智能機(jī)器人迎賓服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

胡 凱，涂金龍

（南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京211188）

隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，機(jī)器人時(shí)代已經(jīng)不知不覺地來到我們的身邊。大型公共場(chǎng)所，諸如酒店、賓館的不斷涌現(xiàn)，勢(shì)必將服務(wù)人員比重以及服務(wù)質(zhì)量的要求提高到新的高度。迎賓服務(wù)體系是公共服務(wù)場(chǎng)所不可或缺的組成部分，它直觀體現(xiàn)著服務(wù)的優(yōu)劣。迎賓服務(wù)人員的服務(wù)質(zhì)量受其文化水平、責(zé)任心以及當(dāng)時(shí)的心理和生理狀態(tài)等多方面的影響因素。同一位迎賓服務(wù)人員在不同的情況下，服務(wù)質(zhì)量和效率也會(huì)有所差別。況且目前中國(guó)處在“用工荒”這樣一個(gè)大的社會(huì)情勢(shì)之下。針對(duì)上述諸多的客觀因素，機(jī)器人智能迎賓服務(wù)系統(tǒng)在禮節(jié)性迎賓，人性化待客方面有很多優(yōu)點(diǎn)。如為休息或等待的客人表演，便民通道的指引；如公廁、消防安全通道的導(dǎo)向；智能化尋人尋物，在播放尋人尋物啟事等功能上有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，公共機(jī)器人智能迎賓服務(wù)在當(dāng)今具體形勢(shì)下能夠?qū)δ壳懊媾R的問題起到較為積極的作用。

1 系統(tǒng)功能

機(jī)器人智能迎賓服務(wù)系統(tǒng)所涉及的功能是經(jīng)過較為合理和周到的考慮下確定的。主要設(shè)計(jì)并能夠?qū)崿F(xiàn)如下3大服務(wù)功能：人性化關(guān)懷，智能化導(dǎo)向，便捷化尋人尋物。

1.1 系統(tǒng)功能圖

如圖1所示，為系統(tǒng)功能圖。

圖1 系統(tǒng)功能圖

1.2 功能描述

1.2.1 人性化關(guān)懷

此功能的設(shè)置是關(guān)心和考慮到在服務(wù)場(chǎng)所活動(dòng)的部分賓客，比如在飯店中等待上菜的食客，在商場(chǎng)中等待自己伴侶購(gòu)物的顧客以及帶小孩在公共場(chǎng)所辦事的父母等。他們可以在等候的無聊時(shí)間里，通過機(jī)器人智能迎賓服務(wù)系統(tǒng)，自助啟動(dòng)機(jī)器人舞蹈功能，伴隨著優(yōu)美的旋律和機(jī)器人靈活的舞蹈，可以放松心情，消磨無聊時(shí)光，吸引并逗哄孩童，體現(xiàn)了人性化的關(guān)懷。

1.2.2 智能化導(dǎo)向

進(jìn)入一個(gè)新的場(chǎng)所，尤其是陌生的公共場(chǎng)所里，了解其內(nèi)部具體方位設(shè)置尤為重要，本系統(tǒng)從便利性、安全性等方面考慮，設(shè)置了3個(gè)常用方位的導(dǎo)向，分別是Toilet指引、服務(wù)臺(tái)指引和逃生通道指引，使用者可以通過迎賓服務(wù)系統(tǒng)自助啟動(dòng)機(jī)器人引航功能，機(jī)器人通過身體語(yǔ)言和語(yǔ)音提示可以較為精確地為使用者指明方向。

1.2.3 便捷化尋人尋物

在公共場(chǎng)所里，不小心遺失物品，或者與家人、朋友走失的情況時(shí)有發(fā)生。即使一些商場(chǎng)、會(huì)所里有廣播室，但是這種方式的時(shí)效性較低，同時(shí)還完全依賴于播報(bào)人員。使用者通過迎賓服務(wù)系統(tǒng)自助啟動(dòng)機(jī)器人尋人尋物功能，可以及時(shí)便利地播報(bào)各種求助信息，讓求助者能夠最快地得到反饋。

系統(tǒng)中上述的3種功能較為明顯地改善了目前公共場(chǎng)所服務(wù)體系中存在的一些弊端，對(duì)于今后服務(wù)體系的發(fā)展有較大的幫助。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

機(jī)器人智能迎賓服務(wù)系統(tǒng)是以IFIX組態(tài)軟件系統(tǒng)、GE PLC系統(tǒng)和Bioloid機(jī)器人系統(tǒng)為基本開發(fā)平臺(tái)，由IFIX系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能界面作為人機(jī)互動(dòng)的窗口，具備系統(tǒng)管理、運(yùn)行監(jiān)控等主要功能。GE PLC系統(tǒng)作為中間控制環(huán)節(jié)，接收IFIX系統(tǒng)發(fā)送的命令，并發(fā)出相應(yīng)的指令給Bioloid機(jī)器人系統(tǒng)，起到使二者聯(lián)系的橋梁作用。Bioloid機(jī)器人系統(tǒng)是最終的執(zhí)行系統(tǒng)，它收到GE PLC系統(tǒng)輸出的命令信號(hào)后，來控制機(jī)器人完成相應(yīng)的服務(wù)功能。

2.1 IFIX組態(tài)軟件系統(tǒng)

硬件：IFIX組態(tài)軟件系統(tǒng)是一個(gè)純軟件環(huán)境的開發(fā)系統(tǒng)，其所依托的硬件設(shè)備就是普通的PC機(jī)或者工控計(jì)算機(jī)，只要能夠滿足IFIX的安裝與正常運(yùn)行就可以了，一般的硬件要求為Pentium II 266MHz或更高的處理器，Windows 2000／XP操作系統(tǒng)，256MB內(nèi)存及以上，120MB硬盤空間及以上等。

軟件：IFIX組態(tài)軟件目前是GE FANUC公司旗下的一款口碑較為良好、應(yīng)用較為廣泛的上位機(jī)組態(tài)軟件，尤其是在自動(dòng)化控制和過程管理方面的應(yīng)用和擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)較為明顯，其可以通過不同的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)與GE、西門子、羅克韋爾、三菱、歐姆龍等諸多知名PLC制造廠商生產(chǎn)的可編程控制器進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)傳遞，并且具有較高的軟件適應(yīng)性、可靠的報(bào)警功能以及靈活的報(bào)表和歷史數(shù)據(jù)查詢等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 GE PLC系統(tǒng)

硬件：本系統(tǒng)開發(fā)所使用的GE PLC系統(tǒng)，是GE FANUC公司最新開發(fā)的PLC產(chǎn)品，又名PAC（Programmable Automation Controller）。其型號(hào)為RX3i，主要包括電源模塊PSD040、RX3iCPU模塊CPU310、以太網(wǎng)通訊模塊ETM001、數(shù)字量輸入模塊IC694ACC300A、數(shù)字量輸出模塊IC694MDL754。

軟件：本系統(tǒng)使用的軟件是GE公司專為PLC組態(tài)和編程所設(shè)計(jì)的 ME（Proficy Machine Edition）編程軟件，它可以便利地對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)、邏輯編程、程序校驗(yàn)以及在線監(jiān)控與修改等工作。

2.3 Bioloid機(jī)器人系統(tǒng)

硬件：本系統(tǒng)開發(fā)所使用的Bioloid機(jī)器人系統(tǒng)是由Xpartner公司研制和開發(fā)的具備一定的智能化和活動(dòng)能力的中級(jí)人形機(jī)器人套件，主要包括控制模塊CM－5作為機(jī)器人的大腦、伺服電機(jī)AX－12＋作為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，傳感器AX－S1作為機(jī)器人的視聽和聯(lián)絡(luò)器官。

軟件：軟件使用的是Bioloid機(jī)器人專用編程軟件，包括行為控制編程語(yǔ)言BehaviorControl Programmer和動(dòng)作編程語(yǔ)言Motion Editor。其中行為控制程序主要用于機(jī)器人的迎賓和服務(wù)功能的設(shè)置、功能與功能之間的邏輯關(guān)系以及接收PLC執(zhí)行信息等具體工作，而動(dòng)作編程主要用于設(shè)計(jì)和編排機(jī)器人具體的某個(gè)迎賓或服務(wù)的實(shí)時(shí)動(dòng)作和姿態(tài)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原理圖

如圖2所示，為設(shè)計(jì)原理圖。

圖2 設(shè)計(jì)原理圖

3.2 原理描述

通過點(diǎn)擊人機(jī)界面上的“休閑放松”、“智能引航”或“尋人尋物”按鈕后進(jìn)入相應(yīng)的功能控制界面，IFIX組態(tài)系統(tǒng)通過以太網(wǎng)連接將信號(hào)傳遞給GE PLC，此時(shí)與IFIX相應(yīng)控件建立對(duì)應(yīng)關(guān)系的PLC內(nèi)部繼電器得電，隨后啟動(dòng)并執(zhí)行由Proficy Machine Edition軟件編寫的PLC程序，PLC程序經(jīng)過邏輯關(guān)系和程序運(yùn)算后，輸出開關(guān)量執(zhí)行信號(hào)。我們用BehaviorControl Programmer軟件將不同的開關(guān)量執(zhí)行信號(hào)與機(jī)器人系統(tǒng)中編寫的不同服務(wù)程序建立邏輯關(guān)系。當(dāng)某一開關(guān)量執(zhí)行信號(hào)輸出后，將觸發(fā)機(jī)器人系統(tǒng)中相對(duì)應(yīng)的服務(wù)程序，隨后機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)用由Motion Editor編寫的相應(yīng)機(jī)器人的動(dòng)作和姿態(tài)的控制程序以實(shí)現(xiàn)相關(guān)服務(wù)功能。

其中“休閑放松”功能是調(diào)用機(jī)器人舞蹈程序，并調(diào)用Windows系統(tǒng)中的音頻播放程序來實(shí)現(xiàn)；“智能引航”功能是調(diào)用機(jī)器人指引程序，并調(diào)用Windows系統(tǒng)中錄制好的語(yǔ)音播放程序來實(shí)現(xiàn)；“尋人尋物”功能是調(diào)用機(jī)器人尋人尋物程序，并調(diào)用Windows系統(tǒng)中文字音頻智能轉(zhuǎn)化程序（通過此程序可以按照錄入的文字進(jìn)行播音）加以實(shí)現(xiàn)的。

3.3 部分開發(fā)界面與程序

IFIX人機(jī)界面與程序（圖3）：

圖3 IFIX人機(jī)界面與程序

GE PLC程序（圖4）：

圖4 Proficy Machine Edition編程

Bioloid機(jī)器人控制程序（圖5）：

圖5 BehaviorControl Programmer編程

4 組態(tài)與仿真

我們使用GE9PowerTool這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序來連接IFIX和GE PLC，如圖6，其中左邊樹杈欄里Channel0是要添加IFIX需要通訊的PLC數(shù)量，Device0是用來設(shè)定PLC的名稱以及IP地址，在這里我們將PLC的IP地址設(shè)定為192.168.0.3，將工控計(jì)算機(jī)的IP地址設(shè)定為192.169.0.2，注意必須保證兩者的IP地址前三段的地址相同才能確保通訊正常。

樹杈欄中Datablock0是根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)的不同，如數(shù)字量信號(hào)或模擬量信號(hào)，將IFIX中相對(duì)應(yīng)的過程數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量與PLC中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息建立聯(lián)系，使PLC中的變化的數(shù)據(jù)信息可以及時(shí)反饋到IFIX的過程數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。根據(jù)我們的系統(tǒng)要求，共設(shè)定了2個(gè)數(shù)據(jù)塊，一個(gè)專門進(jìn)行數(shù)字量的信號(hào)聯(lián)系，一個(gè)專門建立模擬量的信號(hào)聯(lián)系。

圖6 GE9－PowerTool驅(qū)動(dòng)程序

接下來就是將過程數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量信息與IFIX監(jiān)控界面中的控制按鈕或顯示圖框建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，在“標(biāo)簽名”中需要填寫監(jiān)控界面中的控制按鈕或顯示圖框的名稱，在“類型”中需要填寫數(shù)據(jù)類型，如數(shù)字量（DI）或模擬量（AI），在“I／0地址”中填寫與IFIX對(duì)應(yīng)的PLC中的I／0地址信息，如圖7：

圖7 數(shù)據(jù)庫(kù)管理器

通過以上的系統(tǒng)組態(tài)和通訊，我們用IFIX設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能界面與GE PLC建立了關(guān)聯(lián)。當(dāng)我們點(diǎn)擊功能界面上的某個(gè)功能按鈕時(shí)，所對(duì)應(yīng)的PLC的輸出端指示燈就會(huì)點(diǎn)亮，同時(shí)輸出對(duì)應(yīng)的開關(guān)量信號(hào)來觸發(fā)機(jī)器人控制程序。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過不斷的實(shí)驗(yàn)和仿真，機(jī)器人智能迎賓服務(wù)系統(tǒng)可以較為理想地將目前公共場(chǎng)所服務(wù)體系所集中存在的一些問題進(jìn)行改進(jìn)和改善，同時(shí)它也將為今后服務(wù)體系的智能化和人性化發(fā)展提供有力的參考，并起到一定的推動(dòng)作用。

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