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)計含10張CAD圖,家庭,服務(wù),機器人,設(shè)計,10,cad 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、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、完成復雜動作的智能機器人，能夠有效地適應變化的環(huán)境，具有很強的自適應、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用領(lǐng)域，同時對應的機器人產(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。