家政服务机器人论文

1950年，伊萨克·阿西莫夫写了《我是机器人（I，Robot）》这本科幻经典小说，如今，经过60多年的发展，机器人已经很普遍的应用于工业生产，现在正向我们的日常生活“入侵”，即家政服务机器人正高速发展中，下面我们来看看它的发展现状及后期发展。

一、国内的状况

我国的机器人技术发展最先进的地区在东南部沿海

1、多功能家用手杖式购物车

一种能根据家庭人员需要，变换车体形状，达到家庭常用多种用途的一种新型家用多功能购物车。由手杖式主杆与车底架、翻转座椅、半圆围栏、合页式车底板连接组合而成，可提供购物车、童车、行李车、小拖车、助力支撑活动手杖、休闲座椅多种功能，能折叠、易存放、占用空间小。

手杖式多功能家用购物车（改进型）特点:1.全车采用不锈钢制作，造型精巧、美观.2.功能齐全，适用性强，家庭成员都能使用.3.能根据实际情况改变该车形状，一车多用.功能:1.平时购物——将所购物品（塑料袋）挂在车钩上就行，免去勒手、负重之苦，双手得到解放.2.购大型物品——放下支撑杆（可调节），就变成一辆四轮小拖车.购整袋米、整箱油等大件物品非常轻松.3.特制座椅——购物途中休息，或外出出旅行出差、钓鱼时，特制不锈钢小座椅，安全、舒适给您带来极大的方便.4.小童车——外出散步、购物如果带了小孩（两岁以上），该车既是一辆小童车，所带物品挂在挂钩上即可，带小孩、购物两不误.5.活动手杖——平时老人出去散步时，将手的重心转移到手杖上，即起到活动手杖的作用，一改传统手杖使用方式，轻松伴你

行.6.折叠——能折叠、易存放、占用空间小.收藏、乘车非常方便.7.安全装置——转向挂钩、安全插销、稳固定位栓，确保放心使用.8.该发明曾参加安徽卫视金行动栏目,并入选年度10大推广项目.湖南卫视、湖南经视、湖南公共、四川卫视等多家媒体作过报道.

2、移动式智能服务机器人

可以帮忙照顾老人，来自哈尔滨工业大学和华南理工大学的研究者，分别设计出“智能服务机器人”和“家政服务机器人”，它们是最适合做保姆的机器人人选。

移动式智能服务机器人可在一定范围内全方位自主移动，能自动绕开障碍，能使用多关节机器手臂灵巧完成布置的家庭作业（当然不是替想偷懒的小朋友做功课），还能通过可视化图形编程方式，任意设定机器人自主移动路径和服务功能，以及通过语音识别控制方式或远程遥控方式，让机器人随您的指令移动、转向、后退。对家庭而言，护理和照顾老人，是它目前最擅长的功课。

家政服务机器人似乎是个多面手，设计者赋予了它十项全能，包括：防盗监测、安全检查、患者监视、儿童教育、家电控制、家庭娱乐、物品搬运、报时催醒、电话接听、清洁卫生等。更不可思议的是，按照工作环境不同，家政服务机器人可以利用诸多传感器获取、识别和理解情景，自律地导航（像人一样思考和判断先做什么、后做什么）。据介绍，家政服务机器人拥有良好的学习及适应能力，所具有的毫米级精度，使它不仅身手敏捷，而且可实时对变化中的环境情景作出准确判断和反应。

3、智能割草机器人

由上海大学研制的“智能割草机器人”具有自动行走和防止碰撞的功能。如

果它肚子“饿”了，还能自动返回“觅食”，不会“撒娇”等你抱它回家充电。据研究者介绍，它具备安全检测和电池电量检测，拥有一定爬坡能力，干活时无需人指手画脚，遇到下雨还能自动躲避，是家庭庭院或公共绿地草坪修剪维护的好手。

4、清洁安保智能机器人

据悉哈尔滨工业大学将批量生产家政机器人，这些机器人通过视觉系统，可使用随机打扫程序在无人条件下进行房间打扫，它可以判断地面类型，记住行程路线，通过识别声音、图像及监视功能，帮助看家护院，当家里发生失火、漏水等意外情况时，机器人会通过自己身上的通讯设备和在外面的主人进行沟通，第一时间报告家里的情况。

二、国外的状况

日本、美国和德国的机器人技术发展在世界领先

1999年，索尼（Sony）推出机器狗爱宝（Aibo），首批投放日本市场的3000只小狗在20分钟之内被抢购一空。索尼还推出了QRIO，它是一个“娱乐”机器人原型，会走路唱歌挥手，还会踢球。

日本松下电器公司的科研人员近日宣布，该公司已研制出一种能帮助人们提重物的机器人。这是松下电器计划推出的系列家政服务机器人的第1代产品的实验品。按计划以后还将继续推出能够布置餐桌和洗碗的家政机器人。鉴于日本人老龄化速度加快，科研人员对此类家政服务机器人的销路持乐观的态度。

日本的技术主要体现在这样几点：1.制作水平高，材料强度好，机械装备的选型多样，元器件的质量非常高，可以说世界一流。2.通信功能强。3.自动控制功能强，算法灵活，这样能在不同局势中进行自我判断。

德国很快推出一款家政服务机器人，能够搬运沉重、肮脏的物体，减轻单调乏味令人讨厌的家庭琐事。这款新一代家政服务机器人被命名为“Care-O-bot? 3”。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。但是这款机器人如何知道在什么地方进行服务工作？以及怎样做才能使它不会用手臂意外地对人体构成伤害呢？科学家们在机器人上安装的众多传感器可以实现以上要求。立体视觉色彩摄像仪、激光扫描仪、3D摄像仪能够确保家政机器人能够实时地将周围环境以三维视觉形式呈现。如果某个人进入它的手臂半径范围内，它将会停止下来，避免与某人发生碰撞。此外，它还能以任何方位移动。

IPA此项家政和私人服务机器人设计团队负责人伯吉特·格拉夫说，“通过四个独立操纵控制车轮，可以实现全方位操控平台。它可以在室内安全通过一些狭窄的区域。”据悉，这款家政服务机器人只有一只手臂，这个高灵活手臂具有7种自由灵活程度，机械手上有三个手指可以使其能够拿起瓶子、杯子和类似的物体，还能进行机械操作。在机器人身上安装的压力传感器可以避免它用力攥握过度。该机器人的手臂和手指钳夹装置是由德国雄克公司提供。

在机器人前端装配着一个盘子，它可以将客人需要的咖啡放在这个盘子中。一个整合在盘子上的触摸屏可以进行辅助性控制，同时该机器人也可以直接通过语音命令控制。格拉夫解释称，不同于之前的机器人设计，这款机器人还能识别和响应一些手势。大量的家政服务清单存储在机器人的数据库内，比如：茶杯长得什么样，在厨房什么地方可以找到它。

它还能够识别一些新的物体，人们将一个未接触过的物体放在机器人手中，它可以获得该物体的三维结构信息，进而实现下一步对该物体的分辨。然而，这款机器人看上去并不像人类。IPA该机器人项目经理克里斯多弗·帕里特兹说，“在我们进行Care-O-bot? 3设计时，有意识地脱离了现有的仿生家政机器人外型设计。”

美国：研究“感知成长”机器人的项目负责人洛拉•卡纳梅罗接受采访时说，“这款机器人主要表现出的是举止行为和接触性反馈，人们通过正面接触，它便能进一步强化触觉反馈和情绪反馈，比如：人们亲切和蔼的话语、细致的行为，在其承受范围内帮助机器人做某事。”

“感知成长”机器人研制时间3年，这是“第六框架计划”的一部分，来自6个国家的25位科学家参与了这项研究项目，他们作为论证观点建造了机器人模型。

其中研究人员设计的一种机器人原型非常像幼小的熊，它需要寻找一种母爱，当它跟随着你，就像小熊紧紧地跟随着母熊一样，机器人的面部也能够表达出不同的“情绪”。这种机器人能够更适配人类情绪特征，形成情感共鸣，它们将更容易被人们所接受，并有朝一日服务人类。

卡纳梅罗指出，当包括机器人在内的机械装置成为社会的一部分时，人们将需要适应人们行为举止的机器人。比如：帮助患者、年老者、孤独症患者或居家无法外出的人们，机器人可以充当家庭助手提供许多援助性服务，或者仅仅出于娱乐目的。

与前几年科幻电影《我是机器人》中的智能机器人相比，感知成长机器人的技术要稍逊一筹，目前这种机器人在情绪仿真性表现反馈方面仍有待于提高，但其内置软件系统已是机器人制造领域较大的一项突破。

三、缺陷

经过多年的发展，机器人不再是制造业的专项名词。随着技术的发展和社会

的需求，目前各种功能的服务机器人相继出现，有能照料老人的家政机器人、陪伴孩子学习的书童机器人、能够做饭的厨师机器人等。

然而，相比能上天、入地、下海、替人类干“苦差事”的工业机器人，这些智

能服务机器人目前在现实生活中的应用仍然很少，普通老百姓“可望而不可即”。

是什么让服务机器人“可望而不可即”？

中国科学院自动化研究所工作人员刘益群说，智能服务机器人目前在日本等

“机器人王国”都还没有实现产业化，在我国的应用范围就更小了，只在一些科技馆、展厅和部分高级餐厅使用。在本届工博会上展出的卡通智能服务机器人，成本就要20多万元，市场售价为30万元以上，单单机器人外壳成本就要2万元。“成本难以降低，无法量产，目前更多是处于技术研究、提高以及展示的阶段，离进入寻常百姓家还有一定的距离。”刘益群说。

专家表示，智能机器人在研发阶段往往需要投入巨大的科研经费，再加上机器人本身的各种新型设备，导致最终产品的价格居高不下，普通百姓难以接受，因而难以成功打入大众市场。一直以来，由于过分重视技术而忽略消费者的需求和支付能力，服务型机器人难以商业化，只能沦为消费者眼里在展览馆中陈列的神奇产品。尽管形形色色的智能服务机器人不断被研发出来，但我国至今几乎还没有成功实现市场化的产品。

刘益群认为，“服务型机器人的商业化还有很漫长的路要走，消费者还不能承受为机器人付出高昂的费用，工程师们不应只是闷在实验室里研究机器人技术，还要看看人们的需求和消费者的承受能力。”

我们真的还要等30年吗？

机器人要走进中国普通家庭还需要多少时间呢？“不会太久，10年。”北京科技大学机械学院副院长机器人专家郗安民教授说，“最先会开发出能帮助残疾人的机器人，清洁机器人，家政服务型机器人。这些机器人全身装设超声波、各种传感器及保护装置，通过这些设备，机器人自己可以在房间内测定距离、识别障碍物，以致在移动活动中不会碰撞到家具和人。”

目前，一台智能化程度不高的清扫用的家政机器人的成本在2000元至3000元左右，而加入了看家护院功能后其价格在1万元左右。其最终市场销售价格应与高端电子产品差不多。 泼冷水：人形机器人发展有两大障碍 “对于目前真正的„人形„机器人，“郗安民教授说，“ 存在两个较大的瓶颈问题：一个是机器人制作的材料制约，一个人形机器人的重心如何调整。”

目前大部分机器人都是刚性结构，对机器人的运动产生很多制约，机器人要实现像人一样的柔性结构，就需要特种材料，就目前来说，这是一个很大的限制。 另外，实现人形机器人双腿行走也是一个难题。双腿行走中机器人的重心一直在不断改变，很容易摔倒，机器人不会像人一样能迅速反应，因为中央处理系统需要一定时间进行反馈。

四、后期发展及预测

家政服务机器人现在仍然存在许多的局限，要突破这些障碍，必须在以下几个方面做出创新：

1传感器 需从以下两个方面进步

1.1改进原有传感器的性能：最突出的是视觉传感器，要求能更高的分辨率，更快的处理速度，这要求了图形识别技术进一步发展。

1.2开发新型传感器，比如嗅觉传感，对于家庭保安机器人是一个突破的进展，拥有了这个，机器人可以通过分辨不同的气味来做出不同的反应，可以像狗一样能闻出陌生人的气味。这样可以减少机器人的移动，不必不停的巡逻，节约能源。不过这个要与化学有很多的交叉，及生物技术，我们对嗅觉的研究还不完善。

2材料 也有三个主要方向

2.1高性能的材料：密度小强度高的材料，可以减轻移动机器人的重量，使得动作更灵活。

2.2功能材料 比如压电材料，这个领域还有很大的发展空间，我相信还会出现更多的不同功能的材料。压电材料可以代替机械结构直接实现功能，日本的服务机器人已经使用了压电材料做面部的“肌肉”，控制面部表情，只要通电就能实现不同的肌肉收缩。

2.3高分子/纳米材料 这样极端的分子，都有独特的性质，在机器人领域大有用武之地。

3结构：结构分为刚性和柔性结构

3.1刚性 刚性结构对于不必移动的机器人是很非常有用的，它的价格也相对会更便宜，对以后服务机器人的普及有重大意义。

3.2柔性 移动的机器人重心时刻在变化，稳定性要着重考虑，这要求了重

心的可改变自适应结构呼之欲出，即结构的自稳定能力，现有的不倒翁可以拿来借鉴。但还必须开发新的结构系统，才能适应更高的要求。

4功能 向多功能发展，现在已经证明单一的功能是不适合社会要求的，功能的复合也提高资源的利用率。

5速度 向高速方向发展，处理器、控制器、驱动执行的速度被要求更高，现在的大多都动作缓慢，有些紧急状况不可使用。另外又要考虑动作的精度，这两者是矛盾的，如何更好的解决这个矛盾，需要新思路、新方法。

6智能 向高智能发展，与人自由交流，可以与人做朋友，而让人感觉不到是机器人，并且要有强于人的功能，像动画片中的机器猫那样就更好了，能作人随时的帮助。

机器人是众学科综合的产物，是人类集体智慧的结晶，是人类最伟大的发明。但它还有很长的路要走，它必然会慢慢的接近人类的智能，但它不会超过人类本身，因为被造的不能超过创造者。若有人幻想有一天机器人会代替人，只能是空想。

机 器 人 技 术 基 础

论文题目：当前家政服务机器人的发展状况

姓名： 班级：08机电 学号：0822405038