服務型機器人的發展與應用

張童 許崇偉 劉智慧 山東農業大學

1 服務型機器人的發展

在過去的幾十年里，服務型機器人快速發展，根據每個國家的需求不同，服務型機器人的發展方向也不同。中國的機器人行業起步比較晚，但我國卻高度重視，自1986年3月將其列入國家863高科技發展規劃后，我國誕生了一個又一個令國人震撼并為之驕傲的產品，我國首臺高度模仿人的語言交流與肢體動作的機器人“美女機器人”，它具有人的外形，可以根據工作人員說的話完成相應的動作，并且可以講英語、四川方言，還可以唱歌、講笑話，甚至可以進行語音聊天。日本更注重“以機器人代替人”，讓機器人來承擔勞動工作是日本機器人發展的潮流。與此同時，歐美各國也同樣根據自身需要進行服務型機器人的研發。

2 服務型機器人的應用

2.1 家居機器人

2.1.1 代替人力做家務

現在，家居機器人已經成為新常態，機器人代替人進行家庭衛生的清潔，從掃地拖地、刷碗洗衣，到收拾床鋪，再到做飯，我們的機器人都可以做到。我們的機器人克服和改進的地方在于跟蹤和避障兩方面，跟蹤方面，機器人通過各種傳感器感知需要進行打掃的位置，并且做出相應的反饋，通過舵機與電機的配合行動作出相應應答；避障方面，通過紅外傳感器或者是超聲波傳感器等傳感器進行對周圍環境進行監測，并將所檢測到的數據進行儲存記憶，通過處理確定一條最佳行進路線。

2.1.2 監控環境保健康

服務型機器人通過檢測人體的血壓、心率、體溫生理參數，對人體的健康狀況進行實時監控，通過對室內溫濕度、甲醛等有毒氣體、煙霧等的檢測保障室內安全，并且可以根據一個階段的變化形成參數波形，方便了解其變化，一旦所檢測的參數或含量超出指定范圍或安全范圍便可通過GMS發送短信報警來及時做出有效應答。此類機器與我們的身心健康息息相關，其創新之處在于將安裝報警和健康檢測融合在一起，不但提高了服務型機器人的功能，同時也提高了服務型機器人的檔次，具有更廣闊的發展前景。

2.2 迎賓機器人

已經有很多的迎賓機器人被用于校園導游或者是酒店導游，已經實現的功能有：對外來訪客進行人臉識別，這一功能的實現為我們備留訪客信息提供了便利；與訪客進行語音對話，可以方便為訪客進行指引或解決訪客的問題；自由行走，更加準確的為訪客進行指引。同時，迎賓機器人需要克服的和提升的最重要的方面是自主定位和避障。

2.2.1 自主定位

現在的迎賓機器人除了擁有傳統的傳感器外，還利用更先進的傳感器來完成對機器人的觸覺、視覺、聲覺等各種感覺的實現，同時利用這些感覺來實現自主定位，較為普遍的是根據路標進行定位，原理像我們飛思卡爾智能車競賽里的信標組一樣，利用紅外傳感器對實現安置好的信標進行檢測從而實現定位，通過傳感器對光線的處理使其對白天和晚上都能正常工作，我們接下來著力于定位精度的提高。

2.2.2 避障

避障方面較為普遍利用的是紅外和超聲波模塊，超聲波模塊主要用于遠距離檢測，紅外模塊主要用于近距離檢測，已經應用的迎賓機器人在這方面的處理各式各樣，曾經見過有將12個超聲波和12個紅外進行均勻安置，形成360度全方位檢測來實現避障功能。

2.3 搬運機器人

搬運機器人的應用方方面面，眾所周知，冷凍運輸對于我們來說是一件多么不容易的事情，對身體的傷害也是不可預知的，為解決這一問題，我們將搬運機器人應用于冷凍運輸，收到超市或各需求部門的要求后，通過上位機的控制，搬運機器人進入冷庫按要求進行運輸，通過上位機運到指定位置，從而實現“一條龍”服務。

3 服務型機器人的未來展望

服務型機器人雖出現得較晚，卻發展迅速，未來的日子里服務型機器人將會更加被重視，像是迎賓機器人現在的自主定位要提前設置好某種特定的標志，未來我們將不再借助人為的標志來進行自主定位，而是根據大自然的存在進行定位。像家居機器人將不再一件功能一件功能的單獨實現，而按照一定的邏輯實現一系列動作，比如床單臟了，可以先將床單換了，接著將臟床單放入洗衣機洗干凈，洗干凈后曬在陽臺。除此之外，我們將會將服務型機器人應用于更多復雜的環境中，進一步解放人力，同時，它們的工作效率也會被進一步提高。

[1]陳軍、陳振華，李素平，迎賓機器人輪式移動工作臺的設計與控制方法研究[J].機械制造.2009.47卷（第543期）

[2]嚴毓培、陳志欽、嚴澤強，智能家居服務型機器人的設計與開發

[3]黃敦華、汪雅楠、周寶海，校園內導游服務型自主移動機器人設計與實現

[4]陳東富，面向家庭人工智能服務型機器人的設計與實現

[5]《哈佛商業評論》9月刊