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家政服务机器人技术的发展与应用

摘要:本文简要回顾国内外对服务机器人的研究与发展现状。分

析介绍一些上门服务机器人的通用技术、关键技术及辅助技术。主要

概述机器人移动平台技术、模块化设计、智能化等,以及对家政服务

机器人的展望。

关键词:家庭服务机器人通用技术关键技术智能化

1引言

随着现代服务业和通讯技术的发展,家政服务机器人面对科学技

术和教育、文化娱乐、国内的经济服务、医疗等问题,是一个逐渐成

长的新领域,是第三代智能机器人的典型代表,具有巨大的市场前景。

家庭服务机器人在许多国家已经研究完成使用,在中国,从2005年已

经发展纷纷。目前,服务机器人还没有统一的定义,在我国主要指用于

完成对人类福利和设备有用的服务(制造操作除外)的自主或半自主

的机器人,主要包括:清洁机器人、家用机器人、娱乐机器人、医用及

康复机器人、老年及残疾人护理机器人、办公及后勤服务机器人、救

灾机器人、酒店售货及餐厅服务机器人等。

能够替代人完成家政服务工作的机器人,它包括行进装置、感知

装置、接收装置、发送装置、控制装置、执行装置、存储装置、交互

装置等。所谓感知装置将在家庭居住环境内感知到的信息传送给控制

装置,控制装置指令执行装置作出响应,并进行防盗监测、安全检查、

清洁卫生、物品搬运、家电控制,以及家庭娱乐、病况监测、儿童教

育、报时催醒、家用统计等工作。

2国内外研究的现状与发展

从二十世纪八十年代中期开始,机器人已从工厂的结构化环境进

入人的日常生活环境,如医院、办公室、家庭及其杂乱的环境,成为不

仅能自主完成工作,而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完

成任务的智能服务机器人。特别是近几年,机器人技术的发展速度很

快。

(1)在中国,服务机器人的研究还没有形成系统,还处于相对落后

状态。至2005年底哈尔滨工业大学才研制出一种能看家护院、自动

清扫、操持家务,智能相当于七八岁孩子的家政服务机器人。机器人

项目负责人洪炳熔教授介绍,这款家政服务机器人是机器人足球技术

的具体应用。它全身将装设超声波、各种传感器及保护装置,通过这

些设备,机器人自己可以测距离、识别障碍物,不会碰撞家具和人。他

的身体主要是由PC机组成,所有的“智慧”都囊括其中。机器人身上还

将装有摄像系统充当“眼睛”拾音,器和扬声器则帮助他识别声音并开

口与人交谈,通过安装轮子,使机器人行进运动自如灵活。

目前,哈工大新研制出的备受全校师生员工瞩目的机器人舞蹈亮

相于2012年央视龙年春节联欢晚会,成为央视春晚舞台上一道独特的

风景。伴随着速度变化激烈的勃拉姆斯钢琴曲,机器人们连续展现出

或明快、或高难、或激昂、或热烈欢快的舞蹈动作,体现出了不同的

情趣……

深圳将在2015年推广家庭服务机器人。《深圳市科学技术发展

“十二五”规划》提出要转化和产业化服务机器人技术成果。争取2013

年前制定完成服务机器人的行业标准,使深圳成为我国服务机器人主

要生产基地,服务机器人产业成为新的经济增长点。在中国,随着中国

人口呈现老龄化的趋势,以及居民在消费上支出的增加,在未来的十年

之内,服务机器人在中国的需求也会有明显的增长。

(2)日本将机器人作为一种战略产业。日本爱知世博会曾举办了

“机器人专题展”,65种机器人与观众见面。有伴舞机器人、机器人播

音员、机器人骑手、可进肚检查肠胃病机器人、“味觉”机器人等新型

服务机器人,为人们展示了服务机器人广泛的应用和广阔的发展前

景。如日本松下电器公司研制出的一种能帮助人们提重物的机器人。

鉴于日本人老龄化速度的加快,科研人员对此类家政服务机器人的销

路持乐观的态度。还有日本东京大学研制的“HRP-2”机器人在该大学

内演示向人提供茶水服务。这种机器人是专门用来做日常家庭服务

的。

(3)德国的社会环境却是有利于机器人工业发展的,由于战争,导

致劳动力短缺及国民技术水平高等原因,对一些特出职业(包括保姆)

都可用机器人来替代。如德国研制的新型独臂机器人,可提供家政服

务。它的身高仅1.45米,其设计用于帮助人们处理一些家庭琐碎杂事,

这款学习能力很快的家庭助手机器人是由德国斯图加特市弗劳恩霍

夫制造工程与自动化研究所(IPA)研制而成的。科学家们在机器人上

安装了众多传感器,立体视觉色彩摄像仪、