家庭服務(wù)機器人設(shè)計含10張CAD圖,家庭,服務(wù),機器人,設(shè)計,10,cad 任務(wù)書 論文(設(shè)計)題目：家庭服務(wù)機器人設(shè)計 工作日期：2017年12月18日 ~ 2018年05月20日 1.選題依據(jù): 本課題是為社會服務(wù)而研究的一個實際課題。是一個關(guān)于機器人設(shè)計的新型實用機械，同時又是為學生參加創(chuàng)新設(shè)計準備的作品。 2.論文要求(設(shè)計參數(shù)): （1）根據(jù)實際應(yīng)用情況，做詳細的調(diào)研，并在此基礎(chǔ)上確定合理的方案。 （2）方案要求實現(xiàn)家庭服務(wù)機器人功能要求。 （3）制定系統(tǒng)總體設(shè)計方案，繪制系統(tǒng)的設(shè)計圖。 （4）對系統(tǒng)進行必要的參數(shù)計算。 （5）完成對系統(tǒng)的控制設(shè)計工作 （6）編寫設(shè)計說明書一份。 3.個人工作重點: 根據(jù)社會調(diào)查及實際，進行家庭服務(wù)機器人的整體方案研究與設(shè)計，特別是服務(wù)功能與控制系統(tǒng)的研究與探討，要求達到設(shè)計要求。 4.時間安排及應(yīng)完成的工作: 第1周：布置題目，進行題目調(diào)研，查找相關(guān)文獻 第2周：開始撰寫開題報告，進行外文文獻的翻譯 第3周：與指導教師溝通，完成開題報告初稿， 第4周：進行開題答辯。 第5周：在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上進行課題的方案設(shè)計， 第6周：繼續(xù)探討合理的設(shè)計方案 第7周：進行課題的整體設(shè)計，繪制設(shè)計總圖第8周：繼續(xù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成設(shè)計總圖 第9周：進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行各機構(gòu)具體設(shè)計，繪制設(shè)計圖 第10周：進行各部件的計算，包括運動參數(shù)，零件強度等第11周：進行控制系統(tǒng)設(shè)計，繪制控制系統(tǒng)設(shè)計圖 第12周：開始進行設(shè)計說明書的撰寫第13周：完成設(shè)計說明書的撰寫 第14周：制作答辯文件，準備畢業(yè)答辯 5.應(yīng)閱讀的基本文獻: 楊立志.機器人行走機構(gòu)調(diào)速方法研究[J].人工智能及識別技術(shù),2013,08. [2] 孟文卿.對現(xiàn)代化智能室內(nèi)清潔機器人的研究[J].電子技術(shù),2015,04. [3] 裴曉銳.基于 Pro/e 的家庭清潔機器人虛擬設(shè)計[C]. 2011年機械電子學學術(shù)會議論文集 .2011. [4] 申屠留芳.家庭辦公兩用服務(wù)機器人的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 設(shè)計與應(yīng)用,2009,04. [5] 朱磊磊.輪式移動機器人研究綜述[J]. 綜述與分析,2009, 08. [6] 李金山.清潔機器人概述[J].2005. [7] 王三武.清掃機器人移動驅(qū)動機構(gòu)的研究[J]. 信息技術(shù),2008,05. [8] 李 進.清掃機器人自主充電系統(tǒng)的設(shè)計[J].智能工業(yè)與信息安全,2015. [9] 趙言正.全方位壁面移動機器人姿態(tài)控制的研究[J].1997. [10] 高翔.室內(nèi)移動機器人路徑規(guī)劃算法[J/OL]. 機械工程與自動化, 2015,01. 指導教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX2017年12月14日 教學指導分委會意見： 同意 簽字：XX 2017年12月15日 學院公章 進度檢查表 第 -4 周 工作進展情況 確定研究領(lǐng)域：基于家庭服務(wù)機器人的定位方法研究，了解其工作的理論意義和應(yīng)運價值，目前研究的概況和發(fā)展趨勢。 2017年12月22日 指導教師意見 對課題進行了認真的了解，并就課題做了認真的調(diào)研，與教師溝通，進行文獻的查閱。 指導教師(簽字)：XX 2017年12月22日 第 -1 周 工作進展情況 寫完開題報告并交于老師修改，準備完答辯，準備再次修改報告，直至沒有錯誤為止，計劃開始詳細畢業(yè)論文的計劃 2017年12月29日 指導教師意見 完成了開題報告的撰寫，并進行了答辯。對提出的問題進行了修改，對課題有了初步的設(shè)計思路。 指導教師(簽字)：XX 2018年01月08日 第 2 周 工作進展情況 現(xiàn)階段進行外文翻譯，整理開題報告，查詢資料，進行整體方案的策劃 ，計算相關(guān)數(shù)據(jù)，開始繪圖，進行整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 2018年03月16日 指導教師意見 前期工作做了外文翻譯，并對設(shè)計方案進行了探討，但要抓緊時間，為后續(xù)設(shè)計工作做好準備。 指導教師(簽字)：XX 2018年03月20日 第 4 周 工作進展情況 目前正在進行繪圖階段 ，查數(shù)據(jù)和網(wǎng)上資料進行繪圖，找老師修改草 圖 2018年03月30日 指導教師意見 畢業(yè)設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作已經(jīng)開始，溝通了設(shè)計方案及具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ，特別是關(guān)于課題的方案討論。 指導教師(簽字)：XX 2018年04月02日 第 6 周 工作進展情況 早圖修改完畢，開始正規(guī)作圖，并讓老師進行指導，對不完善的地方修改，及時作出改正，準備進行說明書的編寫， 2018年04月25日 指導教師意見 本周檢查了畢業(yè)設(shè)計的完成情況，期中檢查進度太慢，對下一步工作提出了要求，希望加大力度。 指導教師(簽字)：XX 2018年04月25日 第 8 周 工作進展情況 進行總體修改，對機構(gòu)圖紙進行完善，并找老師修改，編寫說明書。 2018年04月25日 指導教師意見 本周與老師進行了溝通。就前期的工作進行了總結(jié)，提出了工作的問題及建議，希望下一步加快進度。 指導教師(簽字)：XX 2018年04月25日 第 11 周 工作進展情況 寫完了設(shè)計說明書，圖紙也完成了大概，根據(jù)老師的建議修改說明書 ，改正錯誤 2018年05月14日 指導教師意見 基本完成了畢業(yè)設(shè)計的說明書初稿，提出了修改意見，審查了設(shè)計圖紙 ，就設(shè)計圖中出現(xiàn)的問題探討了修改議案，探討了如何準備答辯。 指導教師(簽字)：XX 2018年05月15日 第周 工作進展情況 年 月 日 指導教師意見 指導教師(簽字)： 年 月 日 過程管理評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹 3 2 遵守紀律 自覺遵守學校有關(guān)規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師,接受指導 3 2 開題報告 內(nèi)容詳實，符合規(guī)范要求 5 4 任務(wù)完成 按時、圓滿完成各項工作任務(wù) 4 3 過程管理評分合計 11 過程管 理評語 該生對待畢業(yè)設(shè)計工作態(tài)度較認真，能夠主動地查找資料，認真探討課題的方案， 該同學工作作風較好，能認真工作，反復(fù)修改設(shè)計方案及計算等。該同學學習態(tài)度較好，自學了許多課程外的知識以更好地完成課題。 該生能夠要求自己遵守學校的相關(guān)規(guī)定，能與指導老師聯(lián)系 ，采取各種方式虛心接受指導。 該同學能夠認真撰寫開題報告，經(jīng)過大量的調(diào)研后，確定題目及研究思路，開題報告基本符合規(guī)范要求，內(nèi)容較詳實。 該生按時完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)所規(guī)定的內(nèi)容。 指導教師簽字:XX 日期:2018-05-18 指導教師評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力 5 3 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 指導教師評分合計 13 指導教 師評語 該生完成了畢業(yè)設(shè)計所規(guī)定的任務(wù)，選題符合本專業(yè)培養(yǎng)目標要求，有一定的研究價值及實踐意義，有一定的創(chuàng)新性。 該生完成了“家庭服務(wù)機器人設(shè)計”課題的方案設(shè)計，設(shè)計方案可行。在經(jīng)過調(diào)研的基礎(chǔ)上，該生完成了課題相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計計算，圖紙繪制工作及說明書撰寫工作，從作品中反映出該生綜合運用所學知識解決問題的能力一般，并且有一定的設(shè)計計算、工程繪圖、計算應(yīng)用能力。 該生所完成的畢業(yè)設(shè)計基本合乎規(guī)范，說明書通順，有一定的設(shè)計計算，圖紙基本合乎要求。 同意該生參加畢業(yè)答辯。 指導教師簽字:XX 日期:2018-05-18 評閱人評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 評閱人評分合計 16 評閱人 評語 《家庭服務(wù)機器人設(shè)計》作了總體設(shè)計及下身、底板、減震墊支撐柱、轉(zhuǎn)向輪等部分設(shè)計。該選題符合培養(yǎng)目標要求，有一定的研究價值和實踐意義，有一定深度，難度適宜，工作量滿足要求。該生有一定的綜合運用知識能力及外語表達能力及計算機應(yīng)用能力 ，能獨立檢索文獻。論文文題相符，概念準確，分析、計算、設(shè)計正確合理，結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)合理，條理清晰，圖表等符合基本規(guī)范要求。論文達到了本科畢業(yè)生學位論文基本要求，同意提交答辯。 評閱人簽字：蔡軍 評閱人工作單位：XX日期：2018-05-24 答辯紀錄 學生姓名：XX 專業(yè)班級：XX 畢業(yè)論文(設(shè)計)題目： 家庭服務(wù)機器人設(shè)計 答辯時間：2018年05月 日 時 分 ~ 時 分 答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX 答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：你所設(shè)計的機器人主要用途？ 回 答： 幫助殘疾人及動作不方便的人取物等服務(wù)。問題2：機器人的輪子是如何設(shè)計的？ 回 答： 根據(jù)行走的需要，直徑取60，前后輪不一樣，前輪轉(zhuǎn)向，后輪驅(qū)動。 問題3：電機及減速裝置如何選擇與設(shè)計？ 回 答： 減速裝置采用的是蝸輪蝸桿減速器，電機采用直流步進電機 。 問題4：電機到驅(qū)動輪是如何傳遞動力的？ 回 答： 電機是通過減速裝置將能量傳遞給驅(qū)動軸的，具體計算在說明書中。 問題5：視覺傳感器的作用是什么？ 回 答： 主要用于檢測周圍環(huán)境，為機器人運動做準備。 記錄人： 2018年05月24日 答辯委員會評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 自述總結(jié) 思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理 10 6 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 7 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 5 完成質(zhì)量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語應(yīng)用能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力 10 6 答辯委員會評分合計 30 答辯委員會評語 XX同學在畢業(yè)設(shè)計工作期間，工作努力，態(tài)度比較認真，能遵守各項紀律，表現(xiàn)一般。 能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析無原則性的錯誤，解決問題方案比較實用，結(jié)論正確。 論文使用的概念正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設(shè)計中的圖紙在書寫和制作時，能夠執(zhí)行國家相關(guān)標準，基本規(guī)范。 能夠獨立查閱文獻，外語應(yīng)用能力一般，原始數(shù)據(jù)搜集得當，實驗或計算結(jié)論準確可靠。 答辯過程中，能夠簡明地闡述論文的主要內(nèi)容，回答問題基本正確，但缺乏深入地分析。 答辯成績： 30 答辯委員會主任： XX 2018年05月31日 畢業(yè)論文(設(shè)計)成績評定 項目分類 成績評定 過程管理評分 11 指導教師評分 13 評閱人評分 16 答辯委員會評分 30 總分 70 成績等級 C 成績等級按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1.研究領(lǐng)域 機械工程-機器人設(shè)計 2．論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 目前，我國老齡化人口加劇，許多孤巣老人無人照顧，家庭服務(wù)機器人的出現(xiàn)可緩解并有望解決這一問題。它能完成有利于人類健康的服務(wù)工作，另一方面現(xiàn)階段全球各個國家大力發(fā)展自動或半自動的智能機器人項目，未來科技主要集中在這一方面。 對服務(wù)機器人的研究將會提高我國在電子、機械、控制、通信等領(lǐng)域的基礎(chǔ)科研能力培養(yǎng)一批科技人才，滿足社會的科技需求，適合科學發(fā)展觀，也會間接促進我國航空航天方面技術(shù)突破。服務(wù)機器人的開發(fā)和研究將會為中國許許多多處在疾病折磨中得病人帶來福音，高科技的智能機器人代替人類完成更好的服務(wù)和技術(shù)方面的幫助. 家庭服務(wù)機器人因其功能齊全、性能穩(wěn)定、操作方便、技術(shù)更新快、能很好的滿足日益增長的市場需求等特點而廣受研發(fā)者和投資者的喜歡 3．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 日本、美國是機器人研發(fā)實力最強的兩個國家，日本在機器人生產(chǎn)、應(yīng)用、主要零部件供給、研究等各方面都處于領(lǐng)先地位，美國機器人的特點在于依靠其先進的科技技術(shù)，在機器人種類發(fā)展方面更為全面，大多應(yīng)用于工業(yè)，航天，和日常生活中。我國機器人發(fā)展較晚，目前我國基本上涵蓋整個機器人產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研究與產(chǎn)品開 1 發(fā)能力，服務(wù)機器人也初具規(guī)模。隨著機器人科技技術(shù)的提高和市場需求的變化，家庭服務(wù)機器人將向更加智能，更加人性，更加廣泛的方面發(fā)展，它將走進千家萬戶， 服務(wù)于每一個需要它的人，機器人的自主學習能力將會提高，機器人的自主性主要體現(xiàn)在機器人通過自主學習獲取智能行為的能力。隨著機器人的發(fā)展，機器人將不再是根據(jù)設(shè)定好的指令完成特定指令的機器，它可以通過自主學習獲取新的行為能力，將會更加類人化。隨著“人工智能”時代的到來，發(fā)達國家紛紛將服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)列為國家的發(fā)展戰(zhàn)略。我國也陸續(xù)出臺相關(guān)政策，將服務(wù)機器人作為未來優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略技術(shù)，重點攻克一批智能化高端裝備，發(fā)展和培育一批產(chǎn)值超過 100 億元的服務(wù)機器人核心企業(yè)。其中，公共安全機器人、醫(yī)療康復(fù)機器人、仿生機器人平臺和模塊化核 2 心部件等四大任務(wù)是重中之重。在政策的大力支持下，我國服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)正在快速擴張。 服務(wù)機器人在國內(nèi)發(fā)展的阻力遠遠小于工業(yè)機器人。一方面是因為服務(wù)機器人是中國公司和國外公司差距較小的領(lǐng)域。這是由于服務(wù)機器人往往要針對特定市場進行開發(fā)，可以發(fā)揮中國本土公司與行業(yè)緊密結(jié)合的優(yōu)勢，從而在與國外競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位；同時，國外服務(wù)機器人也屬于新興行業(yè)，目前比較大的服務(wù)機器人公司產(chǎn)業(yè)化歷史也多在 5-10 年，大量公司仍處于前期研發(fā)階段，這也在時間上客觀給予中國公司縮小差距的機會。再者，服務(wù)機器人更靠近消費端，市場空間非常廣闊。在人口老齡化的加劇以及勞動力成本的急劇上升等剛性因素的驅(qū)動下，服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)必將迎來大發(fā)展的春天。當下人口老齡化加劇和勞動力成本飆升，其他社會剛性需求增多， 在這樣的背景驅(qū)動下，服務(wù)機器人的普及成為必然。另外，在此新興行業(yè)，中國發(fā)展程度與外國差距較小，結(jié)合本土文化開發(fā)特色需求場景，可獲取競爭優(yōu)勢。因此，服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)具有更大的機遇與空間，或?qū)⒊蔀槲磥頇C器人制造業(yè)主力軍，市場份額不可估量。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題 （1）機器人整體結(jié)構(gòu) （2）機構(gòu)運動動力及行走能力 （3）控制系統(tǒng)設(shè)計 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） （1）進行相關(guān)資料查閱，挑選文獻和外文文獻，寫開題報告 （2）參考資料進行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇合適的機構(gòu)，并設(shè)計動力裝置。 （3）依據(jù)所選結(jié)構(gòu)，進行機構(gòu)運動分析，進行參數(shù)計算并繪制機構(gòu)圖紙， （4）最后進行系統(tǒng)控制設(shè)計，編寫程序和調(diào)試。 （5）編寫說明書，進行答辯， 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 （1）家庭服務(wù)機器人的設(shè)計方案 （2）機構(gòu)設(shè)計圖紙一份 （3）說明書一份 7 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； （1）調(diào)查研究：對家庭服務(wù)機器人的目前發(fā)展概況及發(fā)展趨勢進行調(diào)研 （2）設(shè)計參數(shù)：根據(jù)選擇的機構(gòu)進行運動分析，機械臂的計算，包括自由度計算， 對機器人的速度、位置等進行計算。利用 D-H 法對機械手進行位置正逆解，利用機器人速度雅可比對機器臂進行速度正逆解，利用拉格朗日法對機械手進行動力學分析，在此基礎(chǔ)之上進行動力元件選型和機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，最后實現(xiàn)機構(gòu)的可靠執(zhí)行。 （3）文獻資料法：參考相關(guān)文獻與資料進行設(shè)計 2.論文（設(shè)計）進度計劃 1-2 周 對家庭服務(wù)機器人的相關(guān)資料進行調(diào)查研究，查閱相關(guān)文獻。 2-3 周 選文獻，寫開題報告。 4 周 進行開題報告答辯 5 周 選擇一篇外文文獻進行翻譯 6-10 周 進行機構(gòu)整體方案的設(shè)計，對機構(gòu)各個參數(shù)進行計算，編寫控制系統(tǒng)。 11 周 編寫說明書。 12-14 周 對設(shè)計方案進行檢查、修改準備答辯。 四、需要閱讀的文獻 參考文獻 [1] 朱培培. 家庭服務(wù)機器人在室內(nèi)非結(jié)構(gòu)環(huán)境中的可行走區(qū)域識別研究[D]. 浙江：浙江大學,2014：1-68. 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Robotics and Biomimetics, 2016,3(1),. 文獻綜述 隨著社會老齡化的增高，人口結(jié)構(gòu)老齡化以成為世界性難題，而科技的迅猛發(fā)展為這一問題有了最行之有效的解決方法。其中家庭服務(wù)機器人就起到了重要的作用， 智能機器人將逐步取代人工服務(wù)，創(chuàng)造更大的價值。 通過閱讀文獻資料，各類家庭服務(wù)機器人有很多類型，有負責清掃室內(nèi)環(huán)境的， 有健康治療型機器人，有搬運機器人等等，種類很多，功能各不相同，但總體設(shè)計大致相同，主要由整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，機構(gòu)運動分析，控制系統(tǒng)設(shè)計這幾個方面，研究領(lǐng)域有很多種類，有基于以家庭服務(wù)機器人為研究主體,以家庭室內(nèi)非結(jié)構(gòu)環(huán)境為研究條件,對其可行走區(qū)域進行識別研究。也有著力于實現(xiàn)在簡易的家居空間里,智能服務(wù)機器人AS-UIII 在設(shè)計好的程序下自行完成物品搜尋的任務(wù)并自行的避開障礙物的功能的研究。 在世界信息化的浪潮下服務(wù)機器人作為家庭自動化和智能化的重要組成部分， 對其進行研究是有必要有意義的，服務(wù)機器人成為當今世界研究的熱點，對于文獻 4 的閱讀，目前對于服務(wù)機器人控制平臺的研究大都還處于 pc 平臺，智能時代與體驗性經(jīng)濟到來,使服務(wù)機器人交互設(shè)計成為研究熱點，在人機交互與合作的過程中,服務(wù)機器人更需要具備仿人的情感、思維與行為,以滿足社會服務(wù)需求。國內(nèi)服務(wù)機器人交互編程人員、UI 設(shè)計師、用戶之間交流缺失,邏輯思維相差甚遠,使得國內(nèi)服務(wù)機器人交互設(shè)計欠缺,用戶體驗不良,服務(wù)機器人產(chǎn)品交互領(lǐng)域和設(shè)計框架模型方面的研 究與國際尚有差距。機器人技術(shù)經(jīng)過半個世紀的發(fā)展,已成為現(xiàn)今社會中成為不可替代的組成部分。傳統(tǒng)工業(yè)機器人成為了提高生產(chǎn)效率、降低人力成本的智能化工具, 而隨著全球人口老齡化加重、勞動力成本飆升等社會問題,服務(wù)機器人已越來越受到國內(nèi)外學術(shù)、產(chǎn)業(yè)界的高度重視。目前,主導全球研發(fā)機器人技術(shù)的國家主要有美國、德國、日本、韓國、中國,我國與發(fā)達國家相比差距仍舊巨大。由于日、韓兩國在服務(wù)機器人領(lǐng)域與中國起步相對同期,是最有借鑒意義的機器人強國。 人們對機器人的需求不再滿足于示教及娛樂的功能,如何讓機器人更加自主、智能化的提供日常服務(wù)成為研究熱點。智能空間技術(shù)為解決傳統(tǒng)機器人自身局限提供新思路。服務(wù)機器人智能空間是一個異構(gòu)、動態(tài)、復(fù)雜的計算環(huán)境,其中涉及的信息種類多、規(guī)模大,如何將智能空間中的各種信息有效組織,實現(xiàn)信息的共享和融合,為機器人服務(wù)提供環(huán)境感知、服務(wù)決策的有利支持成為一個重要研究內(nèi)容。家庭服務(wù)機器人的出現(xiàn)有效的增強了人們的生活水平，科技水平顯著提高雖然現(xiàn)在正處于研發(fā)階段，但我相信不久的將來家庭服務(wù)機器人將會走進千家萬戶。 目前，機器人除了依靠傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、觸覺、聲覺等多種傳感器的融合技術(shù)已經(jīng)開始成熟應(yīng)用于機器人之中，加之元器件的高度集中，體積的急劇縮小。這些因素導致服務(wù)型機器人的流行，機器人使用這些集成的傳感器去感受用戶的需求，去適應(yīng)、學習周邊的家庭環(huán)境。用戶通過使用這種機器人把用戶從繁重的家務(wù)勞動中解放出來，而在家庭勞動需求中，衛(wèi)生掃除占據(jù) 70%以上。因此很多商家將機器人的服務(wù)視角放到打掃機器人身上，但是由于開發(fā)時間短、市場需求量大、造價高、有安全隱患等因素，導致以打掃為主的服務(wù)型機器人有很大的市場空間和市場潛力。而目前市場上的打掃機器人，底盤操作的噪音較大，若使用普通的遙控器，容易丟失，而且充電麻煩，浪費電池。 機器人大致經(jīng)歷了三個成長階段：第一代機器人為“示教--再現(xiàn)”方式工作的機器人，其特征是機器人能夠按照事先教給它們的程序進行重復(fù)工作；第二代機器人是能獲取簡單信息，通過計算機處理、分析并進行有限推理，表現(xiàn)出低級智能的感覺 裝置；第三代機器人是不僅具備了感覺能力，而且還具有獨立判斷、記憶、推理、決策、完成復(fù)雜動作的智能機器人，能夠有效地適應(yīng)變化的環(huán)境，具有很強的自適應(yīng)、學習和自治。 近年來，越來越多的國家或地區(qū)開始加大投入對機器人產(chǎn)品的研發(fā)，特別是一些國家已經(jīng)將機器人的發(fā)展作為國家戰(zhàn)略來重視，促使一些科研院所或高新技術(shù)企業(yè)投入巨大資本，進行機器人新產(chǎn)品的開發(fā)測試。機器人不僅在種類上分類繁多，也不斷的開拓者新的應(yīng)用領(lǐng)域，同時對應(yīng)的機器人產(chǎn)品的性能也越來越智能化，將對社會經(jīng)濟和生產(chǎn)力的發(fā)展產(chǎn)生更加深遠的影響。為了使家庭服務(wù)機器人準確高效地執(zhí)行用戶指令,從而更好地為人服務(wù),本文在綜合分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對家庭服務(wù)機器人中文語音指令的特殊性,對機器人自然語言理解和任務(wù)規(guī)劃兩設(shè)計部分進行了深入的研究。首先,對本課題所采用的結(jié)巴中文分詞和回答集編程相關(guān)知識進行了總結(jié)概述。分析了結(jié)巴中文分詞算法、關(guān)鍵詞提取算法,以及回答集編程的語法、語義和其求解器。其次,提出了家庭服務(wù)機器人中文語音指令解析的系統(tǒng)框架。同時,針對家庭服務(wù)機器人的中文語音指令的文本信息進行了預(yù)處理。自然語言理解關(guān)鍵是使機器人能夠準確理解用戶所給予的任務(wù)信息,結(jié)合結(jié)巴中文分詞技術(shù)對文本信息進行分詞處理,提取出關(guān)鍵字詞,通過分析得出任務(wù)信息的表層信息和深層信息,最終轉(zhuǎn)換成謂詞集格式。再次,針對家庭服務(wù)機器人的任務(wù)規(guī)劃進行了探討。任務(wù)規(guī)劃的關(guān)鍵是使機器人能夠更快、更準確地完成用戶給予的任務(wù)信息?；诨卮鸺幊虒θ蝿?wù)信息進行任務(wù)規(guī)劃,對于多物品選擇問題以及物品確定問題設(shè)計了場景解析策略,通過任務(wù)規(guī)劃與行為規(guī)劃之間的協(xié)議最終轉(zhuǎn)換。 針對未來家庭服務(wù)機器人的巨大需求,結(jié)合國內(nèi)家庭服務(wù)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀, 對家庭服務(wù)機器人的標準和工具進行了一些探討。在國際服務(wù)機器人標準不斷更新的情況下,中國仍然缺乏相關(guān)的標準。國內(nèi)服務(wù)機器人企業(yè)需要積極遵循相關(guān)標準,尋找尚未被國外機器人巨頭占領(lǐng)的細分市場,借力開放的機器人開發(fā)平臺,努力尋找自己的機會。 “感知”智能時代推動人工智能向著心理學、腦科學、認知科學、神經(jīng)科學與計算技術(shù)相融合的“靈魂”智能時代不斷發(fā)展。在智能的人機交互與合作過程中, 仿人機器人不僅需要具備仿人外形,更重要的是具備仿人的情感、仿人的思維以及仿人行為,以滿足助老助殘、精神慰藉、康復(fù)治療等社會服務(wù)需求。 目前,中國機器人并沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈,在產(chǎn)業(yè)鏈上游由于核心零部件研發(fā)滯后而未能形成核心零部件產(chǎn)業(yè)鏈,在產(chǎn)業(yè)鏈中游則缺乏大型支柱企業(yè),國內(nèi)機器人企業(yè)大多在產(chǎn)業(yè)鏈的中低端。由于很多企業(yè)聚集在中低端,導致被視為"高技術(shù)"的機器人低端產(chǎn)能過剩甚至需要"去產(chǎn)能"的情況。中國機器人產(chǎn)業(yè)鏈的不健全,核心零部件技術(shù)和設(shè)備受制于人,致使中國雖然存在大批本國機器人企業(yè),國內(nèi)企業(yè)所需機器人卻有 80%要依靠外國或外資機器人企業(yè)提供,因此,在機器人產(chǎn)業(yè)鏈不健全的情況下,中國機器人產(chǎn)業(yè)在促進經(jīng)濟社會發(fā)展、服務(wù)國家整體戰(zhàn)略布局中的潛能還遠遠未能充分釋放。 解決家庭服務(wù)機器人的定位問題是機器人能順利完成其他家庭生活任務(wù)的基礎(chǔ)。設(shè)計了基于 ZIGBEE、RGBD 視覺傳感器和二維碼三種定位的方法,針對這三種定位方法的定位精度最終選擇以二維碼作為家庭服務(wù)機器人的定位方法的基礎(chǔ),提出一種結(jié)合視覺傳感器的家庭服務(wù)機器人定位算法。該算法通過在世界坐標系中以二維碼為絕對坐標系坐標建立家庭服務(wù)機器人的相對坐標,從而計算出家庭服務(wù)機器人在絕對坐標系中的坐標。驗數(shù)據(jù)表明,結(jié)合視覺傳感器的二維碼定位算法,全局定位精度可達到 16mm,很好的解決了家庭服務(wù)機器人的室內(nèi)定位問題。 家庭服務(wù)機器人的發(fā)展會隨著科技的進步，越來越實用化，面向普通大眾會不再是難事。