自動跟隨服務機器人的設計研究

連幸

隨著社會的不斷發展、科學技術水平的不斷提高，人民生活水平也得到了明顯的提升。與此同時，生活的節奏越來越快，年輕人的生活壓力越來越大，在快節奏、高壓強的生活模式下，很多時候我們需要放松，于是服務機器人應運而生。目前在社會的很多領域，例如醫療、工業、公共服務等，都會用到服務機器人。家用服務機器人是服務機器人的一種，能夠代替主人完成家庭服務工作。自動跟隨服務機器人，是一款在家用服務機器人的基礎上，增加了自動跟隨功能的服務機器人，可以在主人回到家的時候，幫助主人打掃衛生、洗衣服，為主人端茶送水;在主人帶著它一起出去的時候，自動跟隨主人，為主人提供拎包、提行李、撐傘等服務。本文對服務機器人發展現狀進行了分析，并以此為背景，對自動跟隨服務機器人的開發進行了探討。

一、服務機器人發展現狀

調查顯示，目前世界上有25個國家涉足服務機器人的研究，迄今已有7種類型40余款服務型機器人進入實驗和半商業化應用。我國關于服務機器人的發展研究起步晚，改革開放以后，在國家各種政策的支持下，我國的機器人發展迅速。

目前，市場上比較常見的服務機器人有掃地機器人、戶外清洗機器人、保姆機器人、護士助手等。由此可見，服務機器人主要應用于家庭服務、公共服務還有醫療行業。家用服務機器人，主要是代替主人完成一些簡單的家務，包括打掃衛生、清洗衣物等，未來還有可能實現照顧老人孩子、照顧寵物、做飯等功能。目前，越來越多的消費者嘗試體驗服務機器人為生活帶來的便利，但由于這方面的技術并不是特別成熟，造成了目前市場上的家用服務機器人價格昂貴，消費者對家用服務機器人的性能也不夠信任，這為家用型機器人的普及帶來了一定的難度。但近幾年隨著智能家居的不斷發展，通過物聯網技術可將家中的各種家電設備連接到一起，從而實現對家中設備的控制。通過智能家居與家用服務機器人的有效結合，可以共同實現家庭自動化。從長遠來看，家用服務機器人慢慢進入各個家庭，是一個必然的趨勢。

除了家用服務機器人之外，適用于專業領域的專業型服務機器人，也具有很好的發展前景。機器人之父恩格爾伯格研制的護士助手，被公認為是第一個服務機器人。除此之外，還有腦外科機器人，可以幫助外科大夫做手術，機器人做手術精度更高，手術更容易成功，也減輕了病人的痛苦。專業型服務機器人可以代替人完成高難度、高風險的工作，隨著機器人技術的不斷發展，專業型機器人的應用領域一定會不斷加大。

二、自動跟隨服務機器人的開發探討

（一）功能方面

自動跟隨服務機器人的功能主要包括兩個部分，即自動跟隨和提供服務。具體可以提供以下5種服務：一是洗衣服。該機器人可以將特定位置的臟衣服放入洗衣機并啟動。這就需要主人將待洗的衣物放在特定的地方，并錄入洗衣機的產品型號和指定地方的圖片位置信息，同時設定洗衣時間，機器人會在指定時間將臟衣服放進洗衣機進行清洗。二是掃地。此功能需要主人錄入掃地時間，機器人在指定的時間啟動與之配套的掃地功能，對地面衛生進行清潔。三是與主人交流。機器人可以與主人進行簡單的對話，聯網后，可以實現播放音樂、查詢資料等功能。四是拎包。主人在去商場購物、逛街或者要拿很多行李時，該機器人可以自動跟隨主人，并幫助主人拎包提行李。五是保護主人。該功能需要主人提前錄入危險信號，一句話或者一個短語，當主人說出這個信號時，機器人可以立即發出警報，拍照采集信息并報警。

（二）應用方面

自動跟隨服務機器人比之一般的家用型保姆機器人，增加了自動跟隨主人行走的功能，同時該功能是否開啟由主人決定。本產品主要面向的群體是老人和年輕女性。該機器人既可以做家務，也可以拎包提重物，同時還可以保護主人，對于老人還有常年自己居住的單身女性來說，家用服務機器人是一個非常好的選擇。

（三）技術方面

自動跟隨服務機器人用到的主要技術包括：室內自主導航技術、人機交互技術、UMB定位原理和PID控制算法。室內自主導航技術通過錄入家里的環境，創建地圖同時結合定位還有路徑規劃來實現相應的功能。在人機交互技術方面，該機器人主要實現基于視覺和聽覺的人機交互方式，對家中的一些物體進行識別，如洗衣機、放置臟衣服的收納筐等，還有對主人話語的識別，從而作出相應的回應。UMB定位原理和PID控制算法是用來實現機器人自動跟隨功能的。

三、結語

服務機器人與當代人的生活息息相關，隨著機器人技術的高速發展以及人們消費水平的不斷提高，在未來，服務機器人會在各個領域廣泛應用。而自動跟隨服務機器人比之一般的家用型保姆機器人，使人們不僅可以在家中享受到便利，同時在出門時也為人們帶來了便利，使人們可以更好地享受生活，具有非常好的發展前景。

（作者單位：鄭州大學信息工程學院）