多功能服務(wù)機(jī)器人研究與創(chuàng)新

1、論文題目 多功能服務(wù)機(jī)器人研究與創(chuàng)新多功能服務(wù)機(jī)器人研究與創(chuàng)新 組 員 施振羽，劉旭東，羅韋榮，劉華洋，袁子豪 院 系 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè) 過(guò)程裝備與控制工程 指導(dǎo)教師 鐘東 1目目 錄錄1 1 引言引言2 22 2 設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想.3.33 3 本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn). .4.44 4 本項(xiàng)目研究成果本項(xiàng)目研究成果5 55 5 本項(xiàng)目總結(jié)本項(xiàng)目總結(jié).7.76 6 英文摘要英文摘要.9.97 7 致致 謝謝.9.92多功能服務(wù)機(jī)器人研究與創(chuàng)新組成員：施振羽，劉旭東，羅韋榮，劉華洋，袁子豪 指導(dǎo)教師：鐘東（合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 過(guò)程裝備與控制工程 11-2 班）摘摘

2、要：要：該多功能服務(wù)機(jī)器人為人類提供各式各樣的服務(wù)，方便人類生活和工作。它在已有的智能機(jī)器人的基礎(chǔ)上，結(jié)合我們自己的想法，運(yùn)用學(xué)?，F(xiàn)有的條件進(jìn)行研究和創(chuàng)新。該多功能服務(wù)機(jī)器人擁有語(yǔ)音導(dǎo)航、自動(dòng)尋跡、仿真人樣、可爬樓梯、人機(jī)直接交流、推輪椅等功能。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：多功能服務(wù)機(jī)器人；研究；自動(dòng)尋跡；仿真人樣；推輪椅1 引言：引言：隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展，諸多與人類有關(guān)的機(jī)械都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)智能化，因此智能機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，而且越來(lái)越多場(chǎng)合將會(huì)運(yùn)用到智能機(jī)器人。例如旅游時(shí)、在博物館參觀時(shí)，智能機(jī)器人能夠?yàn)槟峁┓?wù)，或者帶您帶您想要到的地方；這些對(duì)服務(wù)殘疾人有著很大的意義，比如智能機(jī)器人可以為

3、殘疾人推輪椅，給殘疾人帶路，帶領(lǐng)殘疾人參觀景物等等。當(dāng)然智能機(jī)器人還可以進(jìn)行語(yǔ)言對(duì)話，給您帶來(lái)一些生活的樂(lè)趣；在日常生活中智能機(jī)器人還可以作為您的貼心保姆，為您掃地、洗碗、煮飯、洗衣服之類的家務(wù)。同樣在公路上，智能機(jī)器人還可以代替交通警察指揮交通，使道路安全，市民們有序行駛車輛，減輕交通警察的工作量等等方面有著很大的作用。所以智能機(jī)器人在以后的社會(huì)發(fā)展中起著非常大的作用，未來(lái)智能機(jī)器人將出現(xiàn)在我們生活的方方面面，以及各個(gè)領(lǐng)域行業(yè)中。正是由于以上智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)，我們幾個(gè)志同道合的同學(xué)組成了一個(gè)研究小組，在學(xué)校里有限的條件下，盡情去實(shí)現(xiàn)我們各種各樣的想法，鍛煉我們的能力，雖然學(xué)校的條件有限，

4、我們很多的想法沒(méi)有全部實(shí)現(xiàn)，但是我們不會(huì)就停留在這些限制下的，我們相信有一天我們的想象會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。基于智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)，我們小組提出了多功能服務(wù)機(jī)器人，該多功能服務(wù)機(jī)器人運(yùn)用智能機(jī)器人來(lái)服務(wù)人類，為人類提供各式各樣的服務(wù)，方便人們的生活和工作。它在已有的智能機(jī)器人的基礎(chǔ)上，結(jié)合我們自己的想法，運(yùn)用學(xué)?，F(xiàn)有的條件進(jìn)行研究和創(chuàng)新。該多功能服務(wù)機(jī)器人擁有語(yǔ)音導(dǎo)航、自動(dòng)尋跡、仿真人樣、可爬樓梯、人機(jī)直接交流、推輪椅等功能。該智能服務(wù)機(jī)器人能夠在不同的環(huán)境下服務(wù)不同人群，例如殘障人士在參觀博物館或是類似世博會(huì)的展覽時(shí)，多功能服務(wù)機(jī)器人通過(guò)特定識(shí)別系統(tǒng)，在一定范圍內(nèi)感知（感知方式有許多種，例如觸碰或是

5、遠(yuǎn)距離用手機(jī)呼叫）需求服務(wù)人群，作出及時(shí)響應(yīng)并在一定時(shí)間內(nèi)移動(dòng)至呼叫者身邊。通過(guò)可升降、旋轉(zhuǎn)的觸屏式屏幕，以及結(jié)合相應(yīng)的語(yǔ)音服務(wù)功能，提供有效信息例如地圖線路、相關(guān)查詢點(diǎn)的介紹（文字、語(yǔ)音、圖像、手語(yǔ)動(dòng)畫和相關(guān)動(dòng)畫展示） ，該功能可通過(guò)類似“云共享”系統(tǒng)管理和加載有關(guān)信息。具有可隱藏的折疊機(jī)械手提供機(jī)械服務(wù)例如推輪椅等。32 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想思想該多功能服務(wù)機(jī)器人擁有語(yǔ)音導(dǎo)航、自動(dòng)尋跡、仿真人樣、可爬樓梯、人機(jī)直接交流、推輪椅等功能。另外，它還有可折疊式電容式顯示屏，方便進(jìn)行操作；擁有 GPS 定位系統(tǒng)，可以更好地進(jìn)行服務(wù)以及對(duì)機(jī)器人進(jìn)行管理；還擁有可折疊式機(jī)械臂，可以進(jìn)行一些事物的操作，或者搬運(yùn)

6、東西；當(dāng)然履帶式“雙足” ，可有適應(yīng)各種地形，行動(dòng)方便；另一亮點(diǎn)是多功能服務(wù)機(jī)器人身上自帶太陽(yáng)能電池板，可以隨時(shí)充電，延長(zhǎng)使用時(shí)。（1）語(yǔ)音導(dǎo)航語(yǔ)音導(dǎo)航是多功能服務(wù)機(jī)器人有人類發(fā)出的聲波接收器，并人聲波進(jìn)行分辨與處理，然后做出判斷實(shí)行相應(yīng)的行為動(dòng)作來(lái)滿足人的需求。（2 2）自動(dòng)尋跡自動(dòng)尋跡是多功能服務(wù)機(jī)器人擁有紅外線感應(yīng)裝置，可以方便的感應(yīng)出“呼叫者”的位置以及可以有效的避開(kāi)的障礙物，到達(dá)指定的地點(diǎn)，滿足人的需求。（3）仿真人樣仿真人樣是該多功能服務(wù)機(jī)器人具有類似人的模樣，造型美觀優(yōu)雅，使人們看到它后有眼前一亮的效果，讓人們?cè)谑褂眠^(guò)程中不會(huì)對(duì)其感到厭倦。（4）推輪椅功能推輪椅功能是該多功能服務(wù)

7、機(jī)器人手臂擁有足夠的力量對(duì)輪椅進(jìn)行推動(dòng)， 并且按照特定的路線行走，到達(dá)指定的地點(diǎn)，完成殘疾人的需求。（5）總的處理器 我們目前由于條件的限制，我們多功能服務(wù)機(jī)器人總的處理器只是一塊單片機(jī)，通過(guò)各個(gè)數(shù)據(jù)線輸入到這塊單片機(jī)里，這塊單片機(jī)對(duì)傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后完成所需的功能。 圖 1 ：多功能服務(wù)機(jī)器人總裝圖 圖 2：機(jī)器人用到的單片機(jī)4（6 6）機(jī)構(gòu)運(yùn)作）機(jī)構(gòu)運(yùn)作我們組成員運(yùn)用學(xué)?，F(xiàn)有的有限條件使我們的多功能服務(wù)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)手臂的的彎曲伸直、機(jī)械手的張開(kāi)閉合、身體的轉(zhuǎn)向、頂部顯示屏的升降、機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng).3 本本項(xiàng)項(xiàng)目的目的創(chuàng)創(chuàng)新點(diǎn)新點(diǎn)（1）利用可折疊式機(jī)械臂進(jìn)行爬樓梯多功能服務(wù)機(jī)器人在遇到

8、樓梯等障礙物時(shí)，身體前俯，前輪著地，前后輪的完美配合，可以實(shí)現(xiàn)爬樓梯和下樓梯的功能。 圖 3：機(jī)器人爬樓梯草圖（2）采用電子顯示屏進(jìn)行人機(jī)交流，增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)感 機(jī)器人采用可折疊電容式顯示屏，顯示屏的高度可以通過(guò)人們的喜好來(lái)調(diào)節(jié)。使用折疊支架，既可以方便電容式顯示屏的升降，又可以使求助者更方便的使用觸屏顯示器，同時(shí)還能節(jié)約材料。 圖 4：機(jī)器人顯示屏草圖 （3）將多種功能集于一體，實(shí)現(xiàn)功能的多元化我們組成員通過(guò)大量的查閱資料，既綜合了已有的機(jī)器人的功能，又結(jié)合我們現(xiàn)有的有限條件，發(fā)揮我們的想象力和創(chuàng)造力，花了大量的時(shí)間將已有機(jī)器人的多種功能集合于一體，使得我們?cè)O(shè)計(jì)的多功能服務(wù)機(jī)器人具有更強(qiáng)大的

9、功能，同時(shí)使得機(jī)器人各個(gè)功能之間能完美的結(jié)合起來(lái)，使得機(jī)器人更好的為人類服務(wù)。5（4）模式化選擇路線，自動(dòng)導(dǎo)航我們?cè)O(shè)計(jì)的多功能服務(wù)機(jī)器人擁有紅外線感應(yīng)裝置，可以方便的感應(yīng)出“呼叫者”的位置以及可以有效的避開(kāi)的障礙物，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡的功能，走到您想要的地方，滿足您的需求。4 本本項(xiàng)項(xiàng)目研究成果目研究成果我們小組各成員通過(guò)一年多時(shí)間不懈的努力，經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的討論，克服了無(wú)數(shù)困難，終于有了一定的收獲。（1） 機(jī)器人地盤由于學(xué)校條件有限，我們將機(jī)器人的地盤設(shè)計(jì)成兩輪驅(qū)動(dòng)模式，兩輪驅(qū)動(dòng)模式通過(guò)對(duì)單片機(jī)輸入程序來(lái)控制電機(jī)的效果，到達(dá)分別控制兩個(gè)輪子的效果，從而可以使得機(jī)器人下體實(shí)現(xiàn)向左或向右轉(zhuǎn)彎，或者實(shí)現(xiàn)直

10、線運(yùn)動(dòng)。 圖 5：機(jī)器人地盤機(jī)器人主程序下：6（2） 機(jī)器人手臂該機(jī)器人擁有兩個(gè)相同的手臂，每一個(gè)手臂可以實(shí)現(xiàn)張開(kāi)、閉合，從而可以到達(dá)抓取物體的功能，同時(shí)機(jī)器人使用蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)手臂的上下移動(dòng)，同時(shí)在底盤有一個(gè)大齒輪，可以實(shí)現(xiàn)雙手臂的 360 度的旋轉(zhuǎn)。 圖 6：機(jī)器人手臂（3） 可折疊升降電容式顯示屏可折疊升降電容式顯示屏該機(jī)器人采用可折疊升降電容式顯示屏，顯示屏的高度可以通過(guò)人們的喜好來(lái)調(diào)節(jié)。使用折疊支架，既可以方便電容式顯示屏的升降，又可以使求助者更方便的使用觸屏顯示器，同時(shí)還能節(jié)約材料7 圖 7：可折疊升降電容式顯示屏（4） 自動(dòng)尋跡自動(dòng)尋跡我們根據(jù)已有的條件，運(yùn)用紅外線感光

11、來(lái)實(shí)現(xiàn)尋跡功能，因此該機(jī)器人尋跡是通過(guò)機(jī)器人前面的傳感器，將信號(hào)輸送到電腦中，通過(guò)電腦編寫的程序控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方向。傳感器是通過(guò)感知地面顏色的變化從而改變信號(hào)的。8 圖 8：機(jī)器人自動(dòng)尋跡4 本本項(xiàng)項(xiàng)目目總結(jié)總結(jié)（1 1）心里路程總結(jié)）心里路程總結(jié)到目前為止，我們的多功能機(jī)器人已經(jīng)塵埃落定了，在這一年多的時(shí)間里，我們組成員從最初的志同道合組成了研究小組，到我們經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)激烈的討論，當(dāng)中有我們不同的意見(jiàn)相互碰撞，所以難免會(huì)有思想不一致的時(shí)候，但是我們都能很好的處理好，組員之間相互理解，互相溝通，最終很好的發(fā)揮了團(tuán)隊(duì)的作用；當(dāng)然在這一年多團(tuán)隊(duì)合作中，我們遇到了很多的困難，很多次我們把機(jī)器人拼裝好

12、后，機(jī)器人并不能按我們我們想要的方式運(yùn)動(dòng)，這時(shí)候我們組員又要開(kāi)始一個(gè)零件的檢查機(jī)器人，找到問(wèn)題所在，然后去解決和完善。其中也有的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)在我們編寫的主程序中，這時(shí)候我們要回去看有關(guān)程序的書(shū)，再結(jié)合機(jī)器人的實(shí)際問(wèn)題，重新編寫程序，這些都花了很多我們寶貴的時(shí)間。其實(shí)，我們通過(guò)這次項(xiàng)目的成功完成，我們最大的收獲是我們每個(gè)人在一年多當(dāng)中都學(xué)到了很多東西。首先，我們深深明白了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，因?yàn)楹芏嗍轮挥幸粋€(gè)人是無(wú)法完成，就像我們這次項(xiàng)目中，我們組員有的會(huì)編程序，那么他就很合適負(fù)責(zé)編寫程序；有的對(duì)拼裝很在行，那么他就很合適對(duì)機(jī)器人進(jìn)行拼裝；有的對(duì)寫文章很在行，那么他就合適寫論文；有的做 PPT

13、做得很好，也很善長(zhǎng)在臺(tái)上演講，那么他就應(yīng)該負(fù)責(zé)制作 PPT 和上臺(tái)演講，介紹我們的項(xiàng)目；正因?yàn)槲覀冃〗M合理的分工，讓每一個(gè)組員都發(fā)揮了他善長(zhǎng)的方面，所以我們的項(xiàng)目才能完美成功。其次，我們認(rèn)識(shí)到我們要好好學(xué)習(xí)，因?yàn)槲覀冊(cè)谧鲰?xiàng)目的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)我們很多的知識(shí)明顯不足，就拿我們的主程序來(lái)說(shuō)吧，我們當(dāng)中只有兩個(gè)人懂一點(diǎn)，最后是他們花了很多的時(shí)間去重新學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)，才把我們的主程序編寫好，最終成功運(yùn)行，所以我們要不停的學(xué)習(xí)，不停的學(xué)各種知識(shí)，只有這樣我們才能在以后的科學(xué)研究中很好的發(fā)揮我們的聰明才智和遠(yuǎn)大理想。最后，我們五個(gè)組員更好地對(duì)彼此更加了解，增加我們彼此之間的友誼，通過(guò)這一年多的相互溝通和

14、相處，在我們的過(guò)去中留下了美好的回憶。9（2 2） 學(xué)習(xí)方面總結(jié)學(xué)習(xí)方面總結(jié)首先，通過(guò)這次多功能服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目的研究，我們學(xué)習(xí)和了解很多與機(jī)器人有關(guān)的科技知識(shí)，比如我們?yōu)槲覀兊臋C(jī)器人編寫總程序的時(shí)候，我們自學(xué)和了很多與單片機(jī)有關(guān)的知識(shí)，這些對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助；當(dāng)然我們也對(duì)機(jī)器人的未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)有了一定的了解，我們覺(jué)得機(jī)器人在以后將會(huì)有更大的發(fā)展，機(jī)器人將會(huì)更好的為我們的生活、工作、學(xué)習(xí)、軍事、工業(yè)等等方面都會(huì)有非常大的幫助。其次，通過(guò)這次多功能服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目的研究，我們重溫了大一大二學(xué)習(xí)的知識(shí)，我們重新翻開(kāi)了課本，再次認(rèn)真的學(xué)習(xí)與機(jī)器人要用的各方面的知識(shí)，比如，在我們對(duì)機(jī)器人的

15、剛度、強(qiáng)度等要考慮的因素時(shí)，我們會(huì)再次去翻開(kāi)材料力學(xué)的書(shū)，然后去計(jì)算剛度和強(qiáng)度；當(dāng)然我們也將控制工程這門課很好的運(yùn)用到我們的項(xiàng)目中，做到了學(xué)以致用。最后，通過(guò)這次多功能服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目的研究，我們每個(gè)人都更加清楚的了解自己善長(zhǎng)的方面與不善長(zhǎng)的方面，更好的評(píng)估自己的能力，為自己以后的工作與學(xué)習(xí)的方向有了很大的幫助。當(dāng)然，當(dāng)我們知道自己的不足時(shí)，我們會(huì)在以后的工作與學(xué)習(xí)中加以注意，爭(zhēng)取在以后克服我們的不足的方面，發(fā)揮我們善長(zhǎng)的方面，大展宏圖，有一番作為。（3 3）項(xiàng)目獲獎(jiǎng)情況）項(xiàng)目獲獎(jiǎng)情況在我們多功能服務(wù)機(jī)器人拼裝完成和調(diào)試成功后，接到學(xué)校的通知讓參加我們合肥工業(yè)大學(xué)第四屆慧魚(yú)機(jī)械人大賽，我們積極踴

16、躍參加，做好各方面的準(zhǔn)備，經(jīng)過(guò)激烈的比賽中獲二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。英文摘要英文摘要Research and innovation of multifuctional robot（Process Equipment and Controlling engineering 11-2, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hefei University of Technology）Abstract: This multifunctional robot offers various kinds of services so that peop

17、les life and work will be easier. After carrying out researching into existing intelligent robots, we carry on innovations under current conditions. The robot has functions such as voice navigation, automatic trajectory tracking, simulation of human forms, stair climbing, human-computer interaction,

18、 wheelchair pushing and so on.Key words: multifunctional robot, automatic trajectory tracking, simulation of human forms; wheelchair pushing10致致 謝謝首先，我們很榮幸走進(jìn)了合肥工業(yè)大學(xué)，合肥工業(yè)大學(xué)擁有豐厚的實(shí)力，有良好的教師，以及全面的教學(xué)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)器材，這些完美的教學(xué)資源，讓我們有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)很多知識(shí)和技能。當(dāng)然我們工大一直以來(lái)都保持著良好的學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)氛圍，我們?cè)谶@樣的高校里，使我們體驗(yàn)到了名師風(fēng)采，結(jié)交了很多良師益友，豐富了我們的大學(xué)生活。其次，在我們完成項(xiàng)目的一年多的時(shí)間里，學(xué)校給我們提供了實(shí)驗(yàn)室和慧魚(yú)機(jī)