基于Mblock的酒水服務機器人設計與實現①

張珊

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?智能化飛速發展的今天，如何利用智能技術代替一些枯燥重復的工作，解放勞動力是智能化發展的初衷。 巧妙利用Mblock技術，將倒水這一行為交給智能機器人去完成，為餐桌添加上智能科技的色彩。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?Mblock;酒水機器人;智能化

[中圖分類號] ?TP242.6 ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? [文章編號] ?2096-0603（2018）27-0020-01

一、引言

隨著社會的發展、科學水平的提高和生活質量不斷提升，人們越來越重視智能化帶來的良好體驗，各種智能設備逐漸進入了人類社會，豐富的智能化在更大程度上滿足了人們不同的需求。中國的機器人專家從應用環境出發，將機器人分為兩大類，即工業機器人和特種機器人。

所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人;而特種機器人則是除工業機器人之外的，用于非制造業并服務于人類的各種先進機器人，包括服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人、機器人化機器等。比如，酒水服務機器人滿足了人們在聚會上的隨時自助倒水需求，當人們在家庭聚會、商務用餐、戶外野營等活動時，遇到不方便起身倒酒甚至起身影響禮節莊重的時候，酒水服務機器人就可以幫助人們解決倒酒水問題。酒水服務機器人，其三輪設計能夠使得機器人可以360度自由移動，非常方便、快捷。電機加舵機的應用，使得機器人更加靈活，動力強勁。同時，酒水服務機器人在移動時還具有自動避障功能。因此，研究酒水服務機器人具有重要意義。

二、設計構思

本次設計的酒水服務機器人采用三個輪子、兩個電機、一個舵機、一個定制控制器、底座、一套超聲波感應裝置、一個超聲波測距傳感器設計和一套燈帶，實現酒水服務機器人移動、障礙識別和智能倒水。智能車基于Mblock（Makeblock）開發平臺。控制中心采用Auriga控制器，舵機調試通過Mblock多功能調試軟件完成，采用圖形化機器人編程軟件完成代碼的編寫。

酒水服務機器人結構設計基本要求有以下幾點：1.較強的穩定性，輪子凸出在酒水服務機器人底座外部，兩個履帶輪所圍繞的面積增大，同時，運動、支架升起或降落時，酒水服務機器人的重心始終保持在底盤的中心。因此酒水服務機器人具有較強的穩定性。2.高度調節性，智能照明車的升降支架采用1個舵機驅動，通過舵機角度的調整，實現上升或下降;自動避障，在酒水服務機器人正面安裝了一個超聲波測距傳感器，酒水服務機器人距離障礙物小于5厘米時，酒水服務機器人將會自動停止運動。

酒水服務機器人的軟件編寫采用Mblock圖形機器人開發軟件平臺。Mblock圖形機器人開發軟件是提供給學生開發簡易機器人或其他智能科技作品的學習平臺，可在PC計算機windows7的操作系統環境下運行。在Mblock中，用圖形化、可視化的方式給機器人編程，通過拖動模塊圖標和對模塊做屬性設置，就可以快捷地編寫機器人的控制程序。程序編輯后，再編譯下載到控制器中運行，機器人就可以運動了。Mblock軟件具有跨處理器平臺、代碼的運行效率高、集成3D仿真、支持圖形化編程方式和C語言編程方式的混合開發等特點。

三、酒水服務機器人的設計與實現

酒水服務機器人最大的特點之一就是我們的酒水服務機器人可以360度自由移動，并且可以自主避讓障礙物。在控制中心上，我們采用Auriga控制器，由于我們的機器人自身重量不輕，對于行進過程中的速度就十分考究了。速度過快，慣性大，不利于機器人的起停準確。速度過慢，使得機器人笨重，不利于復雜地形的使用。經過一系列的分析，我們對機器人的1∶1模型進行細致的重量估算后，通過數學建模，模擬各速度下機器人的起停狀態，將合理速度的區間進一步縮小。最后，經過一次次模擬不同環境的實驗后，我們才確定了最理想的速度。

當然，只會移動還不能稱得上“智能”，自動尋路和主動避讓障礙物也是必需的。可以自由轉動的履帶輪是智能移動的基礎，那么處于酒水服務機器人最前端，負責看清道路、指明方向的超聲波感應器就是智能移動的重中之重。感應器的設定是可以識別大大小小的障礙物，感應器運行的原理是根據超聲波返回的數值來判斷距離的遠近，進而來識別周圍的環境，然后將這些環境信息傳遞到控制器，控制器管理履帶輪，如此就完成了智能移動的行為。理論不難理解，但是落實到實踐上，卻困難重重。首先，對于環境數據的采集樣本要足夠大，如果音波變化區間太小，那么在實踐使用中，酒水服務機器人會出現種種無故停止的狀況，因此對于感應器的調試就顯得格外重要。感應器的調試，我們是通過Mblock多功能調試軟件來完成，多組數據在實際場景下實驗操作，進行六十余組實驗，得到最合理的數據結果，實驗效果達到了預期效果。

對于其“智能”不能夠只是表現在移動方面，在設計編程上，筆者深度定制機器人行為指令，使用Mblock圖形化機器人編程，對于行為進行編譯執行，確保智能車能夠迅速通過控制器達到執行的效果。

通過深入定制酒水服務機器人的行為，機器人能夠更好地工作在多復雜的環境下。同樣的，酒水服務機器人是針對聚會時分，機器人精致而凸顯科技感的造型和周身裹著的呼吸霓虹燈帶都極具烘托氣氛的作用。當然，我們也對機器人進行了一些人體力學的設計，可拆卸、易攜帶、菱角鈍化等，使得酒水服務機器人的使用體驗更加優秀，更加方便，也更加安全。

四、結束語

像誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，人們才有了充分的想象和創造空間。隨著人工智能的迅速發展，一些簡單和枯燥的工作將慢慢由機器人代替，而相關機器人的設計與實現將為我們的生活帶來便捷。

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