自动跟随服务机器人的设计研究

连幸

随着社会的不断发展、科学技术水平的不断提高，人民生活水平也得到了明显的提升。与此同时，生活的节奏越来越快，年轻人的生活压力越来越大，在快节奏、高压强的生活模式下，很多时候我们需要放松，于是服务机器人应运而生。目前在社会的很多领域，例如医疗、工业、公共服务等，都会用到服务机器人。家用服务机器人是服务机器人的一种，能够代替主人完成家庭服务工作。自动跟随服务机器人，是一款在家用服务机器人的基础上，增加了自动跟随功能的服务机器人，可以在主人回到家的时候，帮助主人打扫卫生、洗衣服，为主人端茶送水;在主人带着它一起出去的时候，自动跟随主人，为主人提供拎包、提行李、撑伞等服务。本文对服务机器人发展现状进行了分析，并以此为背景，对自动跟随服务机器人的开发进行了探讨。

一、服务机器人发展现状

调查显示，目前世界上有25个国家涉足服务机器人的研究，迄今已有7種类型40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。我国关于服务机器人的发展研究起步晚，改革开放以后，在国家各种政策的支持下，我国的机器人发展迅速。

目前，市场上比较常见的服务机器人有扫地机器人、户外清洗机器人、保姆机器人、护士助手等。由此可见，服务机器人主要应用于家庭服务、公共服务还有医疗行业。家用服务机器人，主要是代替主人完成一些简单的家务，包括打扫卫生、清洗衣物等，未来还有可能实现照顾老人孩子、照顾宠物、做饭等功能。目前，越来越多的消费者尝试体验服务机器人为生活带来的便利，但由于这方面的技术并不是特别成熟，造成了目前市场上的家用服务机器人价格昂贵，消费者对家用服务机器人的性能也不够信任，这为家用型机器人的普及带来了一定的难度。但近几年随着智能家居的不断发展，通过物联网技术可将家中的各种家电设备连接到一起，从而实现对家中设备的控制。通过智能家居与家用服务机器人的有效结合，可以共同实现家庭自动化。从长远来看，家用服务机器人慢慢进入各个家庭，是一个必然的趋势。

除了家用服务机器人之外，适用于专业领域的专业型服务机器人，也具有很好的发展前景。机器人之父恩格尔伯格研制的护士助手，被公认为是第一个服务机器人。除此之外，还有脑外科机器人，可以帮助外科大夫做手术，机器人做手术精度更高，手术更容易成功，也减轻了病人的痛苦。专业型服务机器人可以代替人完成高难度、高风险的工作，随着机器人技术的不断发展，专业型机器人的应用领域一定会不断加大。

二、自动跟随服务机器人的开发探讨

（一）功能方面

自动跟随服务机器人的功能主要包括两个部分，即自动跟随和提供服务。具体可以提供以下5种服务：一是洗衣服。该机器人可以将特定位置的脏衣服放入洗衣机并启动。这就需要主人将待洗的衣物放在特定的地方，并录入洗衣机的产品型号和指定地方的图片位置信息，同时设定洗衣时间，机器人会在指定时间将脏衣服放进洗衣机进行清洗。二是扫地。此功能需要主人录入扫地时间，机器人在指定的时间启动与之配套的扫地功能，对地面卫生进行清洁。三是与主人交流。机器人可以与主人进行简单的对话，联网后，可以实现播放音乐、查询资料等功能。四是拎包。主人在去商场购物、逛街或者要拿很多行李时，该机器人可以自动跟随主人，并帮助主人拎包提行李。五是保护主人。该功能需要主人提前录入危险信号，一句话或者一个短语，当主人说出这个信号时，机器人可以立即发出警报，拍照采集信息并报警。

（二）应用方面

自动跟随服务机器人比之一般的家用型保姆机器人，增加了自动跟随主人行走的功能，同时该功能是否开启由主人决定。本产品主要面向的群体是老人和年轻女性。该机器人既可以做家务，也可以拎包提重物，同时还可以保护主人，对于老人还有常年自己居住的单身女性来说，家用服务机器人是一个非常好的选择。

（三）技术方面

自动跟随服务机器人用到的主要技术包括：室内自主导航技术、人机交互技术、UMB定位原理和PID控制算法。室内自主导航技术通过录入家里的环境，创建地图同时结合定位还有路径规划来实现相应的功能。在人机交互技术方面，该机器人主要实现基于视觉和听觉的人机交互方式，对家中的一些物体进行识别，如洗衣机、放置脏衣服的收纳筐等，还有对主人话语的识别，从而作出相应的回应。UMB定位原理和PID控制算法是用来实现机器人自动跟随功能的。

三、结语

服务机器人与当代人的生活息息相关，随着机器人技术的高速发展以及人们消费水平的不断提高，在未来，服务机器人会在各个领域广泛应用。而自动跟随服务机器人比之一般的家用型保姆机器人，使人们不仅可以在家中享受到便利，同时在出门时也为人们带来了便利，使人们可以更好地享受生活，具有非常好的发展前景。

（作者单位：郑州大学信息工程学院）