[课件]服务机器人PPT

非结构环境又可以分为部分非结构化和完全非结构化。
部分非结构化环境是指经常发生突发性事件的结构化环境，又称为准结构化环境，如 办公室、公共建筑、超级市场、家庭居室等，特征是平整的地板、垂直的墙壁、规范的门 厅走廊等。
完全非结构化环境是指环境随时间发生变化，如建筑工地、野外、水下、空中、公路 等。目前在这类环境中应用的机器人大都是遥操作型而非自主型机器人。
② 环境感知传感器和信号处理方法 服务机器人的环境传感器包括机器人与环境相互关系的传感器和环境特征传感器。前 者包括定位传感器和姿态传感器，后者是与任务相关的专门类型传感器，它随机器人的工 作环境变更，如玻璃幕墙清洗机器人所用的玻璃洁净度传感器、窗框传感器等，这类传感 器可以是直接的或间接的，通常需要借助多传感器信息融合技术将原始信号再加工。
建筑物外表清洁机器人要具有爬壁和清洗双重功能
运送机器人
它通常在已知的环境中工作，用来运送邮件、文件、资料、试 样、药品等
主要用于诸如仓库、博物馆、银行等重要场所，对人侵者进行搜索、侦 察，实施火灾检测和报警等
监视机器人
检查机器人主要用于寻找桥梁结构的裂纹，发现原子能发ห้องสมุดไป่ตู้厂的核辐射、化工厂 或有害药品仓库的泄露等
(1) 任务要求 服务机器人的主要职能是提供和完成服务。目前，服务机器人涉及的服务类型主要包 括清洁、运送、监视、检查和探测等等。这些任务具有多样性，因此与任务相关的专门技 术将是服务机器人的核心技术。
家用吸尘器主要用于清除家庭地板的灰尘、纸等碎小脏物，它应能 在狭小的空间自由移动
清洁机器人
公共建筑物地板清洗机器人除具有自主移动功能外，还要具有清洗和干 燥的功能
③ 控制系统与结构 机器人控制系统和体系结构研究目前主要集中在开放式控制器体系结构、分布式并行 算法和多算法融合等方面。对于服务机器人控制器而言，更加注重控制器的专用化、系列 化和功能化。在移动机器人中，基于网络的开放式控制器已逐渐成为发展趋势。 ④ 复杂任务和服务的实时规划 机器人运动规划是机器人智能的核心。运动规划主要分为完全规划和随机规划。完全 规划是机器人按照环境-行为的完全序列集合进行动作决策，它源于生物学中的刺激-反应 原理，环境的微小变化都将使机器人采取不同的动作行为。而随机规划则是机器人按照环 境-行为的部分序列计划进行动作决策。
(3) 机械结构 机械结构通常指机器人的本体结构。任务和作业环境决定了服务机器人的结构形式。 按照其本体结构的运动能力，服务机器人可分为静止式和移动式两类。
静止式服务机器人通常工作于结构化环境，机器人与环境之间的互动较少，任务比较 单一。采用多关节臂结构形式的服务机器人往往就能胜任在这类环境下的作业，如汽车加 油、飞机清洗、医疗保健、残疾人自理等。
服务机器人
服务机器人与工业机器人有许多相似之处，如动作规划、自主运行等等，但是服务机 器人与工业机器人本质的不同在于应用领域的不同。工业机器人主要应用于生产制造领域， 代替或协助人类完成生产性的工作，如焊接、装配和搬运等等; 服务机器人主要是代替或协助人类完成为人类提供服务和安全的各种工作，如清洁、 护理、娱乐和执勤等等。因此，服务机器人有别于工业机器人的特征主要体现在任务要求、 操作环境和机械结构等方面。
4.2 服务机器人的关键技术 由于服务机器人经常与人在同一工作空间内，服务机器人比工业机器人要有更强的感 知能力、决策能力和与人的交互能力。 ① 环境的表示 服务机器人通常在非结构化环境中以自主方式运行，因此要求对环境有较为准确的描 述。如何针对特定的工作环境，寻找实用的、易于实现的提取、表示以及学习环境特征的 方法是服务机器人的关键技术之一。
⑤ 适应于作业环境的机械本体结构 设计在非结构环境下工作的服务机器人是一项富有挑战性的工作。灵巧可靠、结构可 重构的移动载体是这类机器人设计成功的关键。服务机器人作为人的助手，经常与人进行 接触，所以服务机器人的安全性、友善性应首先考虑。
⑥人-机器人接口 人-机器人接口包含了通用交互式人机界面的开发和友善的人机关系两个方面。服务机 器人与工业机器人显著的区别之一是人经常与服务机器人共处于同一空间。因此，安全性、 友善性和简单化就显得尤为重要。 这里的友善性包含两个含义 :一是指外形的宠物化、拟人化;二是指操作界面应实用美 观。
探测机器人主要是在危险场合或人类不可达到的地方完成探索和测量的任务，如 火星漫游探测机器人
(2) 作业环境 机器人的作业环境通常分为结构化环境和非结构化环境两类。结构化环境是指机器人 工作的周围场所是固定的布局，非结构环境则相反。工业机器人主要是在结构环境下工作， 而服务机器人作业环境包括结构化环境和非结构化环境两类，但主要是在非结构环境下工 作。特别是服务机器人经常要处于与人共存的环境中，这种环境通常是非结构性的。
4.3 典型的服务机器人 4.3.1 医疗机器人 医疗机器人是指辅助或代替人类医生进行医疗诊治及护理的机器人。医疗机器人有多 种类型，如医疗外科机器人、X射线介人性治疗机器人、无损伤诊断与检测微小性机器人、 人工器官移植与植人机器人、康复与护理机器人等。目前研究和应用较多的是医疗外科手 术机器人，这里介绍两种外科手术机器人系统。
服务机器人的出现主要有两个原因 :一是劳动力成本的上升;另一个是人们想摆脱令人 烦恼枯燥的工作，如清洁、家务劳动、照料病人和建筑施工等。另外，福利事业，特别是 老年人数成比例地上升也为服务机器人创造了一个广大的市场，这类机器人主要是帮助老 年人和残疾人能够更加独立地生活。 目前，国内外的研究机构和大学对服务机器人相关技术的研究和产品开发十分活跃， 已经出现了多种类型的服务机器人系统。据国际机器人联合会 (IFR)的调查，到1998年底， 世界服务机器人的总数估计在5000台以上。
移动式结构是目前大多数服务机器人本体的结构形式。移动机构可分为轮式结构、履 带式结构、爬式结构、脚式结构和滚筒式结构等。结构形式不同其复杂程度也不同。 服务机器人工作于结构化环境时，一般采用较简单的轮式移动机构。
非结构化环境对服务机器人的移动机构要求较高，环境越复杂，移动机器人的移动机 构的形式也越复杂，以至于有复合型移动机构。