服务机器人开发，如何实现服务机器人的运算与控制.doc

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1、服务机器人开发,如何实现服务机器人的运算与控制服务机器人开发,如何实现服务机器人的运算与控制　　20世纪以来随着电子技术的不断发展，以及人类对于自身的不断了解，机器人的研究也在不断的深入。现阶段能做出外表接近人类的机器人，走路接近人类的机器人……但这些都属于很前沿的领域，研究门槛高，实际的商业用途不是很广，所以大多还停留在样品阶段，走进市场的很少。随着互联网和智能手机的大潮，嵌入式处理器正在完成以前台式处理器做不到的事情，于是乎机器人现阶段又被重新定义。在现在的消费领域，某些配备智能处理器和具有互联网功能的产品也被成为了机器人，下面列举一些成熟产品的例子：　　下图是两款国内厂家生产的机器人

2、的产品，属于生活工具的类别，一般放置在家中，无法自行移动，采用嵌入式处理器，带有摄像头、无线网络模块、显示模块，可以连接手机，通过手机APP端对机器人进行相关设置，同时机器人摄像头采集到的图像也能实时传给手机，也可以和手机进行语音对讲。机器人也带有语音识别模块，如可以向它询问“明天天气如何”，他会从网络获取天气信息然后回答你。这些放置在家中的机器人也可以实现安全监测的功能，通过手机实时查看家中的监控影像是一点，也可以适配各种传感器，比如贴在门窗后面的加速度传感器，当门窗被动作时传感器给机器人发出信号，机器人随即通过设定的方式进行报警。　　　　　下图是两款国外生产的机器人，最主要的特点是可以

3、运动，属于智能玩具的范畴。它们都是可以连接智能手机，通过手机对机器人进行设置，然后把手机当做机器人的操作杆，操作机器人做出各种运动，达到娱乐的目的，机器上装有摄像头，也可以在手机上同步看到机器人摄像头拍摄到的视频画面。在玩法也有一些创新，如左边的机器人在星战电影里有原形，用手机的摄像头对准该机器人，通过手机端的AR技术，在手机屏幕里可以给机器人加上各种效果，增加娱乐性。　　　　还有一些具有特殊用途的机器人，比如扫地机器人，根据内部的路径算法清洁地面，同时能自动避开障碍物，快没电的时候能自动返回充电桩充电。　　以后服务机器人的趋势会是以上列举的这些机器人的集大成者，即在软件智能和机械运动上不

4、断发展。软件智能方面通过高性能的嵌入式处理器实现视频处理、网络连接和语音识别等技术。机械运动方面先搭配单片机和步进电机通过轮子的滚动实现移动，通过机械零件的增加和算法的改进，逐渐实现动物甚至人体的肢体行走。下面的框图列出了实现这样的一个机器人需要采用的可能的技术：　　　　高性能嵌入式处理器上运行着机器人的核心系统。摄像头采集视频图像，会对图像中的事物进行一些简单的判别，比如识别人脸，对静态事物的图像采集也能让机器人辨别障碍物，或者计算出静态事物的大致几何图形甚至尺寸，对动态事物的图像采集，机器人可以计算出动态事物的运动轨迹甚至速度。4G和WIFI&BT模块属于无线通信模块，有了无线通信机器

5、人才能得到自身之外的更多信号，也可将自身的信息传达给别人。语音识别模块能让机器人识别声音，显示&触摸屏只是机器人与外界交互的一种方式，GPS模块能让机器人知道自己的位置信息，存储模块除了存储机器人的系统和各类软件外，也让机器人有了记忆功能，前面讲的摄像头采集视频图像并计算，计算的结果可以存储在存储模块中，当遇到类似的计算的时候就可以判别事物，同时通过网络模块可以将这类信息传递出去分享给更多的机器人。单片机管理着机器人各类基础的模块，步进电机控制机器人的运动，各类传感器让机器人有了感知外界环境的能力。红外模块可以实现对一些外部电器的操控，电池和电池管理模块给整个机器人的运转提供能量。　　硬件

6、结构是实现服务机器人运算和控制的基础，在高性能嵌入式处理器上运行的操作系统，进行着服务机器人具体的运算和控制，相当于机器人的灵魂，目前主流的三大机器人操作系统有Ubuntu，Android和ROS，Android软件平台使用较广泛，ROS为专用的机器人的软件平台。要实现对服务机器人的运算和控制，软件平台需要解决以下这些问题：　　1，分布式计算现代机器人系统往往需要多个计算机同时运行多个进程，当多个机器人需要协同完成一个任务时，往往需要互相通信来支撑任务的完成；　　用户通常通过台式机、笔记本或者移动设备发送指令控制机器人，这种人机交互接口可以认为是机器人软件的一部分。　　2，软件复用随着机器

7、人研究的快速推进，诞生了一批应对导航、路径规划、建图等通用任务的算法。当然，任何一个算法实用的前提是其能够应用于新的领域，且不必重复实现。　　3，快速测试为机器人开发软件比其他软件开发更具挑战性，主要是因为调试准备时间长，且调试过程复杂。况且，因为硬件维修、经费有限等因素，不一定随时有机器人可供使用。　　ROS作为机器人专用的软件平台，可在ARM搭配Ubuntu的环境下运行，对服务机器人的运算和控制有着很多优化和实用性，