular vision system；visual navigation；CCD；stereo matching algorithm

0 引言

    隨著老齡化問(wèn)題不斷加劇,社會(huì)對(duì)于服務(wù)型機(jī)器人的需求進(jìn)一步增加,在我國(guó)餐飲業(yè)中,顧客點(diǎn)餐和送餐等服務(wù)是最繁雜的工作[1]。餐飲業(yè)勞動(dòng)力的成本越來(lái)越高。再加上社會(huì)老齡化的問(wèn)題日益加劇，傳統(tǒng)的以人為勞動(dòng)力的運(yùn)營(yíng)方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需求，同時(shí)面對(duì)全球的經(jīng)濟(jì)壓力，如何縮減成本也是各行各業(yè)都在考慮的問(wèn)題。

    送餐機(jī)器人的導(dǎo)航方式的設(shè)計(jì)直接決定送餐的效率，常用的方案有以下幾種：(1)使用反射式紅外光電管[2]；(2)使用激光掃描[3]；(3)使用磁導(dǎo)引傳感器[4]；(4)使用GPS導(dǎo)航[5]。使用反射式紅外光電管，信號(hào)處理的速度較快，電路結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，但是感知前方道路的距離有限，容易受外界環(huán)境的干擾，精度低；使用激光掃描來(lái)導(dǎo)航，對(duì)環(huán)境無(wú)明顯要求，通過(guò)反光帶更改路線，但是成本太高；磁導(dǎo)引傳感器通過(guò)鋪設(shè)磁帶更改路線，柔性較好，但一般磁導(dǎo)航傳感器只能檢測(cè)磁條上方100 Gauss以下的微弱磁場(chǎng)，容易受到周圍金屬物質(zhì)的干擾，檢測(cè)的結(jié)果容易產(chǎn)生偏差；使用GPS導(dǎo)航，環(huán)境的影響較小，穩(wěn)定性和精度都很高，只是成本太高。除了以上的幾種導(dǎo)航方式外，視覺(jué)導(dǎo)航的應(yīng)用也很廣泛。視覺(jué)識(shí)別導(dǎo)航通過(guò)采用CCD攝像機(jī)構(gòu)建視覺(jué)導(dǎo)引系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航的最佳方式之一，也是項(xiàng)具有潛力的實(shí)用技術(shù)[6]。使用CCD的最大優(yōu)勢(shì)在于能夠準(zhǔn)確地判斷出機(jī)器人前方較長(zhǎng)的一段距離上路面的走向，可以給機(jī)器人的控制提供更多的信息，能夠很好地彌補(bǔ)上述導(dǎo)航方案的缺陷。

    本文采用雙目視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)為智能送餐機(jī)器人提供路徑規(guī)劃，與傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃相比成本較低，并且能夠?qū)崟r(shí)地采集和存儲(chǔ)圖像信息，方便以后的分析。系統(tǒng)中使用的立體匹配算法，能夠減小信息獲取處理過(guò)程中的計(jì)算量，緩解微處理器處理數(shù)據(jù)的壓力，使得整個(gè)系統(tǒng)具有處理速度快、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。




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作者信息:

裴漢華，秦會(huì)斌

(杭州電子科技大學(xué) 新型電子器件與應(yīng)用研究所，浙江 杭州310018)

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