餐厅服务机器人的主要工作是往返餐厅、厨房、储藏间等地，执行引导、点单、收纳、送餐等任务。在整个过程中如何保证机器人按指令到达工位，完成餐厅服务，导航技术是关键[1-2]。导航的关键技术有地图、定位、路径规划、运动控制和传感等，其中，地图绘制是实现精准导航的核心环节。近年来，地图绘制技术不断涌现，其中SLAM技术最为常用[3]。根据传感器的不同，SLAM技术分为视觉SLAM和激光雷达SLAM，其中激光雷达SLAM技术以激光雷达作为传感器，通过感知室内障碍物的位置得到离散点云数据进而实现导航，在移动机器人领域应用广泛[4]，是解决机器人获取自身位置和地图信息问题的有效方案。

　　路径规划包括局部路径规划和全局路径规划。局部路径规划侧重考虑机器人位置附近的局部信息，传感器通过超声波、红外线、激光雷达、摄像头视觉辅助等[5-6]对附近的环境进行测量，并根据局部信息避让开地图中的障碍。全局路径规划侧重于在已建立的地图中给机器人规划运动路径并找到最优路径，其中蚁群算法、遗传算法和神经网络算法等[7-8]启发式算法在不太复杂的工作环境中的应用效果较好。

　　1 机器人整机结构设计

　　2 机器人硬件及软件设计

　　3 实验验证

　　4 结语

　　本文介绍了餐厅服务机器人的硬件结构设计、控制电路设计以及元器件选择，基于ROS分别实现了建图与导航、物品识别、语音交互、物流抓取等功能模块的程序编写，并在实验室环境下对机器人各项功能及执行各项任务的情况进行了测试，验证了机器人执行收纳和上餐任务的能力。实验结果表明，该机器人较好地完成了食物收纳和上餐任务，单次任务完成成功率可达100%，可靠性较高，为未来餐饮行业机器人的推广应用提供了良好的技术基础。

　　参考文献

　　[1] 姜长云.中国服务业发展的新方位:2021—2030年[J].改革,2020(7):108-118.

　　[2] 王刘菲.服务机器人的研制[J].中国现代教育装备,2018(1):8-10.

　　[3] 苏易衡,张奇志,周亚丽.适用于低端激光雷达的优化Hector SLAM算法[J].实验室研究与探索,2019,38(9):47-51.

　　[4] 崔勇强,陈锟,白迪,等.基于机器视觉的自动控制实验装置制作与应用[J].中国现代教育装备,2020(1):20-23.

　　[5] 乔凌霄,郭超维,刘源涛,等.基于超声传感器的避障小车系统设计[J].运城学院学报,2019,37(3):12-15.

　　[6] 戴文翔,孙智勇.基于树莓派的红外避障小车[J].数字技术与应用,2018,36(1):89-90.

　　[7] MA Y, GONG Y, XIAO C, et al. Path planning for autonomous underwater vehicles: an ant colony algorithm incorporating alarm pheomone[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2019, 68(1):141-154.

　　[8] 宫孟孟.基于神经网络的移动机器人路径规划方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2017.

　　[9] 邱钊鹏,邱利军,陈春先,等.基于ROS开发平台的服务机器人智能导航系统及仿真验证研究[J].实验技术与管理,2019,36(12):147-150.

王保建 李奇修 尹昱东　西安交通大学机械基础国家级实验教学示范中心