摘要：随着科学技术的发展，服务机器人逐渐走进了人们的生活。送餐服务机器人的应用有效地节约了人力资源，同时也提升了餐厅服务业的智能化水平。该文设计开发的餐厅智能服务系统，实现了顾客自助点餐、厨房管理、餐厅服务机器人送餐、运营控制等功能，实现了餐厅业务管理的自动化、智能化。送餐机器人主要包括自主巡线、智能避障、语音播报等功能，准确、安全地完成送餐服务。顾客通过平板电脑，自主完成点餐，替代了传统的点餐方式，同时实现了厨房管理和运营控制等功能。该系统实现了对餐厅运营业务的管理，准确、实时记录交易数据，为餐厅业务的管理、分析、决策提供可靠的依据，具有广阔的发展空间。
关键词：服务机器人；自助点餐；数据管理；智能送餐
中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0106-03
Design and Implementation of the Restaurant Intelligent Service System
WU Meng-meng， SU Chun-fang
（Jiangyin Polytechnic College， Jiangyin 214405， China）
Abstract： The highly developed technology improve people’s living standards， service robots can be used in many areas. The robot using in restaurant cut down the cost of human resources， and also increase the level of the intellectualization of the restaurant-management. We propose the service system for the restaurant-management in this paper， which can implement ordering， kitchen-management， food delivery and manage-control. And then it can highly increase the intellectualization of the restaurant-management. In this system， the robot implements independent patrol，obstacle avoidance，announcements and so on， and then which deliver the food to the correct custom in time. The custom can order the food by iPad， and then the cook can accept the order and start cooking， and in turn call for the robot to deliver food. This system implements the intellectual management of the restaurant， in which， the data changes dynamically， which can reflect the status of the restaurant in time， so it can be used to make decision for restaurant management.
Key words： service robot； self-service ordering system； data management； intelligent meal delivery
1 背景
随着人工智能和物联网技术的发展，服务机器人走入了餐饮服务行业。为了提升餐饮服务业的服务质量，智能化的餐饮服务管理系统应运而生，不仅提高了经济效益而且还提高了餐厅管理的管理化水平。目前，餐饮行业竞争激烈，餐厅管理者不仅要关注餐厅的运营情况，实时关注运营状态，保证业务的正常运转，还要制定科学的决策，从宏观上指导餐厅的营。为此，该文设计、开发一套智能服务管理系统，既能实现对餐厅的管理，又能为运营决策提供实时、可靠的科学依据。
2 系统概述
餐厅智能服务系统主要实现对餐厅业务日常运营的管理，业务流程如图1所示。当顾客走进餐厅准备用餐，首先通过点餐APP，完成对餐厅服务项目的浏览，然后挑选满意的菜品，建立订单，完成自助点餐。服务器将订单发送给厨房管理器，厨师自主完成接单任务，接收订单后依据订单上的餐品要求，进行制作。当厨师完成制作后，呼叫机器人进行餐品的派送。机器人根据所收到的指令开始自主派送。在派送任务完成后，顾客接收到菜品，最后到顾客自助付款，一个完整的业务流程结束。
餐厅智能服务系统主要分为四个模块，如图2所示。服务机器人、数据管理、厨房管理以及顾客点餐APP。顾客通过点餐APP浏览餐品，挑选喜欢的商品下单，厨师浏览顾客订单，并接收相应的订单，开始制作，当厨师制作完成后，呼叫服务机器人派送菜品。服务机器人代替餐厅服务员完成送餐服务，大大减少服务人员的数量，从而减少经营成本。餐厅管理员也可以通过数据管理平台，对餐厅固定资产、员工以及服务项目进行管理，统计菜品的热销量，查看营业额等，从而提高对餐厅业务的实时监管，实现对餐厅业务的科学的管理，从而提高营业收入。
2 关键技术
2.1点菜APP
点餐APP显示各种餐品的信息，顾客通过浏览，挑选菜品并下单，造成订单。订单信息由4个字段组成，包括订单号、菜品编号、餐桌号、时间戳；厨师查看所有的订单信息，并进行接单，此时会为订单添加上“厨师编号”这个字段；当制作完成后，下达派送任务，呼叫机器人进行送餐，如图3所示。为了实时监控厨房的安全问题，通过安装温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器，实时采集室内环境数据，从而监控厨房温湿度的变化，为智能调控电器的状态提供科学的依据；另外烟雾传感器可以检测空气中的液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等，进一步发现潜在的安全隐患，并进行有效的防范。 2.2 数据管理
对餐厅的管理主要包括对经营业务和对人员的管理，还包括实时调配资源，保障经营业务的顺利进行。主要包括对固定资产、员工、服务项目的管理，还包括统计销售额、员工工作量等，为运营决策提供科学的依据，如图4所示。
1）固定资产管理，餐厅中的固定资产管理主要包括对服务机器人、餐桌的管理，包括资产的初始化、更新、维护等业务。餐厅中的每个餐桌都有唯一的标识，是订单、餐品派送、付款的重要依据。对于服务机器人来说，餐桌编号是派送餐品和路径规划重要的依据。餐品派送的消息是通过广播包的形式发送的，餐厅中所有的机器人都会收到该条消息，机器人通过决策模块，产生最优的派送方案，并指派相应的机器人去派送。
2）员工管理，当餐厅新增员工时，管理员可以对该员工的初始信息进行设置，如：姓名、薪水、职位以及该用户初次登陆系统时的初始密码。当餐厅员工发生变动时，管理员对员工信息进行更改。
3）服务管理，主要完成对餐厅经营项目的管理，根据销售的情况，动态更新餐品的状态，当某个菜品售罄时，点餐APP将显示为“售罄”状态，顾客只能浏览。另外可根据销售情况，为客户进行推荐服务，例如向顾客推荐喜爱的餐品和特色商品等。
4）数据统计，依据运营数据，统计当日营业额、当月营业额以及顾客喜欢的餐品、口味等，根据以上的统计信息，可以动态地进行运行业务的调整。另外还可以统计员工的工作量，对人员的调配与管理提供科学的依据。
2.3 服务机器人
服务机器人是基于Arduino开发板设计的，包括控制模块、智能避障、语音播报等功能，如图5所示。环境传感器主要包括五路灰度传感器，超声测距等。融合五路灰度传感器的数据，实现服务机器人自动寻线功能，是路径规划、送餐的主要依据；当服务机器人遇到障碍物，通过分析超声测距传感器的数据，自主决策并采用适当的避障策略，本项目中采用“停止行走、等待的避障物离开”的策略；通过无线wifi完成信息的交互、人机会话等，实现整个业务的智能化、自动化。融合五路灰度传感器和超声测距传感器，实现服务机器人自主寻线，自主调整运动轨迹，在行走的过程中检测到前方有障碍物时，服务机器人通过语音播报进行语音提示，可以自主提示“请让开一下”的语音信息；另外可以提示顾客“餐已送达，请慢用”等信息。
2.3.1 机器人运动机制
服务机器人通过五路灰度传感器采集到环境数据，判断路况并进行运动控制，如图6所示。五路灰度传感器拥有五个传感器探头，每个探头都有一个红外发光二极管和一个光敏电阻。工作时，发光二极管向正下方发射红外线，若光敏电阻接收到反射回的光线，则发送出反馈信息，在Arduino自带的串口监视器内显示出来。此时，灰度传感器下方是平整的、可以反光或者亮度较高的物体，反之若没有反馈，则是不反光或亮度较低的物品。利用灰度传感器的以上的特性，可以使服务机器人沿着指定浅色或者深色轨迹行走，但是灰度传感器受环境光影响较大，如地灯等特殊地面，灰度传感器是不能正常工作的。
2.3.2 WIFI通信
服务机器人通过Arduino开发板定义软串口， esp8266使用软出口进行数据的接收和发送，在连接到同一个局域网内，机器人、客户端、服务器三者交互通信，实现三者间的无线数据传输。服务机器人通过定义的串口将环境信息发送给服务器，通过服务器的决策控制模块，进行决策，然后与机器人进行远程通信，从而实现对机器人的远程控制。另外点餐APP、厨房管理器、服务器间的网络通信是通过建立可靠的TCP通信，从而实现信息的交互。
2.3.3 自主避障
超声测距传感器的工作原理是发射和接收超声波，通过计算两者之间的时间差，从而得到超声波的飞行时间，再通过公式d=vt/2来测量距离，其中d是距离障碍物距离，v是声速，t是时间。超声传感器，如图8所示。超声波具有穿透力强、波长短、频率高而且方向性好的特点，在遇到有杂物或分界面时会会产生非常明显的反射，形成回波。基于以上特点，超声测距被广泛地应用在生物医学、工业、智能产业等方面。
2.3.4 语音播报
语音播报模块具有语音信息录入的功能，通过SYN6288语音合成芯片进行文字录入，如图9所示。语音信息主要包括餐品介绍、避障提示、餐品送达等语音信息。当服务机器人将餐品送到指定的餐桌，向顾客发出餐品送达的提示消息；另外，当机器人遇到障碍物，会发出“请避让”等语音提示。
3 结束语
该文设计开发的餐厅智能服务系统具有较强的实时性，实现了顾客自助点餐、厨师准备餐品、服务机器人送餐等功能。基于对环境信息的感知，服务机器人自主避障并将餐品送到设定的目标点，实现了餐厅服务智能化，节约开支，从而增加餐饮行业的经济效益。另外该系统具有广泛的应用领域，还可用于无人工厂小型货物的运送，室内智能导航等领域。
参考文献：
[1] 刘正. Android项目驱动式开发教程[M]. 北京： 机械工业出版社， 2014.
[2] 郭霖. 第一行代码―android[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2014.
[3] 刘亻. Arduino编程从零开始[M]. 北京： 科学出版社， 2013.
[4] 陈吕洲. Arduino程序设计基础[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社， 2015.
[5] 杨昆云. Arduino权威指南[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2015.
[6] 赖建评. 基于Android的点菜系统设计与实现[J]. 信息与电脑： 理论版， 2016（6）： 119-120.
[7] 苏楠. 人工智能的发展现状与未来展望[J]. 中小企业管理与科技旬刊， 2017（10）： 107-108.
[8] 郝冰. 基于安卓平台的平板点餐系统的设计与实现[D].大连： 大连理工大学， 2016.
[9] 雒娜. 基于ECLIPSE平台的OPS插件开发[D]. 上海： 上海交通大学， 2012.
[10] 张卓群. 基于web网上外卖系统的设计和实现[D]. 长沙： 湖南大学， 2014.
[11] 李刚. 疯狂Java讲义[M].2版. 北京： 电子工业出版社， 2014.
