家庭服务机器人

服务机器人定义源自服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，服 务机器人的应用范围很广，主要从事维护保养、 修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。 国际机器人联合会经过几年的搜集整理，给了服 务机器人一个初步的定义：服务机器人是一种半 自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人 类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。 服务机器人的定位就是服务。从机器人的功能特 点上来讲，它与工业机器人的一个本质区别在于， 工业机器人的工作环境都是已知的，而服务机器 人所面临的工作环境绝大多数都是未知的。
二、服务机器人分类
按服务对象和应用目的不同，可以分为以下六类： 医疗服务机器人 健康福利服务机器人 公共服务机器人 家庭服务机器人 娱乐机器人 教育机器人
1、医疗服务机器人


医疗服务机器人主要指能够直接为 医生提供服务，帮助医生对病人进 行手术治疗的服务机器人。 医疗外科机器人是医疗服务机器人 的典型代表，它可以由医生对机器 人进行遥控操作，在医生难以直接 进行手术的部位由机器人准确地完 成各种手术,如图所示为口腔修复机 器人。而外科手术导航系统和可以 进入人体的微机器人诊疗系统也都 可以为医生进行手术提供必要的手 术信息和辅助手段。因此，采用医 疗服务机器人进行手术可以减小创 面、缩短手术时间，从而达到减少 病人痛苦，并使病人早日痊愈的目 的。
服务机器人概述
主讲人：邸明星
2008年7月2日
目录
引言 服务机器人分类 服务机器人关键技术

一、引言

现在工业生产中已经应用了各种各样的机器人系 统，如焊接机器人、装配机器人、喷涂机器人等， 这些机器人都是在固定的生产流水线中按照预先 设计好的流程重复的进行某些操作，这些机器人 系统注重的是精度和速度。另一类机器人系统是 建立在移动平台上的自主机器人系统，这些机器 人和工业机器人不同，它们在非结构化和不可预 测的环境中运动，近年来该类机器人的应用也越 来越多，如娱乐机器人和各种各样的服务机器人， 这类机器人在家居环境和办公环境为人类提供各 种娱乐或服务。
三、服务机器人关键技术
移动服务机器人的主要关键技术如图所示：




环境感知 机器人在行驶时必须不断地感知周围环境及自身状态信息，机器人 现在多配备多种传感器：超声波传感器、红外传感器和激光传感器等。为了 有效地利用传感器信息，需要对其进行综合、融和处理。近年来人们提出许 多传感器信息融和算法，如人工神经网络、贝叶斯估计、数学模型、人工智 能等，经过融和的信息能比较完整地反映环境特征，提高机器人导航精确度。 SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), 即时定位与地图构建 机器人要在室内运动，必须解决定位问题。常用的定位方法主要通过GPS、 光码盘、惯性陀螺、磁罗盘、路标等实现。 人机接口技术 人机接口作为用户和家庭服务机器人之间的交互方式，必须设 计的合理、方便、易于使用，也需从技术、心理学及经济角度来选择用户与 机器间最佳的合作方式。在家庭机器人系统中比较通用的人机交互方式有语 音控制，界面操作（如菜单选择、鼠标驱动等）和操作杆形式，各个系统根 据自身需要也设计了头部运动、鹰眼系统、呼吸驱动等富有特色的交互方式， 一般在每个系统中都是几种共存，以便根据环境、用户身体状况来选择合适 的接口。 自由机械手 家庭服务机器人尤其是陪护型助老/助残机器人的作业臂设计预 操作技术，是真正解决老年与残疾人独立生活（协助拿取物品、料理家务） 的关键技术.为陪护型助老/助残机器人设计的作业臂，既要能完成较复杂的操 作，又要求成本低，还要具有绝对的安全。
3、公共服务机器人

公共服务机器人的范围最为广泛，只要 能够为公众或公用设备提供服务的机器 人都属于该类型服务机器人。例如，在 展览会会场、办公大楼、旅游景点为客 人提供信息咨询服务的迎宾导游机器人， 在建筑物内或居民区内进行自动巡视的 保安巡逻机器人如图所示，加油站里的 自动加油机器人，高楼擦窗和壁面清洗 机器人，飞机清洗机器人，下水道清洗 机器人等。此外还有机器邮递员以及用 于多种用途的自主移动机器人平台，它 们可在办公室内部传递信件或其他物品。 目前这些机器人在技术上都已经相当成 熟，在价格上也基本上被用户接受，并 已在许多国家得到了实际应用。随着机 器人技术的进一步发展，在不久的将来， 会有越来越多的公共服务机器人进入我 们的日常生活。
5、娱乐机器人

娱乐机器人的种类很多，其中主要 是以机器狗 AIBO 为代表的机器宠 物，如图所示。 AIBO 的出现不但 给索尼公司带来了新的商机，也为 机器人如何进入寻常家庭提供了一 个新的发展思路。。
6、教育机器人

教育机器人的发展则是通过以“机 器人足球”比赛为代表的各种类型 的机器人竞赛进行的。机器人竞赛 的参赛队伍主要由大、中、小学生 组成。由于机器人竞赛不但具有很 好的观赏性，而且可以使参赛的学 生在创新能力、动手能力等方面都 可以得到很好的锻炼，所以深受学 校和学生家长的欢迎，并越来越多 地受到各国政府的重视。目前一些 国家正在积极组织机器人国际比赛， 并提出了举行机器人奥林匹克竞赛 的想法，如图所示为类人足球机器 人。
4、家庭服务机器人


自动割草机和全自动吸尘器是家庭服务 机器人的典型代表。凯驰RC3000是世 界上第一台能够自行完成所有家庭地面 清洁工作的清洁机器人，如图所示，它 有光电传感器和芯片控制，当遇到障碍 时，会随机改变一个角度，然后继续直 走，直到遇到新的障碍物。 该机器人内置四种清洁程序，保证在遇 到不同污渍的地面时，可以调整其清洁 程序；通过传感器对于地板污渍的判断， 选择合适的应用程序。内置光敏传感器， 确保在遇到楼梯与台阶时，能够自动避 让。扁平的设计使其能够清洁床、沙发、 茶几等家具的下面。其相应的基站一直 发射红外定位和导航信号来指引机器人 回到充电站完成充电和垃圾处理的任务； 同时能够根据用户设定的信息来控制机 器人完成相应的操作。
2、健康福利服务机器人

健康福利服务机器人是指在医院里 为医生或病人提供服务的服务机器 人。图中是直接为病人提供康复治 疗的服务机器人。他可以提供指定 负载力和行走速度的步行训练和为 腿部受伤的病人提供术后康复训练 治疗。许多研究单位和公司正在积 极开发的各种类型的智能轮椅和智 能病床也都属于健康福利服务机器 人。