家庭服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)【CAD】

家庭服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)【CAD】,CAD,家庭服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)【CAD】,家庭,服務(wù),機(jī)器人,設(shè)計(jì) 大 連 大 學(xué)本 科 畢 業(yè) 論 文 (設(shè) 計(jì) )開(kāi) 題 報(bào) 告論 文 題 目 ： 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 設(shè) 計(jì)學(xué) 院 ： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 、 班 級(jí) ： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 機(jī) 英 142學(xué) 生 姓 名 ： 李 虎指 導(dǎo) 教 師 （ 職 稱(chēng) ） ： 關(guān) 浩 （ 教 授 ）2018 年 1 月 2 日 填 1 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開(kāi) 題 報(bào) 告 要 求開(kāi) 題 報(bào) 告 既 是 規(guī) 范 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 工 作 的 重 要 環(huán) 節(jié) ， 又 是 完 成 高 質(zhì) 量 畢 業(yè) 論 文（ 設(shè) 計(jì) ） 的 有 效 保 證 。 為 了 使 這 項(xiàng) 工 作 規(guī) 范 化 和 制 度 化 ， 特 制 定 本 要 求 。一 、 選 題 依 據(jù)1.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 題 目 及 研 究 領(lǐng) 域 ；2.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價(jià) 值 ；3.目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) 。二 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點(diǎn) 解 決 的 問(wèn) 題 ；2.擬 開(kāi) 展 研 究 的 幾 個(gè) 主 要 方 面 （ 論 文 寫(xiě) 作 大 綱 或 設(shè) 計(jì) 思 路 ） ； 3.本 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果 。三 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線(xiàn) 或 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) ） ；2.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 進(jìn) 度 計(jì) 劃 。四 、 文 獻(xiàn) 查 閱 及 文 獻(xiàn) 綜 述學(xué) 生 應(yīng) 根 據(jù) 所 在 學(xué) 院 及 指 導(dǎo) 教 師 的 要 求 閱 讀 一 定 量 的 文 獻(xiàn) 資 料 ， 并 在 此 基 礎(chǔ) 上 通過(guò) 分 析 、 研 究 、 綜 合 ， 形 成 文 獻(xiàn) 綜 述 。 必 要 時(shí) 應(yīng) 在 調(diào) 研 、 實(shí) 驗(yàn) 或 實(shí) 習(xí) 的 基 礎(chǔ) 上 遞 交 相關(guān) 的 報(bào) 告 。 綜 述 或 報(bào) 告 作 為 開(kāi) 題 報(bào) 告 的 一 部 分 附 在 后 面 ， 要 求 思 路 清 晰 ， 文 理 通 順 ，較 全 面 地 反 映 出 本 課 題 的 研 究 背 景 或 前 期 工 作 基 礎(chǔ) 。五 、 其 他 要 求1.開(kāi) 題 報(bào) 告 應(yīng) 在 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 開(kāi) 始 后 的 前 四 周 內(nèi) 完 成 ； 2.開(kāi) 題 報(bào) 告 必 須 經(jīng) 學(xué) 院 教 學(xué) 指 導(dǎo) 委 員 會(huì) 審 查 通 過(guò) ；3.開(kāi) 題 報(bào) 告 不 合 格 或 沒(méi) 有 做 開(kāi) 題 報(bào) 告 的 學(xué) 生 ， 須 重 做 或 補(bǔ) 做 合 格 后 ， 方 能 繼 續(xù) 論文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 ， 否 則 不 允 許 參 加 答 辯 ；4.開(kāi) 題 報(bào) 告 通 過(guò) 后 ， 原 則 上 不 允 許 更 換 論 文 題 目 或 指 導(dǎo) 教 師 ；5.開(kāi) 題 報(bào) 告 的 內(nèi) 容 ， 要 求 打 印 并 裝 訂 成 冊(cè) （ 部 分 專(zhuān) 業(yè) 可 根 據(jù) 需 要 手 寫(xiě) 在 統(tǒng) 一 紙 張上 ， 但 封 面 需 按 統(tǒng) 一 格 式 打 印 ） 。 1 一 、 選 題 依 據(jù)1.研 究 領(lǐng) 域機(jī) 械 工 程 -機(jī) 器 人 設(shè) 計(jì)2 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價(jià) 值目 前 ， 我 國(guó) 老 齡 化 人 口 加 劇 ， 許 多 孤 巣 老 人 無(wú) 人 照 顧 ， 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 出 現(xiàn) 可緩 解 并 有 望 解 決 這 一 問(wèn) 題 。 它 能 完 成 有 利 于 人 類(lèi) 健 康 的 服 務(wù) 工 作 ， 另 一 方 面 現(xiàn) 階 段 全球 各 個(gè) 國(guó) 家 大 力 發(fā) 展 自 動(dòng) 或 半 自 動(dòng) 的 智 能 機(jī) 器 人 項(xiàng) 目 ， 未 來(lái) 科 技 主 要 集 中 在 這 一 方面 。 對(duì) 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 研 究 將 會(huì) 提 高 我 國(guó) 在 電 子 、 機(jī) 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(mǎn) 足 社 會(huì) 的 科 技 需 求 ， 適 合 科 學(xué) 發(fā) 展 觀(guān) ， 也 會(huì) 間 接 促 進(jìn) 我 國(guó) 航 空 航 天 方 面 技 術(shù) 突 破 。 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 開(kāi) 發(fā) 和 研 究 將 會(huì) 為 中 國(guó) 許 許 多 多 處 在 疾 病 折 磨中 得 病 人 帶 來(lái) 福 音 ， 高 科 技 的 智 能 機(jī) 器 人 代 替 人 類(lèi) 完 成 更 好 的 服 務(wù) 和 技 術(shù) 方 面 的 幫助 . 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 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(mǎn)足 日 益 增 長(zhǎng) 的 市 場(chǎng) 需 求 等 特 點(diǎn) 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(shì)日 本 、 美 國(guó) 是 機(jī) 器 人 研 發(fā) 實(shí) 力 最 強(qiáng) 的 兩 個(gè) 國(guó) 家 ， 日 本 在 機(jī) 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(guó) 機(jī) 器 人 的 特 點(diǎn) 在 于 依 靠 其 先 進(jìn) 的 科技 技 術(shù) ， 在 機(jī) 器 人 種 類(lèi) 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(guó) 機(jī) 器 人 發(fā) 展 較 晚 ， 目 前 我 國(guó) 基 本 上 涵 蓋 整 個(gè) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 鏈 技 術(shù) 研 究 與 產(chǎn) 品 開(kāi)發(fā) 能 力 ， 服 務(wù) 機(jī) 器 人 也 初 具 規(guī) 模 。 隨 著 機(jī) 器 人 科 技 技 術(shù) 的 提 高 和 市 場(chǎng) 需 求 的 變 化 ， 家庭 服 務(wù) 機(jī) 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(jìn) 千 家 萬(wàn) 戶(hù) ，服 務(wù) 于 每 一 個(gè) 需 要 它 的 人 ， 機(jī) 器 人 的 自 主 學(xué) 習(xí) 能 力 將 會(huì) 提 高 ， 機(jī) 器 人 的 自 主 性 主 要 體現(xiàn) 在 機(jī) 器 人 通 過(guò) 自 主 學(xué) 習(xí) 獲 取 智 能 行 為 的 能 力 。 隨 著 機(jī) 器 人 的 發(fā) 展 ， 機(jī) 器 人 將 不 再 是根 據(jù) 設(shè) 定 好 的 指 令 完 成 特 定 指 令 的 機(jī) 器 ， 它 可 以 通 過(guò) 自 主 學(xué) 習(xí) 獲 取 新 的 行 為 能 力 ， 將會(huì) 更 加 類(lèi) 人 化 。 隨 著 “ 人 工 智 能 ” 時(shí) 代 的 到 來(lái) ， 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 紛 紛 將 服 務(wù) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 列 為國(guó) 家 的 發(fā) 展 戰(zhàn) 略 。 我 國(guó) 也 陸 續(xù) 出 臺(tái) 相 關(guān) 政 策 ， 將 服 務(wù) 機(jī) 器 人 作 為 未 來(lái) 優(yōu) 先 發(fā) 展 的 戰(zhàn) 略技 術(shù) ， 重 點(diǎn) 攻 克 一 批 智 能 化 高 端 裝 備 ， 發(fā) 展 和 培 育 一 批 產(chǎn) 值 超 過(guò) 100 億 元 的 服 務(wù) 機(jī) 器人 核 心 企 業(yè) 。 其 中 ， 公 共 安 全 機(jī) 器 人 、 醫(yī) 療 康 復(fù) 機(jī) 器 人 、 仿 生 機(jī) 器 人 平 臺(tái) 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(guó) 服 務(wù) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 正 在 快 速擴(kuò) 張 。服 務(wù) 機(jī) 器 人 在 國(guó) 內(nèi) 發(fā) 展 的 阻 力 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 小 于 工 業(yè) 機(jī) 器 人 。 一 方 面 是 因 為 服 務(wù) 機(jī) 器 人 是中 國(guó) 公 司 和 國(guó) 外 公 司 差 距 較 小 的 領(lǐng) 域 。 這 是 由 于 服 務(wù) 機(jī) 器 人 往 往 要 針 對(duì) 特 定 市 場(chǎng) 進(jìn) 行開(kāi) 發(fā) ， 可 以 發(fā) 揮 中 國(guó) 本 土 公 司 與 行 業(yè) 緊 密 結(jié) 合 的 優(yōu) 勢(shì) ， 從 而 在 與 國(guó) 外 競(jìng) 爭(zhēng) 中 占 據(jù) 優(yōu) 勢(shì)地 位 ； 同 時(shí) ， 國(guó) 外 服 務(wù) 機(jī) 器 人 也 屬 于 新 興 行 業(yè) ， 目 前 比 較 大 的 服 務(wù) 機(jī) 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(shí) 間 上 客 觀(guān) 給 予 中 國(guó) 公司 縮 小 差 距 的 機(jī) 會(huì) 。 再 者 ， 服 務(wù) 機(jī) 器 人 更 靠 近 消 費(fèi) 端 ， 市 場(chǎng) 空 間 非 常 廣 闊 。 在 人 口 老齡 化 的 加 劇 以 及 勞 動(dòng) 力 成 本 的 急 劇 上 升 等 剛 性 因 素 的 驅(qū) 動(dòng) 下 ， 服 務(wù) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 必 將 迎來(lái) 大 發(fā) 展 的 春 天 。 當(dāng) 下 人 口 老 齡 化 加 劇 和 勞 動(dòng) 力 成 本 飆 升 ， 其 他 社 會(huì) 剛 性 需 求 增 多 ， 在 這 樣 的 背 景 驅(qū) 動(dòng) 下 ， 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 普 及 成 為 必 然 。 另 外 ， 在 此 新 興 行 業(yè) ， 中 國(guó) 發(fā) 展程 度 與 外 國(guó) 差 距 較 小 ， 結(jié) 合 本 土 文 化 開(kāi) 發(fā) 特 色 需 求 場(chǎng) 景 ， 可 獲 取 競(jìng) 爭(zhēng) 優(yōu) 勢(shì) 。 因 此 ， 服務(wù) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 具 有 更 大 的 機(jī) 遇 與 空 間 ， 或 將 成 為 未 來(lái) 機(jī) 器 人 制 造 業(yè) 主 力 軍 ， 市 場(chǎng) 份 額不 可 估 量 。 3 二 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點(diǎn) 解 決 的 問(wèn) 題（ 1） 機(jī) 器 人 整 體 結(jié) 構(gòu)（ 2） 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 動(dòng) 力 及 行 走 能 力（ 3） 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)2.擬 開(kāi) 展 研 究 的 幾 個(gè) 主 要 方 面 （ 論 文 寫(xiě) 作 大 綱 或 設(shè) 計(jì) 思 路 ）（ 1） 進(jìn) 行 相 關(guān) 資 料 查 閱 ， 挑 選 文 獻(xiàn) 和 外 文 文 獻(xiàn) ， 寫(xiě) 開(kāi) 題 報(bào) 告（ 2） 參 考 資 料 進(jìn) 行 整 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 選 擇 合 適 的 機(jī) 構(gòu) ， 并 設(shè) 計(jì) 動(dòng) 力 裝 置 。（ 3） 依 據(jù) 所 選 結(jié) 構(gòu) ， 進(jìn) 行 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 分 析 ， 進(jìn) 行 參 數(shù) 計(jì) 算 并 繪 制 機(jī) 構(gòu) 圖 紙 ，（ 4） 最 后 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 控 制 設(shè) 計(jì) ， 編 寫(xiě) 程 序 和 調(diào) 試 。 （ 5） 編 寫(xiě) 說(shuō) 明 書(shū) ， 進(jìn) 行 答 辯 ，3.本 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果（ 1） 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 設(shè) 計(jì) 方 案（ 2） 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 圖 紙 一 份（ 3） 說(shuō) 明 書(shū) 一 份 4 三 、 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線(xiàn) 或 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) ） ；（ 1） 調(diào) 查 研 究 ： 對(duì) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 目 前 發(fā) 展 概 況 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 進(jìn) 行 調(diào) 研（ 2） 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) ： 根 據(jù) 選 擇 的 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 運(yùn) 動(dòng) 分 析 ， 機(jī) 械 臂 的 計(jì) 算 ， 包 括 自 由 度 計(jì) 算 ，對(duì) 機(jī) 器 人 的 速 度 、 位 置 等 進(jìn) 行 計(jì) 算 。 利 用 D-H 法 對(duì) 機(jī) 械 手 進(jìn) 行 位 置 正 逆 解 ， 利 用 機(jī)器 人 速 度 雅 可 比 對(duì) 機(jī) 器 臂 進(jìn) 行 速 度 正 逆 解 ， 利 用 拉 格 朗 日 法 對(duì) 機(jī) 械 手 進(jìn) 行 動(dòng) 力 學(xué) 分析 ， 在 此 基 礎(chǔ) 之 上 進(jìn) 行 動(dòng) 力 元 件 選 型 和 機(jī) 構(gòu) 參 數(shù) 優(yōu) 化 ， 最 后 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 構(gòu) 的 可 靠 執(zhí) 行 。（ 3） 文 獻(xiàn) 資 料 法 ： 參 考 相 關(guān) 文 獻(xiàn) 與 資 料 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì)2.論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 進(jìn) 度 計(jì) 劃1-2 周 對(duì) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 相 關(guān) 資 料 進(jìn) 行 調(diào) 查 研 究 ， 查 閱 相 關(guān) 文 獻(xiàn) 。 2-3 周 選 文 獻(xiàn) ， 寫(xiě) 開(kāi) 題 報(bào) 告 。4 周 進(jìn) 行 開(kāi) 題 報(bào) 告 答 辯5 周 選 擇 一 篇 外 文 文 獻(xiàn) 進(jìn) 行 翻 譯6-10 周 進(jìn) 行 機(jī) 構(gòu) 整 體 方 案 的 設(shè) 計(jì) ， 對(duì) 機(jī) 構(gòu) 各 個(gè) 參 數(shù) 進(jìn) 行 計(jì) 算 ， 編 寫(xiě) 控 制 系 統(tǒng) 。11 周 編 寫(xiě) 說(shuō) 明 書(shū) 。12-14 周 對(duì) 設(shè) 計(jì) 方 案 進(jìn) 行 檢 查 、 修 改 準(zhǔn) 備 答 辯 。 5 四 、 需 要 閱 讀 的 文 獻(xiàn) 參 考 文 獻(xiàn)1 朱 培 培 . 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 在 室 內(nèi) 非 結(jié) 構(gòu) 環(huán) 境 中 的 可 行 走 區(qū) 域 識(shí) 別 研 究 D. 浙 江 ： 浙 江 大學(xué) ,2014： 1-68.2 李 攀 . 家 用 服 務(wù) 機(jī) 器 人 物 品 搜 尋 算 法 的 研 究 與 實(shí) 現(xiàn) D. 湖 北 ： 中 南 名 族 大 學(xué) , 2015：1-50.3 呂 聯(lián) 軍 . 基 于 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 定 位 方 法 研 究 D.吉 林 ： 吉 林 大 學(xué) , 2013： 1-724 梁 榮 健 、 張 濤 、 王 學(xué) 千 . 家 用 服 務(wù) 機(jī) 器 人 綜 術(shù) J. 智 慧 健 康 , 2016(9):3-65 孔 靈 符 、 吳 佩 量 . 物 聯(lián) 網(wǎng) 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 研 究 進(jìn) 展 J. 燕 山 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) , 2013(5):471-479 6 劉 志 峰 . 面 向 智 能 家 居 的 服 務(wù) 機(jī) 器 人 設(shè) 計(jì) D.廣 西 ： 廣 西 科 技 大 學(xué) , 2015： 1-747 邢 艷 . 服 務(wù) 機(jī) 器 人 交 互 設(shè) 計(jì) 研 究 與 應(yīng) 用 D. 沈 陽(yáng) ： 沈 陽(yáng) 工 業(yè) 大 學(xué) , 2017： 1-748 王 俊 卿 . 服 務(wù) 機(jī) 器 人 競(jìng) 爭(zhēng) 格 局 及 未 來(lái) 發(fā) 展 趨 勢(shì) J .科 技 傳 播 ， 2016(3):186-1889 張 偉 、 蔡 亞 楠 、 楊 偉 名 . 基 于 任 務(wù) 規(guī) 劃 的 家 庭 仿 真 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 研 究 J. 電 腦 知 識(shí) 與技 術(shù) , 2016(2):188-19110 朱 孝 利 . 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 物 體 識(shí) 別 與 抓 取 研 究 D .浙 江 ： 中 國(guó) 計(jì) 量 學(xué) 院 , 2013： 1-8211 韓 哲 、 賈 寧 . 面 向 家 庭 的 服 務(wù) 型 機(jī) 器 人 的 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn) J .軟 件 2016 , 2010(2):17-2012 張 博 雅 . 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 中 文 語(yǔ) 音 指 令 解 析 的 研 究 D.河 北 ： 燕 山 大 學(xué) , 2015： 1-6413 陳 濤 . 多 功 能 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 D.四 川 ： 西 華 大 學(xué) , 2013： 1-82 14 Qianli Xu,Jamie S.L.Ng,Odelia Y.Tan,Zhiyong Huang. Needs and attitudes ofSingaporeanstowardshomeservicerobots:amultigenerationalperspectiveJ.Agency forScience,Technology and Research,2015,14(4),477-486.15 Tae-jae Lee,Ryung-moon Jang,Dong-il Dancho. A novel method for estimating theheading angle for a home service robot using a forward-viewing mono-camera and motionsensorsJ. Seoul National University,2015,13(3),709-717.16 Ha Manh Do,Weihua Sheng,Meiqin Liu. Human-assisted sound event recognition forhome service robotsJ. Robotics and Biomimetics, 2016,3(1),. 6 文 獻(xiàn) 綜 述隨 著 社 會(huì) 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(wèn) 題 有 了 最 行 之 有 效 的 解 決 方 法 。 其 中 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 就 起 到 了 重 要 的 作 用 ，智 能 機(jī) 器 人 將 逐 步 取 代 人 工 服 務(wù) ， 創(chuàng) 造 更 大 的 價(jià) 值 。通 過(guò) 閱 讀 文 獻(xiàn) 資 料 ， 各 類(lèi) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 有 很 多 類(lèi) 型 ， 有 負(fù) 責(zé) 清 掃 室 內(nèi) 環(huán) 境 的 ，有 健 康 治 療 型 機(jī) 器 人 ， 有 搬 運(yùn) 機(jī) 器 人 等 等 ， 種 類(lèi) 很 多 ， 功 能 各 不 相 同 ， 但 總 體 設(shè) 計(jì) 大致 相 同 ， 主 要 由 整 體 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) ， 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 分 析 ， 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 這 幾 個(gè) 方 面 ， 研 究 領(lǐng)域 有 很 多 種 類(lèi) ， 有 基 于 以 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 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(duì) 其 可 行 走 區(qū) 域 進(jìn) 行 識(shí) 別 研 究 。 也 有 著 力 于 實(shí) 現(xiàn) 在 簡(jiǎn) 易 的 家 居 空 間 里 ,智 能 服 務(wù)機(jī) 器 人 AS-UIII在 設(shè) 計(jì) 好 的 程 序 下 自 行 完 成 物 品 搜 尋 的 任 務(wù) 并 自 行 的 避 開(kāi) 障 礙 物 的 功能 的 研 究 。在 世 界 信 息 化 的 浪 潮 下 服 務(wù) 機(jī) 器 人 作 為 家 庭 自 動(dòng) 化 和 智 能 化 的 重 要 組 成 部 分 ， 對(duì) 其 進(jìn) 行 研 究 是 有 必 要 有 意 義 的 ， 服 務(wù) 機(jī) 器 人 成 為 當(dāng) 今 世 界 研 究 的 熱 點(diǎn) ， 對(duì) 于 文 獻(xiàn) 4的 閱 讀 ， 目 前 對(duì) 于 服 務(wù) 機(jī) 器 人 控 制 平 臺(tái) 的 研 究 大 都 還 處 于 pc平 臺(tái) ， 智 能 時(shí) 代 與 體 驗(yàn)性 經(jīng) 濟(jì) 到 來(lái) ,使 服 務(wù) 機(jī) 器 人 交 互 設(shè) 計(jì) 成 為 研 究 熱 點(diǎn) ， 在 人 機(jī) 交 互 與 合 作 的 過(guò) 程 中 ,服 務(wù)機(jī) 器 人 更 需 要 具 備 仿 人 的 情 感 、 思 維 與 行 為 ,以 滿(mǎn) 足 社 會(huì) 服 務(wù) 需 求 。 國(guó) 內(nèi) 服 務(wù) 機(jī) 器 人交 互 編 程 人 員 、 UI設(shè) 計(jì) 師 、 用 戶(hù) 之 間 交 流 缺 失 ,邏 輯 思 維 相 差 甚 遠(yuǎn) ,使 得 國(guó) 內(nèi) 服 務(wù) 機(jī) 器人 交 互 設(shè) 計(jì) 欠 缺 ,用 戶(hù) 體 驗(yàn) 不 良 ,服 務(wù) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 品 交 互 領(lǐng) 域 和 設(shè) 計(jì) 框 架 模 型 方 面 的 研究 與 國(guó) 際 尚 有 差 距 。 機(jī) 器 人 技 術(shù) 經(jīng) 過(guò) 半 個(gè) 世 紀(jì) 的 發(fā) 展 ,已 成 為 現(xiàn) 今 社 會(huì) 中 成 為 不 可 替代 的 組 成 部 分 。 傳 統(tǒng) 工 業(yè) 機(jī) 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(dòng) 力 成 本 飆 升 等 社 會(huì) 問(wèn) 題 ,服 務(wù) 機(jī) 器 人 已 越 來(lái) 越 受 到國(guó) 內(nèi) 外 學(xué) 術(shù) 、 產(chǎn) 業(yè) 界 的 高 度 重 視 。 目 前 ,主 導(dǎo) 全 球 研 發(fā) 機(jī) 器 人 技 術(shù) 的 國(guó) 家 主 要 有 美 國(guó) 、德 國(guó) 、 日 本 、 韓 國(guó) 、 中 國(guó) ,我 國(guó) 與 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 相 比 差 距 仍 舊 巨 大 。 由 于 日 、 韓 兩 國(guó) 在 服務(wù) 機(jī) 器 人 領(lǐng) 域 與 中 國(guó) 起 步 相 對(duì) 同 期 ,是 最 有 借 鑒 意 義 的 機(jī) 器 人 強(qiáng) 國(guó) 。人 們 對(duì) 機(jī) 器 人 的 需 求 不 再 滿(mǎn) 足 于 示 教 及 娛 樂(lè) 的 功 能 ,如 何 讓 機(jī) 器 人 更 加 自 主 、 智能 化 的 提 供 日 常 服 務(wù) 成 為 研 究 熱 點(diǎn) 。 智 能 空 間 技 術(shù) 為 解 決 傳 統(tǒng) 機(jī) 器 人 自 身 局 限 提 供 新 思 路 。 服 務(wù) 機(jī) 器 人 智 能 空 間 是 一 個(gè) 異 構(gòu) 、 動(dòng) 態(tài) 、 復(fù) 雜 的 計(jì) 算 環(huán) 境 ,其 中 涉 及 的 信 息 種類(lèi) 多 、 規(guī) 模 大 ,如 何 將 智 能 空 間 中 的 各 種 信 息 有 效 組 織 ,實(shí) 現(xiàn) 信 息 的 共 享 和 融 合 ,為 機(jī)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(gè) 重 要 研 究 內(nèi) 容 。 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器人 的 出 現(xiàn) 有 效 的 增 強(qiáng) 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(lái) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 將 會(huì) 走 進(jìn) 千 家 萬(wàn) 戶(hù) 。目 前 ， 機(jī) 器 人 除 了 依 靠 傳 統(tǒng) 的 位 置 、 速 度 、 加 速 度 等 傳 感 器 外 ， 視 覺(jué) 、 觸 覺(jué) 、聲 覺(jué) 等 多 種 傳 感 器 的 融 合 技 術(shù) 已 經(jīng) 開(kāi) 始 成 熟 應(yīng) 用 于 機(jī) 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(dǎo) 致 服 務(wù) 型 機(jī) 器 人 的 流 行 ， 機(jī) 器 人 使 用 這 些 集 成 的 傳感 器 去 感 受 用 戶(hù) 的 需 求 ， 去 適 應(yīng) 、 學(xué) 習(xí) 周 邊 的 家 庭 環(huán) 境 。 用 戶(hù) 通 過(guò) 使 用 這 種 機(jī) 器 人 把用 戶(hù) 從 繁 重 的 家 務(wù) 勞 動(dòng) 中 解 放 出 來(lái) ， 而 在 家 庭 勞 動(dòng) 需 求 中 ， 衛(wèi) 生 掃 除 占 據(jù) 70%以 上 。因 此 很 多 商 家 將 機(jī) 器 人 的 服 務(wù) 視 角 放 到 打 掃 機(jī) 器 人 身 上 ， 但 是 由 于 開(kāi) 發(fā) 時(shí) 間 短 、 市 場(chǎng)需 求 量 大 、 造 價(jià) 高 、 有 安 全 隱 患 等 因 素 ， 導(dǎo) 致 以 打 掃 為 主 的 服 務(wù) 型 機(jī) 器 人 有 很 大 的 市場(chǎng) 空 間 和 市 場(chǎng) 潛 力 。 而 目 前 市 場(chǎng) 上 的 打 掃 機(jī) 器 人 ， 底 盤(pán) 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(fèi) 電 池 。 機(jī) 器 人 大 致 經(jīng) 歷 了 三 個(gè) 成 長(zhǎng) 階 段 ： 第 一 代 機(jī) 器 人 為 “ 示 教 -再 現(xiàn) ” 方 式 工 作 的機(jī) 器 人 ， 其 特 征 是 機(jī) 器 人 能 夠 按 照 事 先 教 給 它 們 的 程 序 進(jìn) 行 重 復(fù) 工 作 ； 第 二 代 機(jī) 器 人是 能 獲 取 簡(jiǎn) 單 信 息 ， 通 過(guò) 計(jì) 算 機(jī) 處 理 、 分 析 并 進(jìn) 行 有 限 推 理 ， 表 現(xiàn) 出 低 級(jí) 智 能 的 感 覺(jué) 7 裝 置 ； 第 三 代 機(jī) 器 人 是 不 僅 具 備 了 感 覺(jué) 能 力 ， 而 且 還 具 有 獨(dú) 立 判 斷 、 記 憶 、 推 理 、 決策 、 完 成 復(fù) 雜 動(dòng) 作 的 智 能 機(jī) 器 人 ， 能 夠 有 效 地 適 應(yīng) 變 化 的 環(huán) 境 ， 具 有 很 強(qiáng) 的 自 適 應(yīng) 、學(xué) 習(xí) 和 自 治 。近 年 來(lái) ， 越 來(lái) 越 多 的 國(guó) 家 或 地 區(qū) 開(kāi) 始 加 大 投 入 對(duì) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 品 的 研 發(fā) ， 特 別 是 一些 國(guó) 家 已 經(jīng) 將 機(jī) 器 人 的 發(fā) 展 作 為 國(guó) 家 戰(zhàn) 略 來(lái) 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(jìn) 行 機(jī) 器 人 新 產(chǎn) 品 的 開(kāi) 發(fā) 測(cè) 試 。 機(jī) 器 人 不 僅 在 種 類(lèi) 上 分 類(lèi) 繁 多 ， 也 不斷 的 開(kāi) 拓 者 新 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ， 同 時(shí) 對(duì) 應(yīng) 的 機(jī) 器 人 產(chǎn) 品 的 性 能 也 越 來(lái) 越 智 能 化 ， 將 對(duì) 社 會(huì)經(jīng) 濟(jì) 和 生 產(chǎn) 力 的 發(fā) 展 產(chǎn) 生 更 加 深 遠(yuǎn) 的 影 響 。 為 了 使 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 準(zhǔn) 確 高 效 地 執(zhí) 行 用戶(hù) 指 令 ,從 而 更 好 地 為 人 服 務(wù) ,本 文 在 綜 合 分 析 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 的 基 礎(chǔ) 上 ,針 對(duì) 家 庭 服務(wù) 機(jī) 器 人 中 文 語(yǔ) 音 指 令 的 特 殊 性 ,對(duì) 機(jī) 器 人 自 然 語(yǔ) 言 理 解 和 任 務(wù) 規(guī) 劃 兩 設(shè) 計(jì) 部 分 進(jìn) 行了 深 入 的 研 究 。 首 先 ,對(duì) 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(shí) 進(jìn) 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(yǔ) 法 、 語(yǔ)義 和 其 求 解 器 。 其 次 ,提 出 了 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 中 文 語(yǔ) 音 指 令 解 析 的 系 統(tǒng) 框 架 。 同 時(shí) ,針對(duì) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 中 文 語(yǔ) 音 指 令 的 文 本 信 息 進(jìn) 行 了 預(yù) 處 理 。 自 然 語(yǔ) 言 理 解 關(guān) 鍵 是 使 機(jī) 器 人 能 夠 準(zhǔn) 確 理 解 用 戶(hù) 所 給 予 的 任 務(wù) 信 息 ,結(jié) 合 結(jié) 巴 中 文 分 詞 技 術(shù) 對(duì) 文 本 信 息 進(jìn) 行分 詞 處 理 ,提 取 出 關(guān) 鍵 字 詞 ,通 過(guò) 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(duì) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 任 務(wù) 規(guī) 劃 進(jìn) 行 了 探 討 。 任 務(wù) 規(guī) 劃 的 關(guān) 鍵是 使 機(jī) 器 人 能 夠 更 快 、 更 準(zhǔn) 確 地 完 成 用 戶(hù) 給 予 的 任 務(wù) 信 息 。 基 于 回 答 集 編 程 對(duì) 任 務(wù) 信息 進(jìn) 行 任 務(wù) 規(guī) 劃 ,對(duì) 于 多 物 品 選 擇 問(wèn) 題 以 及 物 品 確 定 問(wèn) 題 設(shè) 計(jì) 了 場(chǎng) 景 解 析 策 略 ,通 過(guò)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(duì) 未 來(lái) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 巨 大 需 求 ,結(jié) 合 國(guó) 內(nèi) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 ,對(duì) 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 標(biāo) 準(zhǔn) 和 工 具 進(jìn) 行 了 一 些 探 討 。 在 國(guó) 際 服 務(wù) 機(jī) 器 人 標(biāo) 準(zhǔn) 不 斷 更 新 的情 況 下 ,中 國(guó) 仍 然 缺 乏 相 關(guān) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 。 國(guó) 內(nèi) 服 務(wù) 機(jī) 器 人 企 業(yè) 需 要 積 極 遵 循 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) ,尋 找尚 未 被 國(guó) 外 機(jī) 器 人 巨 頭 占 領(lǐng) 的 細(xì) 分 市 場(chǎng) ,借 力 開(kāi) 放 的 機(jī) 器 人 開(kāi) 發(fā) 平 臺(tái) ,努 力 尋 找 自 己的 機(jī) 會(huì) 。 “ 感 知 ” 智 能 時(shí) 代 推 動(dòng) 人 工 智 能 向 著 心 理 學(xué) 、 腦 科 學(xué) 、 認(rèn) 知 科 學(xué) 、 神 經(jīng) 科學(xué) 與 計(jì) 算 技 術(shù) 相 融 合 的 “ 靈 魂 ” 智 能 時(shí) 代 不 斷 發(fā) 展 。 在 智 能 的 人 機(jī) 交 互 與 合 作 過(guò) 程 中 ,仿 人 機(jī) 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(mǎn) 足 助 老 助 殘 、 精 神 慰 藉 、 康 復(fù) 治 療 等 社 會(huì) 服 務(wù) 需 求 。 目 前 ,中 國(guó) 機(jī) 器 人 并 沒(méi) 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(guó) 內(nèi) 機(jī) 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(dǎo) 致 被 視 為 高 技 術(shù) 的機(jī) 器 人 低 端 產(chǎn) 能 過(guò) 剩 甚 至 需 要 去 產(chǎn) 能 的 情 況 。 中 國(guó) 機(jī) 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(guó) 雖 然 存 在 大 批 本 國(guó) 機(jī) 器 人 企 業(yè) ,國(guó) 內(nèi) 企 業(yè) 所 需 機(jī)器 人 卻 有 80%要 依 靠 外 國(guó) 或 外 資 機(jī) 器 人 企 業(yè) 提 供 ,因 此 ,在 機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 鏈 不 健 全 的 情 況下 ,中 國(guó) 機(jī) 器 人 產(chǎn) 業(yè) 在 促 進(jìn) 經(jīng) 濟(jì) 社 會(huì) 發(fā) 展 、 服 務(wù) 國(guó) 家 整 體 戰(zhàn) 略 布 局 中 的 潛 能 還 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 未能 充 分 釋 放 。解 決 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 定 位 問(wèn) 題 是 機(jī) 器 人 能 順 利 完 成 其 他 家 庭 生 活 任 務(wù) 的 基礎(chǔ) 。 設(shè) 計(jì) 了 基 于 ZIGBEE、 RGBD視 覺(jué) 傳 感 器 和 二 維 碼 三 種 定 位 的 方 法 ,針 對(duì) 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(jī) 器 人 的 定 位 方 法 的 基 礎(chǔ) ,提 出 一 種結(jié) 合 視 覺(jué) 傳 感 器 的 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 定 位 算 法 。 該 算 法 通 過(guò) 在 世 界 坐 標(biāo) 系 中 以 二 維 碼 為絕 對(duì) 坐 標(biāo) 系 坐 標(biāo) 建 立 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 相 對(duì) 坐 標(biāo) ,從 而 計(jì) 算 出 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 在 絕 對(duì)坐 標(biāo) 系 中 的 坐 標(biāo) 。 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 表 明 ,結(jié) 合 視 覺(jué) 傳 感 器 的 二 維 碼 定 位 算 法 ,全 局 定 位 精 度 可 達(dá) 到 16mm,很 好 的 解 決 了 家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 室 內(nèi) 定 位 問(wèn) 題 。家 庭 服 務(wù) 機(jī) 器 人 的 發(fā) 展 會(huì) 隨 著 科 技 的 進(jìn) 步 ， 越 來(lái) 越 實(shí) 用 化 ， 面 向 普 通 大 眾 會(huì) 不再 是 難 事 。