近年来，全国多地疫情频发，且其传染性极高，食品接触是传播途径之一。疫情防控需要大量人员投入，常常出现人力紧张的情况，物资配送慢慢的变成了一大焦点问题。当前尚未有专门用于疫情送餐的机器人，因此开发一款自动化、智能化的送餐机器人，减少人员之间的接触，不但可以提高工作效率、减轻人工劳动强度，还能够有实际效果的减少交叉感染。
在高校校园，学生外卖配送很常见，但校门口琳琅满目的外卖往往被摊放在路边，甚至占用道路，造成交通混乱，因此急需一款高效便捷的送餐机器人来缓解这样的一种情况。下图为校园人工送餐场景及外卖摊放情况。
我国送餐机器人行业发展起步较晚，大致经历了探索、起步、成长、爆发四个阶段。目前餐厅机器人距离真正意义上的智能化还存在技术门槛，在公共餐厅这种应用场景中，常规性的送餐、配菜需求机器人基本能满足，但是功能比较单一。2020年疫情爆发之后，人们对于送餐机器人的需求很快上升，市场认可度不断上升，我国送餐机器人行业进入高速增长期，现在国内外疫情依然严重，送餐机器人的市场会还将不断提升扩大。
减少人与人之间的接触是防止疫情扩散的有效手段，用机器人代替人工送餐，不仅可以代替耗时耗力的流程化作业，而且还可以避免工作人员在送餐过程中被感染的可能。而送餐机器人能够完全满足无接触送餐问题。
送餐机器人开启了餐饮经营新模式，相较于传统的送餐方式，送餐机器人在疫情下减少人员接触，大大降低新冠传播率，提高食物配送效率，同时也可缓解因外卖造成的交通压力；送餐机器人对于餐厅价值有了很大的自主发挥空间，超越了传统餐饮消费的定义。
点餐者在与送餐机器人进行匹配的外卖App点餐后，送餐机器人到达指定地点，自助装取食物后，正常模式下灰度循迹传感器处于关闭状态，此时的机器人只基于终端路径来行进，利用超声波与红外避障对途中行人与障碍物避障，实现自助送餐。到达指定送餐地点后，当车身人体红外模块检测到点餐者接近时，解除安全锁定状态，装载食物的升降平台从保温箱中升起，点餐者取餐，完成一次送餐任务。
在疫情爆发，学校处于静默期间时，送餐机器人能通过灰度循迹传感器沿着工作人员设置的黑色送餐路径行走。送餐机器人利用超声波、红外避障等进行循迹与避障。到达指定送餐地点后，升降平台从保温装置升起食物，机械臂自动将食物放置在隔离人员房间门口，减少人员接触。
采用质量轻、加工性好、致密度高、保温隔热效果好的聚氨酯硬质泡沫包裹整个升降平台，达到阻热效果。保持食物原有温度，保证食物口感。
机器人工作状态将在液晶显示屏右下角实时显示。小车底盘运行、机械臂与升降平台工作状态分别编号为1、2、3，正常工作状态分别为#，待机状态为＊。与障碍物之间的距离间隔一秒在屏幕左下角显示。
送餐信息实时显示在屏幕上方，时间为12:38时从A地向B地执行送餐任务，收餐者手机尾号为4404。送餐机器人在前方56厘米处有障碍物，底盘正在工作，机械臂与升降平台处于待机状态。送餐机器人整体工作正常，无不正常的情况出现（如下图所示）。
原有机器人在循迹时因固定差速转弯时，难以适应不一样转弯半径，常常因转弯半径过大导致左侧灰度传感器读取右侧灰度传感器或者右侧灰度传感器读取左侧灰度传感器，容易因为传感器数据冲突导致整体不断抖动。
解决方案：在初步的代码基础上，利用蓝牙外加不断进行速度差调试，同时将实时速度差利用显示屏显示出来，找出最适宜的转向速度，在程序内部来优化。并将车轮间距进行缩小，减小机器人转弯半径；在此基础之上，加入PID算法，使得速度差根据不同转弯半径不断自行调整差速。
解决方案：利用舵机搭载超声波模块，实现送餐机器人前方210度范围障碍物探测，同时每隔三秒将信号返回值（前方障碍物距离）显示在显示屏上，同时侧方和前方搭载红外避障模块，与超声波共同构成完善的避障系统。在避障程序的编译中，设置了两种代码，根据各模块运动情况实施精准避障，连续避障，合理在小车行进中添加各种采集点、定位点，实现各种不同程度的行走及障碍躲避。
在机器人四周也加上了红外测距模块，将这些传感器与车身其他专用模块相结合，辅助机器小车在拾取点位更精准，寻迹运动更精确，对四周障碍物做出灵敏的避障。
解决方案：调整机械臂的结构，将原有机械臂两段式结构缩短至一段；并将驱动机械臂工作的四个舵机的偏移量设置为3，大幅度的提升机械臂的稳定性。
由于对机器人的初期调试全部在室内完成，使得送餐机器人在室外工作时因光线因素造成灰度传感器的返回值产生误差。
解决方案：通过多次对室内外机器人循迹时灰度传感器的返回值进行串口读取并记录，不断调整灰度传感的高度的间距，使其因光线差造成的返回值误差降到最低。
初期建模与组装时未考虑到机械臂工作时伸展及重量问题，导致机械臂工作时，机器人整体重心过于靠前，容易侧翻。
解决方案：通过solidwork进行运动算例分析，调整机械臂的位置与高度并将车身适当加长（如下图所示）。
与校园或外卖等进行合作试点，一直在优化调整，尽快投入市场；改善应用方面，不再局限于送餐，增加功能通过搭载多频段红外传感器、热成像传感器、GPS定位系统等传感器，将校园及旁边的环境信息导入机器人信息库，辅以语音识别和检索系统，送餐机器人将在校园送餐方面为广大购买的人提供更加个性化、智能化的服务。
首先利用solidwork建模软件开展机器人结构设计和建模，然后根据建模图样进行组装；在机构设计过程中为了能够更好的保证机械结构设计合理，使其拥有更强大的承载力、拥有更大的内部空间，本小组事先对重要机械零件（步进电机底座）进行了应力分析（如下图所示），通过不断对模型的改进和优化设计，最后得到了承载能力强且结构符合常理的模型。
采用舵机转向、电机驱动的四轮组合结构。利用各种板块零件组合成三角稳定结构制作底盘。这种组合底盘具有稳固和灵敏两个特点：一是对路况的适应能力强，在各种复杂的路况下都可进行基本运动；二是底盘结构稳固灵敏，不限制舵机操控四轮转向位置，也为其它机械结构运转提供了充足空间。底盘及所用电机如下图所示：
机械臂抓取装置为四轴机械臂，抓取灵活性更好，同时在机械爪端部搭配热塑性弹性橡胶，增大机械抓端部抓取餐盒时的摩擦力。
用于放置餐盒（或餐包）的平台（如下图所示），利用步进电机控制其沿丝杆导轨的升降动作，机械臂将食物放置在平台上后将食物降落到保温装置内，当抵达目的地后将食物从保温装置内升起，让机械臂抓取，对其要求是位置精准。
保温装置布置在升降平台的四周，由聚氨酯硬质泡沫包裹而成，其质量轻、可加工性好、致密度高、保温隔热效果的特点，对放入其中的食物起到保温功能。
送餐机器人除车身主体与底盘外，还搭载超声波模块、红外避障模块、蓝牙模块、人体红外探测模块等多种传感器与模块，各模块与车身之间有防护板材，并进行多重加固，增强了车身的稳定性。
循迹避障功能需要用超声波模块、灰度传感器、近红外传感器三者共同作用实现。
在舵机的驱动下，超声波模块实现对车头前210度范围进行实时探测，将前方障碍物距离传给单片机，再通过内部蚁群规划算法，规划出合理的避障路线。
当灰度传感器未识别黑线，识别黑线，将返回值传回机器人内部程序，并进行判断。送餐机器人搭载四个灰度传感器，当返回值为0000，机器人前进；只要有一个传感器返回值为1时，通过PID算法对直流电机转速做调整，控制机器左右转进而实现循迹功能。
车头与车身两侧搭载了近红外传感器，当监测到机器附近有人通过或存在障碍物，则返回值为0，控制送餐机器人停车。
送餐机器人正常工作时，显示屏显示“正常工作”字样，车头指示灯显示绿色；当超声波传感器测到障碍物距离值50cm时，显示屏显示“行人请注意”字样，同时蜂鸣器间隔性发出“滴滴”声，车前指示灯进行闪烁，提醒路人进行避让；若距离值16cm时，车灯加快闪烁，蜂鸣器持续发出“滴滴”声，最大限度提醒行人注意避让；当送餐机器人左右转向时，对应方向指示灯也会闪烁；运行停止时，车灯均变为红色；机械臂与升降平台旁分别接一个工作指示灯，配合显示屏使用，工作状态下显示为绿色，待机状态下为红色。
为了实现机械臂的精准夹取与放置，使用了五个舵机控制。底部舵机控制机械臂的左右旋转，中间三个舵机控制机械臂上下移动，末端舵机控制机械爪的张合（如下图所示）。在程序中设定偏移量为3度，即舵机每次以3度转动，减少了机械臂因为惯性所产生的误差，保证了机械臂的平稳运行，使精确性大大提高。
步进电机通过动力传输零件驱动丝杠旋转，丝杠带动平台上的螺母移动，移动过程中通过平台上的卡扣限制平台只能沿上下移动，进而实现平台的升降功能。
送餐机器人到达指定地点后，通过人体红外检测模块，检测人体后返回值为1，升降平台开始运行。将送餐机器人携带的人体红外感应模块设置为可重复模式，并且探测范围设定为3米内，只要在探测范围内取餐者在活动，其信号返回值始终为1。
基于蓝牙HC-05模块以及NRF905无线收发模块（如下图所示）实现送餐机器人的远距离通讯与控制。当遇到通过的障碍时，通过终端对机器人输入指令，控制机器人运行。
