面向家庭人工智能服務型機器人的設計與實現

（廣西經貿高級技工學校，廣西 梧州 543199）

[摘 要] 目前，市場上出現了大量的人工智能服務型機器人，這些機器人主要面向家庭，為用戶提供家務服務。探討一種利用Android手機進行操作的人工智能服務型機器人的設計思路，其工作時可以減少噪音，并能夠實現實時監控，智能躲避障礙物等功能。

[關 鍵 詞] 人工智能服務型機器人；實時監控；手機客戶端；運行模式

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）14-0018-01

曾經一度，機器人常常出現在各種各樣的科幻片里，如今，機器人已經成為一種現實，并廣泛應用于各大領域。近年來，機器人又開始出現在家庭服務之中。面向家庭的機器人可以為用戶提供更加方便的服務?，F代機器人除了擁有傳統的傳感器功能之外，還可以通過更加先進的傳感器實現視覺、觸覺、聲覺等多種功能，而且體積更加小巧。機器人通過傳感器的功能與用戶進行溝通，滿足用戶的需求。這種機器人是人工智能服務型機器人，能夠為用戶做各種家務，提升用戶的生活質量。盡管以打掃功能為主的機器人擁有很大的市場潛力，可還是由于其噪音過大、充電麻煩、遙控器容易丟失等問題影響其使用體驗。本文設計了一款面向家庭服務的機器人，用戶通過Android手機進行操作和控制即可。

一、人工智能服務型機器人硬件設計

本機器人采用增強型的51內核單片機STCllF32XE，具有很強的抗干擾能力，能夠實現低功率消耗。觸覺依靠紅外、雷達傳感器，實現控制機器人的攝像頭的是舵機，機器人的動力源是鋰電池。

（一）設計思路

該款機器人的設計思路主要結合目前家庭打掃的現狀。打掃一般占家務環節的百分之七十，尤其在打掃死角的時候會非常麻煩，會耗費大量的精力和時間。該款機器人可以實現迅速傳遞信息，感知用戶需求，準確完成任務。用戶利用Android手機就可以實現對機器人的控制，擺脫了遙控器經常丟失而無法控制的問題。攝像頭可以全方位旋轉，幫助檢查死角位置的情況，然后再通過機器人清理。

這款機器人擺脫了市面上常見的圓盤式吸塵方式，其采用傳統拖布就能夠清理灰塵，減少了噪音，而且可以進行替換，十分方便。這款機器人采用三塊鋰電池就能夠提供動力，因此充電十分方便，起到節能降耗的作用。

（二）硬件設計

該款機器人具備傳統機器人的功能，充電更方便。它可以開啟WiFi功能，還有流水燈、提醒等功能。由于通過Android手機進行操作，因此可以大大方便用戶。

（三）機器人運行模式

第一，避障模式。面對家中的障礙物可以實現智能躲避，可通過舵機加減速的方式實現智能躲避。第二，控制模式。通過手機即可實現控制。第三，邊沿模式。能夠對死角進行徹底打掃，并通過智能的控制躲開障礙物，進行邊沿行進，實現打掃功能。第四，跟蹤模式。通過跟蹤模式可以實現隨時清潔的功能，通過紅外傳感器調節方向，通過雷達控制距離。第五，監控模式。用戶通過手機利用WiFi模塊和UDP通訊方式進行實時監控。

二、人工智能服務型機器人軟件設計方案

由于該款機器人是由Android手機進行操作的，因此其軟件設計也是針對該類手機。人工智能服務型機器人的軟件界面設計要有很強的實用性，通過拍照或者攝像頭的形式進行監控。軟件的主界面上有四個按鈕可以進行功能模式的選擇，還能夠控制機器人的行為、調節行動速度并調節攝像頭的角度，便于監控。

（一）跟蹤功能

機器人可以通過跟蹤功能實現對用戶的跟蹤，根據用戶需求開展打掃。跟蹤功能的實現需要用戶在Android手機客戶端發送指令。機器人利用傳感器對是否需要行動、如何開展移動進行相應的判斷，然后再進一步感知用戶的方向，利用傳感器的返回值判別障礙物，實行智能躲避。通過雷達探測與用戶的距離，智能判斷是否做到正確跟蹤。

（二）避障功能

避障功能主要利用紅外傳感器判斷障礙物的存在，并對環境進行合理的預測和判斷。避障功能能夠實現機器人自動避開障礙物，并能夠判斷是左邊還是右邊的障礙物，一旦有障礙物的存在，舵機就會加速啟動避開。沒有障礙物的時候機器人會保持正常運行狀態，走入死角的時候，機器人會推開，直至走到可以避開障礙物的合理位置，然后再判斷距離繼續前行。

綜上所述，這一款機器人主要面向家庭，為用戶提供打掃衛生等功能。用戶通過Android手機進行操作，就能夠實現讓機器人自動打掃衛生和對其監控。與市面上大多數機器人相比，這一款機器人的噪音明顯降低，通過手機安裝軟件即可實現操作，操作十分方便，充電也很方便，大容量鋰電池能夠為機器人提供足夠的動力。紅外、雷達等應用賦予機器人更多的智能功能。應用該款機器人可以使人們從繁雜的家務中解脫出來，實現良好的用戶體驗。

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