Конструктивные и архитектурные решения сервисного робота-официанта со специализированной системой стабилизации полезной нагрузки

Конструктивные и архитектурные решения сервисного робота-официанта со специализированной системой стабилизации полезной нагрузки

Смирнов Петр Алексеевич
Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук (СПБ ФИЦ РАН), Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук (СПИИРАН), Лаборатория автоматизированных робототехнических систем, аспирант, м.н.с., 199178, Санкт-Петербург, 14-я линия В.О., д. 39, тел.: +7(911)262-96-39, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 23 декабря 2020 года.

Аннотация
Применение робототехнических устройств в предметных областях, где существует необходимость выполнять монотонные действия быстро и точно, является актуальной научно-технической задачей, особенно в сложной эпидемиологической ситуации. В данной статье проанализировано устройство роботов-официантов и предложена конструкция для стабилизации полезной нагрузки в процессе доставки. Распространенные прикладные проблемы в сфере роботизированного обслуживания связаны с необходимостью использования таких роботов преимущественно на ровных поверхностях или в обустройстве специальных конструкций, упрощающих движение робототехнического устройства по заданному маршруту. Предлагаемое решение позволяет удешевить, упростить и оптимизировать работу устройства в помещениях ресторана за счет разработанного механизма амортизации и системы гироскопической стабилизации подносов, а также внедренной системы управления, основанной на ПИД-регуляторе и генераторе ШИМ, обеспечивающей плавное движение робота (от начальной точки к точке назначения). Исходя из предложенного решения получаем полнофункциональное робототехническое устройство, не требующее дополнительных вложений в переустройство помещений ресторана, полностью заменяющее официанта при доставке еды и напитков к столику клиента, а также привлекающее новых клиентов за счет новизны и практичности.

Ключевые слова
Робот-официант, стабилизация, ПИД-регулятор, амортизатор, гироскоп.

https://doi.org/10.31776/RTCJ.9210

Индекс УДК 
004.896:007.52

Библиографическое описание
Смирнов П.А. Конструктивные и архитектурные решения сервисного робота-официанта со специализированной системой стабилизации полезной нагрузки / П.А. Смирнов  // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 9. - №2. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2021. – С. 151-160. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012. Роботы и робототехнические устройства = Robots and robotic devices. Terms and definitions : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 февраля 2019 г. N 31-ст : введен взамен ГОСТ Р ИСО 8373-2014 : дата введения 2019-09-01 / подготовлен Федеральным государственным автономным научным учреждением «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики» (ЦНИИ РТК). – АО «Кодекс» и сверен по: офиц. издание Москва: Стандартинформ, 2019. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200162703 (дата обращения: 23.12.2020). – Текст: электронный.
  2. Ватаманюк И.В. Обобщенные теоретические модели киберфизических систем / И.В. Ватаманюк, Р.Н. Яковлев // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2019;23(6):161-175. – DOI: 10.21869/2223-1560-2019-23-6-161-175 (дата обращения: 23.12.2020). – Текст: электронный.
  3. Яковлев Р.Н. Применение средств интеллектуального анализа для решения задач оптимизации деятельности склада // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2018;22(6):127-135. – URL: https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-6-127-135 (дата обращения: 23.12.2020). – Текст: электронный.
  4. Kovalev A. Generation of Walking Patterns for Biped Robots Based on Dynamics of 3D Linear Inverted Pendulum / A. Kovalev [et al.] // International Conference on Interactive Collaborative Robotics. – Springer, Cham, 2019. – Pp. 170-181. – URL: https://doi.org/10.1007/978-3-030-26118-4_17 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  5. Nguyen V. Mathematical Modelling of Control and Simultaneous Stabilization of 3-DOF Aerial Manipulation System / V. Nguyen, A. Saveliev, A. Ronzhin // International Conference on Interactive Collaborative Robotics. – Springer, Cham, 2020. – Pp. 253-264. – Text: unmediated.
  6. Медведев М.Ю. Оптимизация движения мобильного робота на плоскости в поле конечного числа источников-репеллеров / М.Ю. Медведев, В.А. Костюков, В.Х. Пшихопов // SPIIRAS Proceedings. – 2020. – Vol. 19. – № 1. ISSN 2078-9181. – URL: https://doi.org/10.15622/sp.2020.19.1 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  7. Булгаков Д.С. Роботизированная кухня в гостинично-ресторанном комплексе // Нижегородская наука № 4. Экономические науки. – 2017. – Текст: непосредственный.
  8. Osinova A.A. PR and innovation in the restaurant business / A.A. Osinova, YA. V. Tatarinova, S.G. Efa // Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev. 7-2. – 2012. – Pp. 278-280. – Text: unmediated.
  9. An autonomous robot for waiter service in restaurants / Omair, Mohd [et al.] // Department of Electrical and Electronic Engineering. BRAC University. – 2015. – Pp. 1-43. – Text: unmediated.
  10. Aymerich-Franch, L. The implementation of social robots during the COVID-19 pandemic / Aymerich-Franch, L., & Ferrer, I. – ArXiv preprint. ArXiv:2007.03941. 2020 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  11. Learning Transferable Driven and Drone Assisted Sustainable and Robust Regional Disease Surveillance for Smart Healthcare / Yong Jin [et al.] // IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics. 2020. – DOI: 10.1109/TCBB.2020.3017041 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  12. Restaurant Serving Robot with Double Line Sensors Following Approach / V.N. Thanh [et al.] // 2019 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA). – DOI: 10.1109/icma.2019.8816404 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  13. Waiter Robots Conveying Drinks / Wan A.Y.S. [et al.] // Technologies, 8(3), 44. – DOI: 10.3390/technologies8030044 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  14. Miguel Garcia-Haro, J. Balance Computation of Objects Transported on a Tray by a Humanoid Robot Based on 3D Dynamic Slopes / Miguel Garcia-Haro, J., Martinez, S., & Balaguer, C. // 2018 IEEE-RAS 18th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids). – DOI: 10.1109/humanoids.2018.8624920 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  15. Nagy Á. Path Tracking Algorithms for Non-Convex Waiter Motion Problem / Nagy Á., Csorvási G., Vajk I. // Periodica Polytechnica Electrical Engineering and Computer Science, 62(1), 16-23. – DOI : 10.3311/ppee.11606 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  16. Direct transcription of low-thrust trajectories with finite trajectory elements / Zuiani, F. [et al.] // Acta Astronautica, 72, 108-120. – DOI: 10.1016/j.actaastro.2011.09.011 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  17. Krestovnikov K. Development of a circuit design for a capacitive pressure sensor, applied in walking robot foot / K. Krestovnikov, A. Saveliev, E. Cherskikh // 2020 IEEE 20th Mediterranean Electrotechnical Conference (MELECON). IEEE, 2020. – Pp. 243-247. – DOI: 10.1109/MELECON48756.2020.9140509 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  18. Krestovnikov K. Combined Capacitive Pressure and Proximity Sensor for Using in Robotic Systems / K. Krestovnikov, E. Cherskikh, E. Zimuldinov // Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics «Zavalishin’s Readings» (ER(ZR) 2020). – Springer, Singapore, 2021. – Pp. 513-523. – URL: https://doi.org/10.1007/978-981-15-5580-0_42 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  19. Rubtsova J. Comparative Analysis of Approaches to Depth Map Generation for Robot Navigation / J. Rubtsova, R. Iakovlev // International Conference on Interactive Collaborative Robotics. – Springer, Cham, 2020. – Pp. 265-272. – URL: https://doi.org/10.1007/978-3-030-60337-3_26 (дата обращения: 23.12.2020). – Text: electronic.
  20. Wescott T. PID without a PhD // Embedded Systems Programming, October 2000. – Text: unmediated.
  21. Хусайнов А.Ш. Эксплуатационные свойства автомобиля. – Ульяновск: УлГТУ, 2011. – 110 с. – ISBN 978-5-9795-0888-7. – Текст: непосредственный.
  22. Долматовский Ю.А. Строим автомобиль // Моделист-Конструктор. – 1975, 1976. – №№ 1; 5; 7; 9; 10; 11. – Текст: непосредственный.
  23. Пельпор Д.С. Гироскопические системы. Ч. 2. Гироскопические приборы и системы. – Москва: Высшая школа, 1988. – 424 с. – ISBN 5-06-001186-0. – Текст: непосредственный.
  24. Матвеев В.В. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / В.В. Матвеев, В.Я. Распопов. – Санкт-Петербург: ЦНИИ «Электроприбор», 2009. – 280 с. – ISBN 978-5-900780-73-3. – Текст: непосредственный.

Полный текст статьи (pdf)

Адрес редакции:  Россия, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., 21   Тел.: +7(812) 552-13-25 e-mail: zheleznyakov@rtc.ru 
 
 
vk2    tg2