送餐机器人产品设计
一、系统设计
关键部件：
器件选型2关键技术选型2.1基于二维码+轮子里程计的机器人定位方案主流方案效果循线根据电磁线行走存在路线固定的问题纯视觉室内相似场景较多，存在重定位问题纯激光成本高，存在漂移，环境中移动物体过多时容易出错UWB定位误差十几厘米，信号容易遮挡视觉二维码+轮子里程计
对比后最优方案是视觉二维码+轮子里程计
基于二维码+轮子里程计方法，主要的传感器数据来源是机器人顶部的摄像头采集到的二维码图像信息以及轮子里程计在一个时间片内的脉冲数。轮子里程计信息属于高频信息，图像为低频信息。根基机器人运动学来将轮子信息计算得到机器人的速度和位置，从图像信息中提取二维码的ID与位置，同时结合之前的二维码信息以及上一时刻的机器人位置来估计机器人坐标与新观测到的二维码坐标。估计二维码的坐标通常采集的两幅图像之间会有十几帧轮子的信息，为降低计算量，我们可以采用滑动窗口的方法将采集的图像与轮子里程计数据放入窗口内，假设一个窗口中总共有十帧有效图像，将窗口中的机器人基于图像推测的状态和基于轮子信息推测的状态进行最小二乘优化，为降低计算量，可以采用谷歌的ceres库和eigen库来进行计算。
2.2机器人建图方案
所谓建图就是定一个原点，然后测量出室内所有二维码标签相对于原点的空间坐标。在选择机器人的位置后，通过控制机器人在室内移动，来实时计算机器人的位置以及室内二维码的位置，实现二维码slam的过程。将机器人走的轨迹以及二维码坐标都保存在图片中。
建图技巧：在建图时最好让机器人走的轨迹形成一个闭环，这样slam算法会将机器人位置与整个地图中的二维码标签坐标进行优化，从而提高地图的精度。同时在建图过程中先让机器人走一些小环，然后再走一些大环，会比只走一个大环的效果要好。建图过程中走的轨迹要尽量远离障碍物，
2.3机器人避障方案
方案一：深度相机在机器人下方安装深度相机，保证深度相机的视野可以覆盖机器人下一个控制周期内可以到达的位置空间。为了充分利用深度相机的视野，通常将相机斜向上30-45度安装，可以检测到地面以上的障碍物和空中的干扰物体。
方案二：激光雷达
2.4主控系统方案
方案一：采用工控机+linux+ros+qt，该方案适合应用于前期的功能验证，但是后期随着附加功能增多，开发效率会降低，成本变大。方案二：全志arm主板+android+app，该方案便于后期的运维以及良好的人机交互体验，基于Java开发app也可以简单快捷。将上面开发的机器人定位导航系统打包成可执行程序，然后将机器人位置以及相关交互信息通过Restful接口与应用层程序进行通信。在android中通过开发者模式进入调试工具中来调试日志，用户模式来给用户进行人脸识别，点餐送餐，点歌曲等app的使用。
2.5机器人底盘方案
底盘包括电气控制和机械结构。采用单片机作为底盘的嵌入式控制器，以说stm32f4系列为例，需要具备电机编码器接口，CAN接口，串口，电源管理系统，电机控制接口等。
2.6相机自标定系统（应用于大批量生产中）2.7机器人定位校准系统（应用于大批量生产中）2.8机器人建图交互和地图修改软件（应用于大规模推广中）2.9配送app开发（餐厅实际使用中）2.10多机调度系统（应用于多机器人在拥挤室内工作）2.11机器人大数据管理系统（将机器人日常的数据采集到云端)
餐饮智能化：餐饮机器人正当时餐饮机器人的喜与忧
科技改变生活。随着科技的发展与进步，人们的日常生活相较于之前发生了翻天覆地的变化，比如手机支付、扫地机器人等功能或产品的应用，就为人们带来了极大的便利。而随着科技逐渐深入千行百业，越来越多的行业也进入了新的发展阶段，餐饮行业也不例外。现如今，随着人工智能等新技术与餐饮行业结合紧密程度日益加深，餐饮行业也逐渐由传统朝着数字化、智能化方向迭代升级，其中智能餐饮系统、餐饮机器人等等都是餐饮行业数字化、智能化转型的重要产物。再加上疫情等外界因素的助推，餐饮行业的智能化脚步更是越迈越大。餐饮业迈向智能化事实上，已经有越来越多行业朝着智能化方向发展升级，而由于饮食与人们息息相关，餐饮行业的智能化升级效果也最容易被感知到。比如，不少餐饮企业已经开始应用餐饮机器人完成迎宾、协助送餐等工作。餐饮行业之所以朝着智能化方向迭代升级，也有多方面的原因。首先，技术革新为餐饮行业的智能化升级提供了重要支撑。无论是数字化还是智能化都需要一定的技术支撑，而智能化对技术的要求门槛更高。以送餐机器人为例，送餐机器人要想在复杂的餐厅环境中完成送餐，不仅需要自主移动技术以实现自由移动，还需要环境感知技术、智能路径规划技术等技术识别外界环境、自动规划路径，从而精准地将餐品送至顾客面前。其次，疫情反复倒逼餐饮行业朝着智能化方向发展。近年来，受疫情反复的影响，餐饮行业的日子格外不好过，而为了避免疫情的影响扩散、保障顾客的用餐安全，餐饮行业不得不朝着数字化、智能化方向升级，以确保正常经营，在此背景下，无接触式餐饮成为热潮。比如，顾客线上完成点单后，餐饮机器人会为其提供无接触送餐服务，这就减少了顾客与服务人员间的接触，能在一定程度上保障顾客和服务人员的安全。最后，餐饮企业借助智能化升级有助于打造差异性竞争优势。餐饮行业的竞争激烈程度不言而喻，随着越来越多资本涌入餐饮行业，餐饮企业的实力能够得到进一步提升，整个餐饮行业的竞争激烈程度也会再度升级。另外，餐饮行业产品同质化现象屡见不鲜，打造差异化优势就显得尤为重要，比如海底捞就以“服务好”而为消费者所熟知。若餐饮企业不断朝着智能化升级，并将之打造为一大亮点，在一定程度上也能吸引部分消费者前来尝试。餐饮机器人热度高提及餐饮行业的智能化，餐饮机器人的落地与应用应该最为直观。随着越来越多的餐饮企业选择应用餐饮机器人，餐饮机器人行业也进入了发展快车道。据IDC发布的《中国餐饮行业商用服务机器人市场份额报告》显示，2021年中国商用服务机器人市场规模为0.84亿美元（约合人民币5.4亿元），同比增长110.4%，整体呈现出爆发态势。而在餐饮机器人热度居高不下背后，其中原因不言自喻。从需求角度来说，餐饮行业人力成本高企，餐饮机器人的应用能够助力餐饮企业实现降本增效。受疫情影响，不仅餐饮行业的人工成本高企，部分餐饮企业还遭遇了招人难、用工荒等问题。据赶集直招调查显示，有64%的餐饮店表示存在招聘难的问题，并且46.4%的餐饮店在疫情之下招聘难度有所增加。另外，餐饮行业还存在从业人员流失率偏高问题，据中国饭店协会与新华网联合发布的《2022中国餐饮业年度报告》显示，调研企业中员工年均流失率均值为19.30%，与去年数据基本持平。然而，餐饮行业属于典型的劳动密集型产业，从业人员的稳定对餐饮企业维系正常运营的重要性不言而喻。一旦出现人手不足现象，势必会影响餐饮企业的服务质量。而餐饮机器人则能够替代部分餐厅服务人员的工作内容，对解决餐饮企业的“用工荒”、招人难、人力成本高企等问题大有裨益。与此同时，无接触式餐饮机器人的使用，还能保障人员安全，更适合这一疫情反复的特殊时期。从供给角度来看，餐饮机器人企业的不断加码，拓宽了餐饮机器人的种类，为餐饮企业提供了更为多样的选择空间。随着底层技术的进步，再加上疫情的催化，越来越多的企业开始布局餐饮机器人行业，在推动整个行业向前发展的同时，也加剧了行业竞争。为了应对激烈的行业竞争，餐饮机器人企业围绕产品、功能、服务、渠道等多个方面下功夫以提升自身的竞争力，受此影响，餐饮机器人的种类也得以不断丰富，餐饮企业也可以根据自身实际情况选择合适的餐饮机器人产品。据了解，从产品形态来看，当前的餐饮机器人主要有送餐机器人、炒菜机器人、回盘机器人、消毒机器人、外卖机器人五类。高光之侧暗流涌动受多方因素影响，餐饮机器人确实迎来了“高光时刻”，但不可否认的是，餐饮机器人行业也面临着不小的挑战，餐饮机器人企业仍有难关需要跨越。一来，餐饮机器人的功能相对单一，无法同时满足餐饮企业的多种需求。尽管餐饮机器人的种类在不断丰富，但各种餐饮机器人的功能却较为单一，而这就意味着餐饮机器人往往只能适用于某一岗位，无法灵活应变。倘若是人工服务的话，餐饮工作人员通常能够根据餐厅经营状况随时做出调整，避免人手不够而导致服务不周的现象发生。就目前来看，餐饮机器人尚不能做到这一点，某一类型的餐饮机器人无法提供多种服务，使用较为受限。二来，餐饮机器人的普及仍然需要时日。尽管当前的餐饮机器人已经被应用至不少餐饮企业中，但这些企业大多为大型、连锁品牌餐饮企业，餐饮机器人在低线城市、传统中西餐餐饮品牌、独立餐饮店等场景的拓展颇为有限。据中国产业信息网数据显示，目前商用服务机器人市场渗透率仅为3%，其中送餐机器人的渗透率还不到1%。另外，受餐饮行业不景气影响，不少头部餐饮企业开始闭店收缩，餐饮企业的经营状况也会影响餐饮机器人的普及应用。比如，海底捞就推出了“啄木鸟计划”，根据门店经营状况，关闭经营不善的门店。而海底捞等连锁餐饮企业又是餐饮机器人厂商的重要客户，其经营状况也与餐饮机器人需求量有所关联。此间种种，无一不表明餐饮机器人距离实现真正普及仍有相当长的一段距离。三来，餐饮机器人的应用场景仍存在局限性。餐饮机器人对使用场景有着一定要求，但并非所有餐厅在设计之初就考虑到了后续餐饮机器人的使用情况，过道宽度或许并不足以餐饮机器人运行。另外，为了打造与众不同的装修风格，不少餐厅会对路面进行设计，比如台阶、斜坡等等。这些异形地面对餐饮机器人的平稳运行提出了更高的要求，但当前绝大多数餐饮机器人产品仅适用于平整地面，这就在一定程度上限制了餐饮机器人的应用场景。多线出击找寻增量随着各路玩家争相涌入餐饮机器人行业，餐饮机器人行业的竞争也愈演愈烈。与此同时，面对餐饮机器人行业所存在的诸多挑战，餐饮机器人企业也没有“摆烂”，而是积极寻找破局之道。一是，餐饮机器人企业积极推陈出新，拓宽产品的应用场景，以便提升终端客户对餐饮机器人产品的认可。比如，普渡科技就推出了能够解决复杂地形这一配送难题的四足配送机器人产品D1，这款产品不仅可以应用于不平地面、斜坡、小桥流水等独特装修风格的餐厅，还可以应用在写字楼、园区、住宅小区场景。而随着应用场景的扩展，餐饮机器人也不再局限于餐饮场景，而是能够在其他场景实现落地，餐饮机器人企业也可借此扩大客户覆盖范围。二是，餐饮机器人企业开始跨赛道发展，以提高自身竞争壁垒。除了在产品端发力之外，餐饮机器人企业也开始逐渐通过向其他赛道发展，来拓宽自身的服务范围，毕竟与布局单场景、单赛道相比较而言，布局跨场景、跨赛道的企业发展上限更高。比如，擎朗智能不仅打造了多款送餐机器人，还推出了酒店机器人W1、W3，引领广告机器人以及消毒机器人M2等；普渡科技也深入清洁领域，推出了商用清洁机器人CC1、专业微型数字洗地机SH1。三是，餐饮机器人企业积极出海，向外寻找新增量。面对国内日益激烈的竞争，餐饮机器人企业也开始布局海外，以拓宽应用市场，实现向好发展。比如，猎户星空的服务机器人已经覆盖全球20多个国家和地区；普渡科技在北美、欧洲、东亚、亚太、中东、拉美等六大区域已经构建发展布局，机器人销往全球60多个国家和地区。不可否认的是，餐饮机器人的出现为餐饮行业注入了一股新的发展动力，也为餐饮企业实现降本增效起到了一定的积极作用。而随着餐饮机器人竞争逐步升温，餐饮机器人厂商也在围绕产品、场景等多方面持续发力，餐饮机器人的发展更是阔步向前。只是，无论是餐饮行业的智能化升级还是餐饮机器人的更新迭代，都需要时间积累沉淀，而这对餐饮机器人厂商们来说，依旧是任重而道远。
