赵熙阳 谢林极 唐莹莹 陈庭萱 冯娜 唐贞通信作者
桂林电子科技大学，广西壮族自治区 桂林 541004
摘 要：中国餐饮业的整体市场规模发展迅速，但随着我国劳动力出现结构性短缺和劳动力价格的上升，餐饮业出现明显用工荒。从而越来越多的餐厅考虑如何控制成本，提高效率，使利润回升，传统餐厅需要寻找与新型产业的结合点。在我国劳动力成本逐渐增长的当下，研发一款为顾客提供优质服务、改善员工工作强度的智能餐厅助手服务机器人有着非常重要的意义。
关键词：智能餐厅；服务机器人；智能控制
由于我国餐饮行业的扩张和劳动力的结构性短缺，餐饮业出现人力成本逐年增长、人员流动性增大、服务人员加速流失的特点，机器人代替人工从做“人做不到的事情”到做“人不愿意做的事情”已经成为一种趋势。在我国劳动力需求日益增长的当下，研发一款为顾客提供优质服务、改善员工工作强度的智能餐厅助手服务机器人十分必要。
一、研究背景
根据国家统计局，2018年我国餐饮行业收入突破4万亿大关，达到42716亿元，同比增长7.75%。2019年1-11月，全国餐饮收入41896亿元，同比增长9.4%。预计，2022年市场规模将突破6万亿元。
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2016年，工业和信息化部、国家发改委、财政部联合发布《机器人产业规划（2016年-2020年）》文件。在该文件中明确指出：到2020年实现我国自主品牌工业机器人年产量达到10万台，六轴及以上工业机器人年产量达到5万台以上，服务机器人年销售收入超过300亿元。2019年我国机器人市场规模为62.8亿美元，2012-2019年平均增长率高达28%。
在国家政策、行业背景、市场需求的多因素下，智能餐厅成为了传统餐厅转型发展的必由之路。在物联网技术和信息化技术的支持下，智能餐厅助手服务机器人成为了智能餐厅的核心竞争优势。
二、总体技术
智能餐厅助手服务机器人是一种能够自主或半自主地为顾客提供服务、改善员工工作强度的智能机器人，包含了环境感知、路径规划、智能控制等诸多功能。智能餐厅助手服务机器人核心板采用Zynq7020全可编程的工作平台；移动平台采用ZRobot-III智能小车；餐厅助手服务机器人实现功能为根据客户餐桌号自动规划路径执行送餐任务，将客户的点餐送至规定餐桌。餐厅助手服务机器人的系统组成结构如图1所示。
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图1智能餐厅助手服务机器人系统结构图
《SmartRobot智能餐厅助手服务机器人》项目的核心技术原理为：结合Zynq7020双核优势，构建非对称混合异构系统“Linux操作系统+裸机应用环境”的服务机器人软件开发环境。服务机器人高性能处理层采用Linux操作系统，完成图像采集、识别、双核通信等任务。Linux提供封装好的网络和视觉库API，易于使用，减少工作量。硬件工程的生成的超声波、电机、舵机等模块在应用过程中要求的实时性较高，采用裸机应用系统进行驱动程序的开发和调用。这样可以让两个系统优势互补，完成一个性能强大、功能完善的服务机器人应用平台，实现环境感知、路径规划、智能控制等诸多功能。Zynq7020核心开发板结构图如图2所示。
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图2 Zynq7020核心开发板结构图
三、项目实施路径分析
（一）加强统筹规划和资源整合
强化顶层设计，统筹协调工业管理、发展改革、科技、财政等各部门的资源和力量，形成合力，支持自主创新，推动我国机器人产业健康发展；加强对区域产业政策的指导，形成国家和地方协调一致的产业政策体系；鼓励有条件的地区、园区发展机器人产业集群，引导机器人产业链及生产要素的集中集聚。
（二）加大财税支持力度
通过工业转型升级、中央基建投资等现有资金渠道支持机器人及其关键零部件产业化和推广应用；利用中央财政科技计划（专项、基金等）支持符合条件的机器人及其关键零部件研发工作；通过首台（套）重大技术装备保险补偿机制，支持纳入《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录》的机器人应用推广；根据国内机器人产业发展情况，逐步取消关税减免政策，发挥关税动态保护作用；落实好企业研发费用加计扣除等政策，鼓励企业加大技术研发力度、提升技术水平。
（三）拓宽投融资渠道
鼓励各类银行、基金在业务范围内，支持技术先进、优势明显、带动和支撑作用强的机器人项目；鼓励金融机构与机器人企业成立利益共同体，长期支持产业发展；积极支持符合条件的机器人企业在海内外资本市场直接融资和进行海内外并购；引导金融机构创新符合机器人产业链特点的产品和业务，推广机器人租赁模式。
（四）营造良好的市场环境
制定工业机器人产业规范条件，促进各项资源向优势企业集中，鼓励机器人产业向高端化发展，防止低水平重复建设；研究制订机器人认证采信制度，国家财政资金支持的项目应采购通过认证的机器人，鼓励地方政府建立机器人认证采信制度；加强机器人知识产权保护制度建设；研究建立机器人行业统计制度；充分发挥行业协会、产业联盟和服务机构等行业组织的作用，构建机器人产业服务平台。
（五）加强人才队伍建设
组织实施机器人产业人才培养计划，加强大专院校机器人相关专业学科建设，加大机器人职业培训教育力度，加快培养机器人行业急需的高层次技术研发、管理、操作、维修等各类人才；利用国家千人计划，吸纳海外机器人高端人才创新创业。
（六）扩大国际交流与合作
充分利用政府、行业组织、企业等多渠道、多层次地开展技术、标准、知识产权、检测认证等方面的国际交流与合作，不断拓展合作领域；鼓励企业积极开拓海外市场，加强技术合作，提供系统集成、产品供应、运营维护等全面服务。
四、特色和创新点
1.对应市场的需求，可以解决当前餐厅服务行业劳动力缺乏的困境。
2.是一种多传感器融合的机电一体化智能设备，对嵌入式处理器的要求较高，可实现智能化、易用化、交互性好。
3.使用各种先进的传感器技术、智能控制、路径规划、机械结构设计等，工程综合素养要求较高。
4.结合Zynq7020双核优势，构建非对称混合异构系统“Linux操作系统+裸机应用环境”的服务机器人软件开发环境，两个系统优势互补，完成一个性能强大、功能完善的服务机器人应用平台。
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本文是2019年国家大学生创业训练“SmartRobot智能餐厅助手服务机器人”（项目编号：201910595073）项目成果.