1. 
Περίληψη—Τα ρομποτικά συστήματα και οι αυτοματισμοί
στις μέρες μας, προσφέρουν αξιόπιστες λύσεις σε ένα εύρος
επιστημονικών πεδίων που αφορούν την ιατρική, την
εκπαίδευση, τη βιομηχανία αλλά και την υγεία. Παράλληλα
όμως, τα ρομποτικά συστήματα μπορούν και βρίσκουν
εφαρμογές οι οποίες σαν μοναδικό στόχο έχουν την άνεση και
ευκολία σε συνήθεις δραστηριότητες των χρηστών συμβάλλοντας
έτσι στην ενίσχυση του αισθήματος του ευ ζην. Η παρούσα
εργασία, αποτελεί παράδειγμα μίας τέτοιας εφαρμογής και
αφορά στην ανάπτυξη ενός αυτόματου συστήματος παρασκευής
αλκοολούχων ποτών και ροφημάτων. Συγκεκριμένα, πρόκειται
για μία ρομποτική πλατφόρμα η οποία χρησιμοποιεί έντεκα
αρχικά ποτά και εκτελεί περισσότερες από είκοσι συνδυαστικές
συνταγές παρασκευής κρύων ροφημάτων και ποτών. Επιπλέον,
προσφέρει τη δυνατότητα χειρισμού της, τόσο τοπικά με χρήση
πληκτρολογίου και οθόνης, όσο και ασύρματα με χρήση
smartphone ή tablet μέσω κατάλληλης εφαρμογής android.
Λέξεις Κλειδιά—Αυτόματος Bartender, μηχανοτρονική,
τριδιάστατη εκτύπωση (3D-Printing), πλατφόρμα ανάμιξης
ποτών, μικροελεγκτής, εφαρμογή κινητών, ειδική μηχανολογία,
Arduino, Android.
I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η αγορά ρομπότ παροχής υπηρεσιών αυξάνεται συνεχώς
και προβλέπεται να αυξηθεί σημαντικά τα επόμενα 20 χρόνια
[1], [2]. Συναντώνται όλο και περισσότερο σε δημόσιους
χώρους, όπως αεροδρόμια, ξενοδοχειακές μονάδες,
εστιατόρια, θέατρα και άλλους χώρους διασκέδασης, αλλά και
σε ιδιωτικούς χώρους, όπως σπίτια, εξοχικές κατοικίες κ.ά. Τα
ρομπότ αυτά θα πρέπει να είναι κατασκευασμένα και
προγραμματισμένα να εκτελούν τις εντολές τους χωρίς να
αποτελούν κίνδυνο για τον άνθρωπο.
Στην εργασία έγινε η σχεδίαση και η κατασκευή μιας
αυτόματης ρομποτικής πλατφόρμας που παρασκευάζει
αλκοολούχα και μη ποτά. Τα ροφήματα παρασκευάζονται
κάθε φορά με τον ίδιο τρόπο, έχουν συγκεκριμένες
δοσολογίες ποτών και συγκεκριμένο χρόνο παρασκευής, αφού
κάθε ένα από αυτά έχει τον δικό του αλγόριθμο.
Η ιδέα της αυτόματης ρομποτικής πλατφόρμας Bartender,
μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους χώρους, τόσο σε
κέντρα διασκέδασης όσο και σε σπίτια για προσωπική χρήση.
Μπορεί να λειτουργήσει είτε βοηθητικά για έναν
επαγγελματία μπάρμαν σε ώρες αιχμής, είτε ανεξάρτητα σε
διαφορετικό σημείο παρασκευάζοντας ροφήματα που
παραγγέλλουν πελάτες.
II. ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑ
Η αυτόματη ρομποτική πλατφόρμα Bartender είναι ένα
σύστημα ανοιχτού βρόχου [4]. Συγκεκριμένα, πρόκειται για
μία περιστροφική πλατφόρμα που δέχεται εντολές από το
χρήστη είτε τοπικά, με τη χρήση πληκτρολογίου και οθόνης
είτε μέσω εφαρμογής Android.Το σύστημα, στη συνέχεια
εκτελεί τις κατάλληλες κινήσεις, όπως προκύπτουν από την
συνταγή που επιλέχθηκε, ώστε να ετοιμάσει το επιθυμητό
ρόφημα ή ποτό. Όταν η συνταγή ολοκληρωθεί, ο χρήστης
ειδοποιείται από το σύστημα μέσω της οθόνης να παραλάβει
το ποτό του. Με την παραλαβή του ροφήματος, το σύστημα
τίθεται σε κατάσταση αναμονής για την επόμενη παραγγελία.
Σε περίπτωση που πολλοί χρήστες επιλέξουν ρόφημα, θα
παρασκευαστούν όλα με σειρά προτεραιότητας από το πρώτο
προς το τελευταίο.
Για την ανάπτυξη του συστήματος χρησιμοποιούνται ένας
ελεγκτής, ένας βηματικός κινητήρας, έντεκα αντλίες, μία
μονάδα επικοινωνίας Bluetooth, μία οθόνη υγρών
κρυστάλλων (LCD 16x2) και ένα πληκτρολόγιο.
Συγκεκριμένα χρησιμοποιείται ο μικροελεγκτής Arduino
τύπου Mega 2560, οι αντλίες Micro 5V, η μονάδα Bluetooth
τύπου HC-06 και ένας βηματικός κινητήρας ΝΕΜΑ 23.
Εικόνα 1 - Μηχανικά μέρη της κατασκευής.
Η κατασκευή αποτελείται από κομμάτια ξύλου που
Αυτόματη ρομποτική πλατφόρμα Bartender
Αναστάσιος Λαζαρίδης, Δημήτρης Στραβουλέλλης, Ανθή-Ηρώ Ψαρρά,
Ανέστης Τοπαλίδης, Μαρία Χαραλαμπίδου, ΤΜΗΜΜΥ, ΔΠΘ, Ξάνθη, Ελλάδα
*Συγγραφέας επικοινωνίας: tasoslazaridis13@gmail.com

2. κόπηκαν σε εργαλειομηχανή CNC και πλαστικά εξαρτήματα
τα οποία τυπώθηκαν σε τριδιάστατο εκτυπωτή τα οποία
φαίνονται συναρμολογημένα στην Εικόνα 1.
Το σύστημα ελέγχου της εφαρμογής φαίνεται στην
Μικροελεγκτής
Arduino
Βηματικός Κινητήρας,
Αντλίες
Έτοιμο
ρόφημα
Επιλογή
ροφήματος
Εικόνα 2. Για την εφαρμογή απαιτήθηκε ο έλεγχος του
βηματικού κινητήρα και των αντλιών. Το κύκλωμα ελέγχου
του κινητήρα φαίνεται στην Εικόνα 7 και των αντλιών στην
Εικόνα 8.
Μικροελεγκτής
Arduino
Βηματικός Κινητήρας,
Αντλίες
Έτοιμο
ρόφημα
Επιλογή
ροφήματος
Εικόνα 2 - Σύστημα ελέγχου εφαρμογής.
Η συνολική κατασκευή όπως υλοποιήθηκε φαίνεται στην
Εικόνα 3. Στις επόμενες παραγράφους αναλύονται τα
επιμέρους υποσυστήματα της εφαρμογής.
Εικόνα 3 - Συνολική πρότυπη κατασκευή στο εργαστήριο.
A. Εφαρμογή Android (Bartender App)
Για τους χρήστες με συσκευές Android έχει αναπτυχθεί η
εφαρμογή Bartender Αpp, η οποία επικοινωνεί με την μονάδα
Bluetooth που βρίσκεται στη κατασκευή. Η παραγγελία του
ποτού μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω της εφαρμογής η
οποία απεικονίζεται στην Εικόνα 4.
Εικόνα 4 – Το περιβάλλον της εφαρμογής Bartender App.
B. Οθόνη και Πληκτρολόγιο
Η επιλογή ποτού σε τοπικό επίπεδο πραγματοποιείται μέσω
της οθόνης και του πληκτρολογίου που φαίνονται στην
Εικόνα 5. Αρχικά, ζητείται από τον χρήστη να επιλέξει την
κατηγορία και στην συνέχεια το ρόφημα που επιθυμεί. Ο
χρήστης ειδοποιείται μέσω ενδεικτικού μηνύματος από την
οθόνη όταν η παραγγελία του είναι έτοιμη.
Η οθόνη που χρησιμοποιήθηκε είναι 16x2 LCD (Liquid
Crystal Display) έχει την δυνατότητα να εμφανίσει 16
χαρακτήρες ανά γραμμή και κάθε χαρακτήρας εμφανίζεται σε
5x7 pixels.
Εικόνα 5 - Η οθόνη και το πληκτρολόγιο.
C. Έλεγχος βηματικού κινητήρα
Για την περιστροφή του δίσκου πάνω στον οποίο
τοποθετείται το ποτήρι, χρησιμοποιήθηκε ένας βηματικός
κινητήρας τύπου NEMA 23 που φαίνεται στην Εικόνα 6.
Ο έλεγχος του βηματικού κινητήρα γίνεται μέσω του
Arduino Mega 2560 και του κυκλώματος οδηγού – Driver
TB6560 που φαίνεται στην Εικόνα 6. Ο Driver είναι ένας
μικροβηματικός οδηγός για τον έλεγχο του κινητήρα, ο οποίος
έχει ενσωματωμένο translator για εύκολη λειτουργία. Αυτό
σημαίνει ότι ο βηματικός κινητήρας ελέγχεται μόνο με 2 pins
από τον μικροελεγκτή, ένα για τον έλεγχο της κατεύθυνσης

3. περιστροφής και ένα για τον έλεγχο τον βημάτων. Απαιτεί
τροφοδοσία από 10V έως 35V και μπορεί να ρυθμιστεί για
ρεύματα εξόδου έως και 3Α.
Στην Εικόνα 7 αποτυπώνεται ολοκληρωμένη η σχηματική
αναπαράσταση της σύνδεσης του Driver με το βηματικό
κινητήρα και τον μικροελεγκτή Arduino.
Εικόνα 6 - Driver και βηματικός κινητήρας Nema 23.
Εικόνα 7 - Κύκλωμα ελέγχου του βηματικού κινητήρα.
D. Έλεγχος ροής ποτών
Για τον έλεγχο της ροής των ποτών χρησιμοποιήθηκε ένα
υποσύστημα αποτελούμενο από αντλίες και ηλεκτρονόμους.
Οι ακροδέκτες Common και Normal Open (NO) των
ηλεκτρονόμων είναι συνδεδεμένοι στα 5V, 2A του
τροφοδοτικού και στο ένα άκρο των αντλιών αντίστοιχα, έτσι
ώστε να ελέγχεται η ροή του ποτού. Από τον μικροελεγκτή
ενεργοποιούνται τα ρελέ, τα οποία οδηγούν τα 5V στις
αντλίες. Κατά την διαδικασία παρασκευής οποιουδήποτε
ποτού είναι απαραίτητη η τροφοδότηση της εκάστοτε αντλίας
με 5V ώστε να επιτρέψει την ροή υγρού. Για να οδηγηθούν,
από το τροφοδοτικό, τα 5V σε αυτήν, πρέπει να ενεργοποιηθεί
το πηνίο του ηλεκρονόμου από τον μικροελενκτη ώστε ο
διακόπτης του να μεταβεί από την Normal Close (NC) επαφή
στην Normal Open (NO). Συνεπώς, ο χρόνος για τον οποίο
είναι ενεργοποιημένα τα ρελέ, είναι ίσος με τον χρόνο ροής
ποτού. Η ροή που παράγετι από την διάταξη αυτή είναι
15ml/sec. Οι παραπάνω συνδέσεις απεικονίζονται στην
Εικόνα 8.
Εικόνα 8 - Κύκλωμα ενεργοποίησης αντλίας από ηλεκτρονόμο.
E. Προγραμματισμός μικροελεγκτή
Κάθε ρόφημα αποτελεί μία ξεχωριστή διαδικασία, πράγμα
που σημαίνει ότι ο βηματικός κινητήρας κινείται με
διαφορετικό αριθμό βημάτων κάθε φορά και προς
διαφορετική κατεύθυνση. Ανάλογα με το ποτό που
παρασκευάζεται έχουν οριστεί τα βήματα και η κατεύθυνση
κίνησης του κινητήρα.
Πιο συγκεκριμένα, όπως φαίνεται και από το διάγραμμα
ροής (Εικόνα 9) του αλγορίθμου, με την επιλογή ροφήματος
από το χρήστη από το πληκτρολόγιο ή από την εφαρμογή
Android), ο βηματικός κινητήρας περιστρέφει την βάση του
ποτηριού έως ότου φτάσει κάτω από το επιθυμητό ποτό.
Αρχή
Επιλογή
ποτού
Εκτέλεση
συνταγής
Επιστροφή στην
αφετηρία
Ειδοποίηση μέσω της
οθόνης
ΝΑΙ ΟΧΙ
Εικόνα 9 - Διάγραμμα ροής της εφαρμογής.
Στη συνέχεια, ο μικροελεγκτής ενεργοποιεί τον
ηλεκτρονόμο ώστε να τροφοδοτηθεί η αντλία για ένα
συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Ακολούθως, η βάση του
ποτηριού περιστρέφεται και πάλι προς το επόμενο ποτό και
τροφοδοτείται η αντίστοιχη αντλία. Η διαδικασία αυτή
επαναλαμβάνεται μέχρις ότου ολοκληρωθεί η συνταγή του
ροφήματος. Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία το ποτό
επιστρέφει στην αφετηρία και ειδοποιείται ο χρήστης μέσω
της οθόνης.
F. Κατασκευαστικό μέρος
Για την υλοποίηση της πλατφόρμας σχεδιάστηκαν και
κατασκευάστηκαν 12 μέρη τα οποία συνθέτουν την τελική
μορφή της.

4. Εικόνα 10 - Βάση στήριξης μπουκαλιών.
Αναλυτικά τα ξύλινα μέρη, τα οποία είναι η βάση των
μπουκαλιών (Εικόνα 10), του ποτηριού και η βάση στήριξης
της όλης κατασκευής, επεξεργάστηκαν σε εργαλειομηχανή
CNC, ενώ τα υπόλοιπα μέρη τυπώθηκαν σε 3d εκτυπωτή. Οι
οπές στην βάση των μπουκαλιών, έγιναν λαμβάνοντας υπ
όψιν τις διαμέτρους των μπουκαλιών και αποτελούν το ένα
σημείο στήριξης αυτών.
Εικόνα 11 - Περιστρεφόμενος δίσκος και γρανάζια μετάδοσης
κίνησης.
Στον περιστρεφόμενο δίσκο μεταδίδεται η κίνηση μέσω
γραναζιών (Εικόνα 11). Ο βηματικός κινητήρας είναι άμεσα
συνδεδεμένος με το εσωτερικό γρανάζι το οποίο μεταδίδει την
κίνηση στον δίσκο με τελικό λόγο μετάδοσης 2,25.
Εικόνα 12 – Βάση στήριξης.
Το σύνολο των μερών για την βάση φαίνονται
συναρμολογημένα στην Εικόνα 12 όπου ο κατώτερος δίσκος
σχεδιάστηκε, ώστε στο εσωτερικό του να τοποθετηθεί μέρος
του κυκλώματος ελέγχου για την ροή των ποτών και την
κίνηση του κινητήρα.
Τα δοχεία που φαίνονται στην σχεδιάστηκαν για να
συμβάλουν στην στήριξη των μπουκαλιών και στον έλεγχο
της ροής του ποτού και είναι πακτωμένα στο κάτω μέρος του
δίσκου στήριξης των μπουκαλιών. Στο εσωτερικό τους
συγκεντρώνεται το ποτό και από εκεί επιτρέπεται κατά το
δοκούν η ροή του. Επιπροσθέτως η διατομή τους ελαττώνεται
κατά μήκος τους, ώστε να συγκρατούν το λαιμό του
μπουκαλιού αφαιρώντας έτσι την ανάγκη για περεταίρω
εξωτερική στήριξη τους.
III. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Στην παρούσα εργασία έγινε η μελέτη, η σχεδίαση και η
κατασκευή μιας αυτόματης ρομποτικής πλατφόρμας
Bartender. Τυποποιήθηκε η διαδικασία παρασκευής
συγκεκριμένων ποτών με αλγορίθμους, ως αποτέλεσμα κάθε
ποτό χρειάζεται συγκεκριμένο χρόνο για την παρασκευή του
ενώ η ποιότητα και γεύση του είναι πάντοτε η ίδια.
Απόσταγμα αυτής της προσπάθειας είναι η κατασκευή μιας
πρότυπης μηχανής παρασκευής αλκοολούχων ποτών με
πραγματικές απαιτήσεις. Υπό την έννοια αυτή, η
συγκεκριμένη απόπειρα, μπορεί να αποτελέσει βάση, είτε για

5. περαιτέρω βελτιστοποιήσεις, είτε για περαιτέρω διερεύνηση
τεχνολογικής ανάπτυξης σε επιστημονικό ή παραγωγικό
επίπεδο.
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ
Οι συγγραφείς θα ήθελαν να εκφράσουν τις ευχαριστίες
τους προς τους καθηγητές Γεώργιο Μάλιαρη, Σπυρίδωνα Γ.
Μουρούτσο και Νικόλαο Παπανικολάου για τις συμβουλές
και την καθοδήγησή τους. Καθώς και τον προπτυχιακό
φοιτητή Βασίλειο Λαζαρίδη για τη βοήθεια και την
ενθάρρυνση που προσέφερε στην ομάδα σε όλη τη διάρκεια
της έρευνας και ανάπτυξης της εργασίας.
ΑΝΑΦΟΡΕΣ
[1] Global Industry Analysts, Inc. “Service robotics – a
global strategic business report”. Internet:
http://www.strategyr.com/Service_Robotics_Market_
Report.asp , τελευταία τροποποίηση 19/1/2016
[τελευταία προσπέλαση 4/2/2016].
[2] International Federation of Robotics. “Service Robot
Statistics”. Internet: http://www.ifr.org/service-
robots/statistics/ , τελευταία τροποποίηση 5/9/2015
[τελευταία προσπέλαση 4/2/2016 ].
[3] R Krishnan. “Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα
Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Έλεγχος.” Αθήνα:
Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2009.
[4] P. N. Paraskevopoulos. “Chapter 1.” στο Modern
Control Engineering. New York: Εκδόσεις Marcel
Dekker, 2002.