计算机、传感器与人工智能等技术的飞速发展,加速了机器人产业的发展与变革,服务机器人陆续出现在餐饮、教育、医疗、物流等服务领域,它的出现为人们带来便利快捷的服务体验。目前,在高铁列车环境中尚未提供机器人送餐服务,本项目基于这一现象研发了在高铁环境中使用的送餐机器人,既满足乘客的购餐需求,又将服务人员从这一重复性高的送餐工作中解放出来。根据送餐机器人系统的总体需求,分析高铁用送餐机器人系统结构,设计并实现了基于改进蚁群算法的路径规划模块、车辆路径模块和上位机软件系统,主要内容包括:1、对高铁用送餐机器人系统进行整体分析。将送餐机器人的整体结构分为下位机执行层、通讯层以及上位机软件管理层。下位机系统设计包括硬件构成、分析运动模型以及控制执行程序的编写。对上位机软件系统进行模块化设计,介绍主要功能模块及关键技术。2、研究送餐机器人的路径规划和车辆路径问题。利用栅格法建立工作环境地图。在机器人路径规划中,将缩短路径长度、减少迭代次数和减少转弯次数作为优化目标。对基本蚁群算法进行改进,使之更适合解决路径规划问题,测试验证了改进算法的有效性。将高铁环境中可能会遇到的障碍物进行分类,在已存在的避障系统基础上,对不同的障碍物采取相应的局部避障策略。明确优化目标和约束条件,解决车辆路径问题,为机器人规划合理的行车方案。3、采用C#语言编写送餐机器人上位机软件系统。软件系统能够实现管理送餐任务、为任务分配执行机器人、规划执行路径和监控机器人的实时状态等功能。此外,建立上位机与下位机之间的无线通讯,搭建送餐机器人的整体结构中的通讯层,完成数据交互。4、测试验证了送餐机器人能够自主完成送餐任务,并对包含路径规划模块和车辆路径模块的上位机软件系统进行测试,验证了软件系统功能达到预期效果。