基本信息
- 項目名稱：
- 家庭服務機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 我國正逐步走向老齡化社會，人口老齡化所帶來的問題日益凸顯。本作品即基于我國的現狀，制作了應用于家庭生活的服務機器人。本服務機器人采用89C52單片機編程，使其具有一定的智能性，能按照內部程序的設定完成以下功能：抓取水杯并送至指定地點；清掃地面垃圾并放入小車自帶的垃圾桶內；實現簡單的語言問候及特定的語言提醒。
- 詳細介紹：
- 家庭服務機器人作為先進制造業(yè)自動化領域的一個重大方向和專題，是目前國內外研究的熱點。家庭服務機器人系統主要包括運動控制單元、導航與定位單元、傳感器單元、智能監(jiān)控單元和人機交互單元。 我國是人口大國，近年來，我國人口老齡化的問題越來越明顯。照顧老年人的日常生活，減少社會對護理人員的需求，是迫切需要解決的問題。若能將服務機器人（包括清潔機器人、康復機器人、護理機器人、家用機器人、消防機器人等）大規(guī)模應用于生活中，將大大緩解社會對護理人員的需求。因此，有必要加強對服務機器人的研究與開發(fā)。本作品即是針對上述問題而設計制作的能應用于家庭的智能服務機器人。 本作品以80C52單片機系統為核心，將循跡模塊、機械手模塊、紅外蔽障模塊等功能模塊集合于一體，采用PWM、PID等控制思想進行編程，實現服務機器人的各項功能。整個系統設計簡單易行，運行穩(wěn)定可靠，具有一定的實用性。 作品車上裝載有一個與人手相似的機械手，通過對控制器的C語言編程，能夠控制它靈活地進行掃地，端水等服務項目，同時還能夠實現簡單的問候以及特定的語言提醒。 加大對機器人科學的基礎研究，加強對機器人核心技術的攻關，培育機器人產業(yè)市場，不僅能夠帶動機器人技術本身的發(fā)展，同時也必將引領其他相關高新技術的發(fā)展和壯大，對國家發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)有極大的推動作用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 為解決人口老齡化等帶來的重大社會服務問題以及我國對服務機器人不斷增長的需求，需研發(fā)出高性價比的家庭服務機器人，其對家庭娛樂，家庭服務和助老/助殘等具有重大意義。機器人技術的發(fā)展勢在必行，21世紀機器人將成為人類密切的伙伴，成為人類生活不可缺少的一部分，家家都將擁有機器人。機器人技術進軍家庭領域不是偶然、孤立的，它的發(fā)展與電子技術、智能技術、通信技術等多學科的發(fā)展息息相關。這些高新技術的快速發(fā)展，使得在家庭領域研究機器人技術的使用成為了可能。目前的家庭服務輔助器械一般都缺少智能化，而該作品將充分結合智能車輛和機械手的特征完成部分家庭工作，達到的功能和創(chuàng)新點如下： （1）該機器人下部為智能四輪小車，完成機器人自動行走的目的； （2）智能四輪小車上搭載機械手，可以完成物品抓取等任務； （3）智能小車的智能控制和機械手的協調合作是關鍵所在； （4）該智能機器人具有語言功能。 （5）該智能機器人能用遙控器進行功能切換。 主要結構數據和組成部件： （1）車長35cm，車寬22cm，車高，25cm，車重2.5kg （2）電路部分采用7.2V電源供電，共15個電容，功耗低,以89C52單片機為核心控制器。 （3）驅動電機4個，機械手1個。 （4）遙控器1個 （5）STC89C52、STC12C5A60S2芯片各一片
科學性、先進性
- 家庭服務機器人作為先進制造業(yè)自動化領域的一個重大方向和專題，是目前國內外研究的熱點。家庭服務機器人系統主要包括運動控制單元、導航與定位單元、傳感器單元、智能監(jiān)控單元和人機交互單元。 該作品車上裝載有一個與人手相似的機械手，通過對控制器的C語言編程，能夠控制它靈活地進行掃地，端水等服務項目。該作品還能夠實現簡單的問候以及特定的語言提醒。 加大對機器人科學的基礎研究，加強對機器人核心技術的攻關，培育機器人產業(yè)市場，不僅能夠帶動機器人技術本身的發(fā)展，同時也必將引領其他相關高新技術的發(fā)展和壯大，對國家發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)有極大的推動作用。 主要參考文獻： 【1】蔡鶴皋．機器人將是21世紀技術發(fā)展的熱點 [J]．中國機械工程，2000，11(1-2 )：58-60． 【2】金周英．關于我國智能機器人發(fā)展的幾點思考 [J]．機器人技術與應用，2001，（4）：5-7． 【3】 何宏. 單片機原理與接口技術.
獲獎情況及鑒定結果
- 該作品的前期研究成果于2010年7月18-20日在內蒙古鄂爾多斯市，由中國自動化學會機器人競賽工作委員會，RoboCup中國委員會，科技部高技術研究發(fā)展中心和內蒙古鄂爾多斯市人民政府合作舉辦的“2010中國機器人大賽暨RoboCup公開賽”的醫(yī)療與服務機器人項目獲得了醫(yī)療與服務機器人創(chuàng)新設計與制作比賽一等獎，醫(yī)療與服務機器人規(guī)定動作比賽二等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物，現場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明：通過遙控器可以控制小型智能機器人實現抓水杯或飲料瓶等物品并送至指定地點和在較大范圍內打掃地面垃圾并利用機械手將較大垃圾抓起放入隨車攜帶的垃圾箱內等功能的切換。 技術特點和優(yōu)勢等：通過單片機智能控制電機和機械手等的運動。在信息時代的今天，人們忙碌于工作、社交等各種活動和事務中，家庭的許多瑣事越來越需要助手協助完成，家庭機器人的研究也正迎合了這一時代的需求。目前的家庭服務輔助器械一般都缺少智能化，而該作品將充分結合智能車輛和機械手的特征完成部分家庭工作。雖然現在人們還不能擁有一個全智能的機器人管家, 但至少可以把一個基本家庭服務機器人帶回家。機器人面向實際應用方向發(fā)展有著重要的現實意義：世界正逐步走向老齡化社會，服務于家庭生活（特別是老年人）的智能型機器人的研發(fā)與產品化迫在眉睫，而這正是引導機器人研發(fā)走向的最可能切入點和社會最大需求點。隨著開發(fā)研究的進一步開展和價格的大幅度下降，服務機器人將廣泛進入醫(yī)院、家庭、工地、辦公室和體育娛樂場館，直接與人類共處，為人類排憂解難。
同類課題研究水平概述
- 中國對服務機器人的研究起步較晚，但國家對此非常重視，1986年3月開始把研究、開發(fā)智能機器人的內容列入國家863高科技發(fā)展規(guī)劃中。從1986年開始的20多年中，智能機器人主題在863的旗幟下，團結了近幾千人的研究開發(fā)隊伍，圓滿完成各項任務，建成了一批高水平的研究開發(fā)基地，造就了一支跨世紀的研究開發(fā)隊伍，為我國21世紀機器人技術的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展奠定了基礎。我國服務機器人研究技術已跨入世界先進行列，但與日本、美國等國家的技術相比還是有差距的，我國科技工作者正在努力向前，熱切地期盼著我們自己水平更高的、功能更強的服務型機器人與大家見面。 日本將機器人作為一個戰(zhàn)略產業(yè)，給予了大力支持，而且日本根據目前機器人產業(yè)面臨的問題，提出了加強機器人研究和推動機器人產業(yè)化的具體措施。日本發(fā)明出人形的個性機器人保姆“ar”以及由日本產業(yè)技術綜合研究所（以下簡稱為產綜研）智能系統研究部門仿人研究小組研制的美女機器人HRP-4C，以用戶為中心的機器人開放架構（Centered Robot Open Architecture）開發(fā)而成，該架構采用產綜研一直在研發(fā)的實時Linux、機器人使用的“RT（Robot Technology）中間件”、可進行機器人仿真的軟件“OpenHRP3”、語音識別技術以及產綜研開發(fā)的人形機器人“HRP系列”所采用的雙足行走技術等。 韓國將服務機器人技術列為未來國家發(fā)展的10大“發(fā)動機”產業(yè)。韓國科學家成功研制出世界上最聰明的類人機器人“Android”，它集眾多前沿科技在一身，包括實時數據傳輸、音像和力覺感應器、高速處理器等，通過它身上裝備的音像及力覺感應器可以探測前方物體的運動，能夠識別說話聲，然后向服務器發(fā)送數據，服務器將數據處理后會下達指令給機器人，幫助它與人類以及周圍環(huán)境進行互動。此外夏娃機器人2號”是韓國科學家最新研制的一款娛樂型機器人。 美國是機器人的發(fā)源地，盡管美國在機器人發(fā)展史上走過一條重視理論研究，忽視應用開發(fā)研究的曲折道路，但是美國的機器人技術在國際上仍一直處于領先地位，其技術全面、先進，適應性也很強，如專治中風的機器人醫(yī)生和新型助殘機器人等。德國，法國和俄羅斯等國也強勁發(fā)展機器人技術。隨著服務機器人技術不斷發(fā)展和開發(fā)成本的不斷下降，服務機器人將會走進千家萬戶，將成為人們生活、工作和學習上的好幫手，相信這一天將很快到來的。
