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玩具搜集机器人本体设计含6张CAD图,玩具,搜集,机器人,本体,设计,CAD
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玩具搜集机器人本体设计文献综述一、摘要随着居民消费结构的持续升级，以及智慧城市、智慧家庭战略的不断推进，以智能服务机器人为代表的智能服务产品对提高生活品质、促进生活方式智慧化的作用日益凸显。一方面，生活节奏的加快使得年轻人没有更多的时间来做家务，希望用智能化的方式解放双手 ；另一方面老龄化越来越严重，有更多的老人需要照料陪伴 ；在寓教于乐和健康方面，家庭服务机器人也发挥着重要作用。关键词：服务机器人；智慧家庭；人工智能二、引言机器人学的进步与应用是二世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中，机器人学已取得了最伟大的成功。进入二十一世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾,社会保障和服务的需求也更加紧迫，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业,使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来2。本文对服务机器人技术的研究现状和应用及其未来发展进行了综述。三、国内外研究现状（一）服务机器人的定义服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，到日前为止尚没有一个严格的定义，不同国家对服务机器人的认识不同。国际机器人联合会经过儿年的搜集整理,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3，即除了手术机器人、诊断机器人、护理机器人、康复机器人等医用机器人外，也包括各种家用机器人、娱乐机器人、体育机器人、玩具机器人、导游机器人、保安机器人、排险机器人、清洁机器人、秘书机器人、建筑机器人、邮拾和送信机器人以及加油机器人等。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。（二）国外发展现状在核心零部件方面，美国、德国和日本拥有高精度电机、驱动器、减速机、一体化关节等部件的生产厂商，并占有绝对的市场份额。在深度相机、3D 激光传感器、惯性传感器等新一代服务机器人和无人系统中所需的重要传感器技术都由美欧的企业掌握。在服务机器人软件领域，美国掌握着核心技术，拥有机器人操作系统 ROS，配备仿真平台，成为服务机器人界开发的事实标准，并演化生成军事版、农业版、移动机器人版等衍生版。美国在机器人基础软件领域领先全球。德国深度参与机器人操作系统的开发和应用，提供完善的技术咨询和技术支持。除此以外，欧洲还有 ORCS 和 YARP两个完善的开源机器人软件系统。日本也发布了通用化的机器人开发中间件和仿真的软件，用于各类机器人的开发，以解决机器人部件间的兼容性问题。在机器人认知能力建设方面，需要大数据量、规范化的数据集支撑。美国目前是全世界收集智能认知所需数据最全的国家，覆盖生活中的常见的物体和场景。IBM Watson 提供数据平台，实现自动建立结构化和非结构化数据模型。美国还具有各种语音、语义、人脸等数据集用于认知训练。英国具有大量的医疗健康数据集，可为个人 / 家庭、医疗康复服务机器人提供认知训练与学习提供服务。在定位和导航方面，美国在全局定位和局部定位方面都具有很雄厚的技术积累，如UWB 技术、v SLAM、3D 激光定位等技术。英法两国在机器人定位导航、运动控制、行为规划等共性关键技术上具有较大的优势，为世界国际市场提供特定的解决方案和软件。英国建立新一代窄通道数据传输 MQTT，可实现异构数据传输，用于机器人状态监控和远程控制。1.1日本日本是最早进行家用服务机器人研发的国家之一，并制定了一系列推动家用服务机器人产业化发展的政策。日本在上世纪 80 年代就将“研发能在生活中与人类进行友好交互的机器人”作为具有重要社会意义的课题写入国家层面的发展规划当中6。其经济产业省为家用服务机器人科技发展做了详尽的战略规划，计划以仿人娱乐机器人为突破口，采用模块化和标准化道路，推进家用服务机器人的产业化。仿生、拟人，是日本家用服务机器人发展的一大特色。1999 年 Sony 公司推出会走、会判断环境、会与人交流的机器宠物狗爱宝。2007 年，东京早稻田大学与 20 多个公司合作、花费十几年研制成功仿人机器人“Twendy-One”，如图 1 所示。“Twendy-One”极其灵巧，能实现从烤箱取面包，端盘子等操作。日本东京大学和丰田汽车公司等机构联合开发出家务帮手机器人“AR”（Assistant Robot），如图 2 所示。AR 接近人类体型，能根据褶皱区分衣物，会使用洗衣机、送餐、拖地，能帮助减轻家务负担。2014 年，日本软银集团和法国 Aldebaran Robotics 联合推出全球首款配备情感识别功能的机器人 Pepper，如图 3 所示。Pepper 配备了语音识别技术以及基于表情和声调的情绪识别技术，并可以通过灵活的肢体语言可与 人 进 行 交 流。 2015 年 6 月 -8 月，Pepper 正式面向普通顾客发售。1.2美国美国家用服务机器人发展起步早，是在服务机器人产业化方面做得最好的国家。美国把家用服务机器人定位为 解决老龄化、医保等重大社会问题的突破口，认为家用服务机器人将渗透到我们的生活当中，深刻改变人类社会的形态。专用化、产业化是美国家用服务机器人发展的一大特色。2002 年，i Robot 公司推出了家用清洁机器人 Roomba，如图 4 所示。Roo mba 虽然功能单一，但是其以相对低廉的价格提供了相当实用的功能，实现了成本与功能之间一个较好的平衡，因此赢得了消费者的喜爱：至 2014 年 Roomba 系列产品的销售量已经超过了 1000 万台。 图 5 所 示 的 ROVIO是 由 美 国 WOW-WEE 公司开发的一款安保机器人。ROVIO 有两项基本功能：通过内置摄像机观看机器人周围环境并进行互动；通过 Wifi 控制对 ROVIO 进行远程遥控。建立统一标准、推进家用服务机器人设计生产的模块化和平台统一化将有利于家用服务机器人的产业化发展。一些反应敏捷的 IT 巨头看到了蕴含的巨大商机，如微软和谷歌公司凭借各自在IT 技术上的雄厚实力，分别推出了机器人操作系统 Robotics Studio 和 ROS，并占据了相当高的市场份额。1.3韩国韩国把智慧型服务机器人产业定位为 21 世纪推动国家经济快速增长的十大引擎产业之一，把智慧型服务型的机器人产业作为“839”战略计划重要组成部分，希望通过开创新市场实现成为世界三大机器人强国目标。2009 年韩国知识经济部发布了服务型机器人产业发展战略，计划通过该战略让韩国机器人在世界机器人市场占有率从 2009 年的 10% 跃升到 2018 年的 20%。韩国机器人发展突出了服务机器人与网络相结合。2004 年，韩国 SK 电信推出保安机器人Mostitech，如图 6 所示。该机器人能够在家庭的房间里走动，如果检测到失火、煤气泄露或者有不速之客进入家中等紧急情况，机器人会拍下室内照片并把相关信息发送到指定的手机用户，收到信息的用户还可以通过手机和互联网命令机器人对可疑的情况或者人进行调查。韩国 Yujin Robotics 公司推出 i Robi7机器人，如图 7 所示。当家长外出时，通过跟网络连接 i Robi，家长可以借助机器人上摄像头监看孩子们的活动，还可以通过显示屏跟孩子们进行交流。另外，i Robi 还会念书和唱歌，因此也是教育孩子的新媒介。（三）国内研究现状我国在服务机器人领域的研发与日本、美国等国家相比起步较晚，虽然我国在上世纪90年代中后期就已经开始了服务机器人相关技术的研究，但是我国服务机器人市场从2005年前后才开始初具规模。目前，我国开发和销售的服务机器人主要有医疗机器人、智能轮椅机器人、教育、娱乐机器人、清洁机器人、安保机器人等。1995年清华大学开发了一个7自由度移动式护理机器人，以高位截瘫人员作为护理对象，目标是在无人看护的情况下替患者完成取药、送水、翻书等工作。近年来，在国家863计划的支持下，我国在服务机器人研究和产品研发方面已开展了大量工作，并取得了一定的成绩，如哈尔滨工业大学研制的导游机器人、迎宾机器人、清扫机器人等；华南理工大学研制的机器人护理床；中国科学院自动化研究所研制的商用娱乐机器人（如图13）等。香港城市大学智能设计、自动化及制造研究中心的自动导航车和服务机器人。中国科学院沈阳自动化研究所的AGV和防爆机器人。中国科学院自动化所自行设计、制造的全方位移动式机器人视觉导航系统。四、结论和建议（一）结论近 20 年来，家庭服务机器人的专利申请量呈现爆发式增长，相关技术越来越受到国家和市场的重视。另外，日本、韩国和美国等国家和其所有的主要财团在家庭服务机器人领域的专利申请中占据领导地位。在该领域的未来发展上占据先天性优势。（二）建议通过分析发现，中国国内家庭机器人的发展要追赶世界先进水平，达到或超过先进水平。必须加强科技创新，有效提高相关专利的申请量，打破发达国家的垄断。另外，要通过政策引导，加强和培育本土市场巨头，来引领该领域的科技创新。参考文献1 桂圆圆.家庭服务机器人发展现状、专利分析及发展趋势J.科技风，2018-08-062 宋章军.服务机器人的研究现状与发展趋势J.集成技术，2012-09-153 梁荣健,张涛,王学谦.家用服务机器人综述J.2016-02-204 徐国华,谭民.移动机器人的发展现状及其趋势J.机器人技术与应用，2001-05-30.5 王田苗，陶永，陈阳.服务机器人技术研究现状与发展趋势.中国科学;信息科学,2012-09-20,1049-1066.6 赵爽,吴蒙，陈文龙.国内外家庭服务机器人标准研究团.家电科技，2014 (1)7 熊光明，赵涛，龚建伟,等.服务机器人发展综述及若十问题探讨J.机床与液压，2007(3): 212-215.8 沈应龙.国际服务机器人产业的趋势与未来团.世界科学，2014, 8: 009.9服务机器人科技发展“十二五”专项规
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