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家庭 服务 机器人 设计 CAD 图纸

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内容简介：

毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1. 论文（设计）题目及研究领域；2. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3. 本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2. 论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺， 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4. 开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5. 开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。1一、选题依据1.研究领域机械工程-机器人设计2. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值目前，我国老龄化人口加剧，许多孤巣老人无人照顾，家庭服务机器人的出现可缓解并有望解决这一问题。它能完成有利于人类健康的服务工作，另一方面现阶段全球各个国家大力发展自动或半自动的智能机器人项目，未来科技主要集中在这一方面。对服务机器人的研究将会提高我国在电子、机械、控制、通信等领域的基础科研能力培养一批科技人才，满足社会的科技需求，适合科学发展观，也会间接促进我国航空航天方面技术突破。服务机器人的开发和研究将会为中国许许多多处在疾病折磨中得病人带来福音，高科技的智能机器人代替人类完成更好的服务和技术方面的帮助.家庭服务机器人因其功能齐全、性能稳定、操作方便、技术更新快、能很好的满足日益增长的市场需求等特点而广受研发者和投资者的喜欢3. 目前研究的概况和发展趋势日本、美国是机器人研发实力最强的两个国家，日本在机器人生产、应用、主要零部件供给、研究等各方面都处于领先地位，美国机器人的特点在于依靠其先进的科技技术，在机器人种类发展方面更为全面，大多应用于工业，航天，和日常生活中。我国机器人发展较晚，目前我国基本上涵盖整个机器人产业链技术研究与产品开1发能力，服务机器人也初具规模。随着机器人科技技术的提高和市场需求的变化，家庭服务机器人将向更加智能，更加人性，更加广泛的方面发展，它将走进千家万户， 服务于每一个需要它的人，机器人的自主学习能力将会提高，机器人的自主性主要体现在机器人通过自主学习获取智能行为的能力。随着机器人的发展，机器人将不再是根据设定好的指令完成特定指令的机器，它可以通过自主学习获取新的行为能力，将会更加类人化。随着“人工智能”时代的到来，发达国家纷纷将服务机器人产业列为国家的发展战略。我国也陆续出台相关政策，将服务机器人作为未来优先发展的战略技术，重点攻克一批智能化高端装备，发展和培育一批产值超过 100 亿元的服务机器人核心企业。其中，公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核2心部件等四大任务是重中之重。在政策的大力支持下，我国服务机器人产业正在快速扩张。服务机器人在国内发展的阻力远远小于工业机器人。一方面是因为服务机器人是中国公司和国外公司差距较小的领域。这是由于服务机器人往往要针对特定市场进行开发，可以发挥中国本土公司与行业紧密结合的优势，从而在与国外竞争中占据优势地位；同时，国外服务机器人也属于新兴行业，目前比较大的服务机器人公司产业化历史也多在 5-10 年，大量公司仍处于前期研发阶段，这也在时间上客观给予中国公司缩小差距的机会。再者，服务机器人更靠近消费端，市场空间非常广阔。在人口老龄化的加剧以及劳动力成本的急剧上升等刚性因素的驱动下，服务机器人产业必将迎来大发展的春天。当下人口老龄化加剧和劳动力成本飙升，其他社会刚性需求增多， 在这样的背景驱动下，服务机器人的普及成为必然。另外，在此新兴行业，中国发展程度与外国差距较小，结合本土文化开发特色需求场景，可获取竞争优势。因此，服务机器人产业具有更大的机遇与空间，或将成为未来机器人制造业主力军，市场份额不可估量。二、论文（设计）研究的内容1. 重点解决的问题（1） 机器人整体结构（2） 机构运动动力及行走能力（3） 控制系统设计2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1） 进行相关资料查阅，挑选文献和外文文献，写开题报告（2） 参考资料进行整体结构设计选择合适的机构，并设计动力装置。（3） 依据所选结构，进行机构运动分析，进行参数计算并绘制机构图纸，（4） 最后进行系统控制设计，编写程序和调试。（5） 编写说明书，进行答辩，3. 本论文（设计）预期取得的成果（1） 家庭服务机器人的设计方案（2） 机构设计图纸一份（3） 说明书一份8三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；（1） 调查研究：对家庭服务机器人的目前发展概况及发展趋势进行调研（2） 设计参数：根据选择的机构进行运动分析，机械臂的计算，包括自由度计算， 对机器人的速度、位置等进行计算。利用 D-H 法对机械手进行位置正逆解，利用机器人速度雅可比对机器臂进行速度正逆解，利用拉格朗日法对机械手进行动力学分析，在此基础之上进行动力元件选型和机构参数优化，最后实现机构的可靠执行。（3） 文献资料法：参考相关文献与资料进行设计2. 论文（设计）进度计划1-2周对家庭服务机器人的相关资料进行调查研究，查阅相关文献。2-3周选文献，写开题报告。4 周进行开题报告答辩5 周选择一篇外文文献进行翻译6-10 周进行机构整体方案的设计，对机构各个参数进行计算，编写控制系统。11周编写说明书。12-14 周对设计方案进行检查、修改准备答辩。四、需要阅读的文献参考文献1 朱培培. 家庭服务机器人在室内非结构环境中的可行走区域识别研究D. 浙江：浙江大学,2014：1-68.2 李攀.家用服务机器人物品搜寻算法的研究与实现D. 湖北： 中南名族大学,2015： 1-50.3 吕联军.基于家庭服务机器人的定位方法研究D.吉林：吉林大学, 2013：1-724 梁荣健、张涛、王学千.家用服务机器人综术J.智慧健康, 2016(9):3-65 孔灵符、吴佩量.物联网机器人系统研究进展J .燕山大学学报 , 2013(5):471-4796 刘志峰.面向智能家居的服务机器人设计D.广西：广西科技大学 , 2015：1-747 邢艳.服务机器人交互设计研究与应用D. 沈阳： 沈阳工业大学, 2017：1-748 王俊卿.服务机器人竞争格局及未来发展趋势J .科技传播，2016(3):186-1889 张伟、蔡亚楠、杨伟名.基于任务规划的家庭仿真服务机器人的研究J.电脑知识与技术, 2016(2):188-19110 朱孝利.家庭服务机器人物体识别与抓取研究D .浙江：中国计量学院, 2013：1-8211 韩哲、贾宁.面向家庭的服务型机器人的设计与实现J .软件 2016 ,2010(2):17-2012 张博雅 .家庭服务机器人中文语音指令解析的研究D.河北： 燕山大学, 2015：1-6413 陈涛.多功能家庭服务机器人D.四川：西华大学, 2013：1-8214 Qianli Xu,Jamie S.L.Ng,Odelia Y.Tan,Zhiyong Huang.Needs and attitudes of Singaporeans towards home service robots:a multigenerational perspectiveJ. Agency for Science,Technology and Research,2015,14(4),477-486.15 Tae-jae Lee,Ryung-moon Jang,Dong-il Dancho. A novel method for estimating the heading angle for a home service robot using a forward-viewing mono-camera and motion sensorsJ. Seoul National University,2015,13(3),709-717.16 Ha Manh Do,Weihua Sheng,Meiqin Liu. Human-assisted sound event recognition for home service robotsJ. Robotics and Biomimetics, 2016,3(1),.文献综述随着社会老龄化的增高，人口结构老龄化以成为世界性难题，而科技的迅猛发展为这一问题有了最行之有效的解决方法。其中家庭服务机器人就起到了重要的作用， 智能机器人将逐步取代人工服务，创造更大的价值。通过阅读文献资料，各类家庭服务机器人有很多类型，有负责清扫室内环境的， 有健康治疗型机器人，有搬运机器人等等，种类很多，功能各不相同，但总体设计大致相同，主要由整体结构的设计，机构运动分析，控制系统设计这几个方面，研究领域有很多种类，有基于以家庭服务机器人为研究主体,以家庭室内非结构环境为研究条件,对其可行走区域进行识别研究。也有着力于实现在简易的家居空间里,智能服务机器人AS-UIII 在设计好的程序下自行完成物品搜寻的任务并自行的避开障碍物的功能的研究。在世界信息化的浪潮下服务机器人作为家庭自动化和智能化的重要组成部分， 对其进行研究是有必要有意义的，服务机器人成为当今世界研究的热点，对于文献 4 的阅读，目前对于服务机器人控制平台的研究大都还处于 pc 平台，智能时代与体验性经济到来,使服务机器人交互设计成为研究热点，在人机交互与合作的过程中,服务机器人更需要具备仿人的情感、思维与行为,以满足社会服务需求。国内服务机器人交互编程人员、UI 设计师、用户之间交流缺失,逻辑思维相差甚远,使得国内服务机器人交互设计欠缺,用户体验不良,服务机器人产品交互领域和设计框架模型方面的研 究与国际尚有差距。机器人技术经过半个世纪的发展,已成为现今社会中成为不可替代的组成部分。传统工业机器人成为了提高生产效率、降低人力成本的智能化工具, 而随着全球人口老龄化加重、劳动力成本飙升等社会问题,服务机器人已越来越受到国内外学术、产业界的高度重视。目前,主导全球研发机器人技术的国家主要有美国、德国、日本、韩国、中国,我国与发达国家相比差距仍旧巨大。由于日、韩两国在服务机器人领域与中国起步相对同期,是最有借鉴意义的机器人强国。人们对机器人的需求不再满足于示教及娱乐的功能,如何让机器人更加自主、智能化的提供日常服务成为研究热点。智能空间技术为解决传统机器人自身局限提供新思路。服务机器人智能空间是一个异构、动态、复杂的计算环境,其中涉及的信息种类多、规模大,如何将智能空间中的各种信息有效组织,实现信息的共享和融合,为机器人服务提供环境感知、服务决策的有利支持成为一个重要研究内容。家庭服务机器人的出现有效的增强了人们的生活水平，科技水平显著提高虽然现在正处于研发阶段，但我相信不久的将来家庭服务机器人将会走进千家万户。目前，机器人除了依靠传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、触觉、声觉等多种传感器的融合技术已经开始成熟应用于机器人之中，加之元器件的高度集中，体积的急剧缩小。这些因素导致服务型机器人的流行，机器人使用这些集成的传感器去感受用户的需求，去适应、学习周边的家庭环境。用户通过使用这种机器人把用户从繁重的家务劳动中解放出来，而在家庭劳动需求中，卫生扫除占据 70%以上。因此很多商家将机器人的服务视角放到打扫机器人身上，但是由于开发时间短、市场需求量大、造价高、有安全隐患等因素，导致以打扫为主的服务型机器人有很大的市场空间和市场潜力。而目前市场上的打扫机器人，底盘操作的噪音较大，若使用普通的遥控器，容易丢失，而且充电麻烦，浪费电池。机器人大致经历了三个成长阶段：第一代机器人为“示教-再现”方式工作的机器人，其特征是机器人能够按照事先教给它们的程序进行重复工作；第二代机器人是能获取简单信息，通过计算机处理、分析并进行有限推理，表现出低级智能的感觉装置；第三代机器人是不仅具备了感觉能力，而且还具有独立判断、记忆、推理、决策、完成复杂动作的智能机器人，能够有效地适应变化的环境，具有很强的自适应、学习和自治。近年来，越来越多的国家或地区开始加大投入对机器人产品的研发，特别是一些国家已经将机器人的发展作为国家战略来重视，促使一些科研院所或高新技术企业投入巨大资本，进行机器人新产品的开发测试。机器人不仅在种类上分类繁多，也不断的开拓者新的应用领域，同时对应的机器人产品的性能也越来越智能化，将对社会经济和生产力的发展产生更加深远的影响。为了使家庭服务机器人准确高效地执行用户指令,从而更好地为人服务,本文在综合分析国内外研究现状的基础上,针对家庭服务机器人中文语音指令的特殊性,对机器人自然语言理解和任务规划两设计部分进行了深入的研究。首先,对本课题所采用的结巴中文分词和回答集编程相关知识进行了总结概述。分析了结巴中文分词算法、关键词提取算法,以及回答集编程的语法、语义和其求解器。其次,提出了家庭服务机器人中文语音指令解析的系统框架。同时,针对家庭服务机器人的中文语音指令的文本信息进行了预处理。自然语言理解关键是使机器人能够准确理解用户所给予的任务信息,结合结巴中文分词技术对文本信息进行分词处理,提取出关键字词,通过分析得出任务信息的表层信息和深层信息,最终转换成谓词集格式。再次,针对家庭服务机器人的任务规划进行了探讨。任务规划的关键是使机器人能够更快、更准确地完成用户给予的任务信息。基于回答集编程对任务信息进行任务规划,对于多物品选择问题以及物品确定问题设计了场景解析策略,通过任务规划与行为规划之间的协议最终转换。针对未来家庭服务机器人的巨大需求,结合国内家庭服务机器人的发展现状, 对家庭服务机器人的标准和工具进行了一些探讨。在国际服务机器人标准不断更新的情况下,中国仍然缺乏相关的标准。国内服务机器人企业需要积极遵循相关标准,寻找尚未被国外机器人巨头占领的细分市场,借力开放的机器人开发平台,努力寻找自己的机会。 “感知”智能时代推动人工智