基本信息
- 项目名称：
- 家庭服务机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 我国正逐步走向老龄化社会，人口老龄化所带来的问题日益凸显。本作品即基于我国的现状，制作了应用于家庭生活的服务机器人。本服务机器人采用89C52单片机编程，使其具有一定的智能性，能按照内部程序的设定完成以下功能：抓取水杯并送至指定地点；清扫地面垃圾并放入小车自带的垃圾桶内；实现简单的语言问候及特定的语言提醒。
- 详细介绍：
- 家庭服务机器人作为先进制造业自动化领域的一个重大方向和专题，是目前国内外研究的热点。家庭服务机器人系统主要包括运动控制单元、导航与定位单元、传感器单元、智能监控单元和人机交互单元。 我国是人口大国，近年来，我国人口老龄化的问题越来越明显。照顾老年人的日常生活，减少社会对护理人员的需求，是迫切需要解决的问题。若能将服务机器人（包括清洁机器人、康复机器人、护理机器人、家用机器人、消防机器人等）大规模应用于生活中，将大大缓解社会对护理人员的需求。因此，有必要加强对服务机器人的研究与开发。本作品即是针对上述问题而设计制作的能应用于家庭的智能服务机器人。 本作品以80C52单片机系统为核心，将循迹模块、机械手模块、红外蔽障模块等功能模块集合于一体，采用PWM、PID等控制思想进行编程，实现服务机器人的各项功能。整个系统设计简单易行，运行稳定可靠，具有一定的实用性。 作品车上装载有一个与人手相似的机械手，通过对控制器的C语言编程，能够控制它灵活地进行扫地，端水等服务项目，同时还能够实现简单的问候以及特定的语言提醒。 加大对机器人科学的基础研究，加强对机器人核心技术的攻关，培育机器人产业市场，不仅能够带动机器人技术本身的发展，同时也必将引领其他相关高新技术的发展和壮大，对国家发展战略性新兴产业有极大的推动作用。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 为解决人口老龄化等带来的重大社会服务问题以及我国对服务机器人不断增长的需求，需研发出高性价比的家庭服务机器人，其对家庭娱乐，家庭服务和助老/助残等具有重大意义。机器人技术的发展势在必行，21世纪机器人将成为人类密切的伙伴，成为人类生活不可缺少的一部分，家家都将拥有机器人。机器人技术进军家庭领域不是偶然、孤立的，它的发展与电子技术、智能技术、通信技术等多学科的发展息息相关。这些高新技术的快速发展，使得在家庭领域研究机器人技术的使用成为了可能。目前的家庭服务辅助器械一般都缺少智能化，而该作品将充分结合智能车辆和机械手的特征完成部分家庭工作，达到的功能和创新点如下： （1）该机器人下部为智能四轮小车，完成机器人自动行走的目的； （2）智能四轮小车上搭载机械手，可以完成物品抓取等任务； （3）智能小车的智能控制和机械手的协调合作是关键所在； （4）该智能机器人具有语言功能。 （5）该智能机器人能用遥控器进行功能切换。 主要结构数据和组成部件： （1）车长35cm，车宽22cm，车高，25cm，车重2.5kg （2）电路部分采用7.2V电源供电，共15个电容，功耗低,以89C52单片机为核心控制器。 （3）驱动电机4个，机械手1个。 （4）遥控器1个 （5）STC89C52、STC12C5A60S2芯片各一片
科学性、先进性
- 家庭服务机器人作为先进制造业自动化领域的一个重大方向和专题，是目前国内外研究的热点。家庭服务机器人系统主要包括运动控制单元、导航与定位单元、传感器单元、智能监控单元和人机交互单元。 该作品车上装载有一个与人手相似的机械手，通过对控制器的C语言编程，能够控制它灵活地进行扫地，端水等服务项目。该作品还能够实现简单的问候以及特定的语言提醒。 加大对机器人科学的基础研究，加强对机器人核心技术的攻关，培育机器人产业市场，不仅能够带动机器人技术本身的发展，同时也必将引领其他相关高新技术的发展和壮大，对国家发展战略性新兴产业有极大的推动作用。 主要参考文献： 【1】蔡鹤皋．机器人将是21世纪技术发展的热点 [J]．中国机械工程，2000，11(1-2 )：58-60． 【2】金周英．关于我国智能机器人发展的几点思考 [J]．机器人技术与应用，2001，（4）：5-7． 【3】 何宏. 单片机原理与接口技术.
获奖情况及鉴定结果
- 该作品的前期研究成果于2010年7月18-20日在内蒙古鄂尔多斯市，由中国自动化学会机器人竞赛工作委员会，RoboCup中国委员会，科技部高技术研究发展中心和内蒙古鄂尔多斯市人民政府合作举办的“2010中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”的医疗与服务机器人项目获得了医疗与服务机器人创新设计与制作比赛一等奖，医疗与服务机器人规定动作比赛二等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：通过遥控器可以控制小型智能机器人实现抓水杯或饮料瓶等物品并送至指定地点和在较大范围内打扫地面垃圾并利用机械手将较大垃圾抓起放入随车携带的垃圾箱内等功能的切换。 技术特点和优势等：通过单片机智能控制电机和机械手等的运动。在信息时代的今天，人们忙碌于工作、社交等各种活动和事务中，家庭的许多琐事越来越需要助手协助完成，家庭机器人的研究也正迎合了这一时代的需求。目前的家庭服务辅助器械一般都缺少智能化，而该作品将充分结合智能车辆和机械手的特征完成部分家庭工作。虽然现在人们还不能拥有一个全智能的机器人管家, 但至少可以把一个基本家庭服务机器人带回家。机器人面向实际应用方向发展有着重要的现实意义：世界正逐步走向老龄化社会，服务于家庭生活（特别是老年人）的智能型机器人的研发与产品化迫在眉睫，而这正是引导机器人研发走向的最可能切入点和社会最大需求点。随着开发研究的进一步开展和价格的大幅度下降，服务机器人将广泛进入医院、家庭、工地、办公室和体育娱乐场馆，直接与人类共处，为人类排忧解难。
同类课题研究水平概述
- 中国对服务机器人的研究起步较晚，但国家对此非常重视，1986年3月开始把研究、开发智能机器人的内容列入国家863高科技发展规划中。从1986年开始的20多年中，智能机器人主题在863的旗帜下，团结了近几千人的研究开发队伍，圆满完成各项任务，建成了一批高水平的研究开发基地，造就了一支跨世纪的研究开发队伍，为我国21世纪机器人技术的持续创新发展奠定了基础。我国服务机器人研究技术已跨入世界先进行列，但与日本、美国等国家的技术相比还是有差距的，我国科技工作者正在努力向前，热切地期盼着我们自己水平更高的、功能更强的服务型机器人与大家见面。 日本将机器人作为一个战略产业，给予了大力支持，而且日本根据目前机器人产业面临的问题，提出了加强机器人研究和推动机器人产业化的具体措施。日本发明出人形的个性机器人保姆“ar”以及由日本产业技术综合研究所（以下简称为产综研）智能系统研究部门仿人研究小组研制的美女机器人HRP-4C，以用户为中心的机器人开放架构（Centered Robot Open Architecture）开发而成，该架构采用产综研一直在研发的实时Linux、机器人使用的“RT（Robot Technology）中间件”、可进行机器人仿真的软件“OpenHRP3”、语音识别技术以及产综研开发的人形机器人“HRP系列”所采用的双足行走技术等。 韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业。韩国科学家成功研制出世界上最聪明的类人机器人“Android”，它集众多前沿科技在一身，包括实时数据传输、音像和力觉感应器、高速处理器等，通过它身上装备的音像及力觉感应器可以探测前方物体的运动，能够识别说话声，然后向服务器发送数据，服务器将数据处理后会下达指令给机器人，帮助它与人类以及周围环境进行互动。此外夏娃机器人2号”是韩国科学家最新研制的一款娱乐型机器人。 美国是机器人的发源地，尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强，如专治中风的机器人医生和新型助残机器人等。德国，法国和俄罗斯等国也强劲发展机器人技术。随着服务机器人技术不断发展和开发成本的不断下降，服务机器人将会走进千家万户，将成为人们生活、工作和学习上的好帮手，相信这一天将很快到来的。
