智能取物机器人的设计及应用研究①

王培松 马世强＊ 吴泊力 杨明钦 于淼

(长春大学机械与车辆工程学院 吉林长春 130022)

1 智能取物机器人的产生背景

随着我国老龄化进程的不断加快，老年人由于年龄的增加，导致腿脚不方便，在拿放东西上显得尤为吃力；同时，残疾人由于身体缺陷，在日常生活中更是有很多不便。同样对于忙于工作的年轻人来说，生活中的琐碎事会占用他们很大一部分休息时间。而传统意义上的机器人，在操作、维护等方面并不方便以上人群的日常使用。所以，智能取物机器人的出现，将可以通过一系列特殊的功能，使智能更加生活化，为更多人提供便利，解决生活上的困难。

2 智能取物机器人的设计

2.1 设计工作原理

机器人通过图像传送到控制系统，进行移动，寻找目标后，根据具体操作要求进行升降，语音系统与其沟通，完成拿取任务后放入货箱，返航。

2.2 机器人结构设计及创新

（1）运动部件的整合。从现代化发展的角度来看，数控电机技术已非常完善，各种大功率小体数字控制电机也开始走向成熟，在这些电机、舵机的带动下，机器人的各个运动体将会更加灵活而合理地展现在众人面前。例如:机器人的操作手指都可以做得更加合理而又灵活，同时也可以模拟和完成人类手指的各种基本动作。同时机器人的各种运动体也能更加完美地实现人体的各种运动姿态。

图1 取物机器人结构外观

(2）机器人的控制。机器人的各种微小型动作都会经机器人的大脑CPU中央处理器来由各个部件控制程序体来完成，以电脑技术和程序来实现程序化控制。

(3)机器人的感观。机器人的感观由摄像头来完成，摄像头拍摄下的图片经CPU处理后与机器人存储器内的数据进行对比来实现智能化的记忆和读取应对及调动相应肢体的动作，以及后继的连网搜索相应的机器人应对化肢体化和语言化的对答。同时它可以通过机载体网络连接终端服务器来搜索答案以实现机器人模拟人类的功能。

（4）机器人的动能。原始机器人的原始动能一般设计为燃料发动机、电能发动机这两种。出于对智能取物机器人在实际应用中的各种环境考虑，既要满足续航时间长，还要小型、轻量化。综合市场上现有的多种化学电池能源，最后采用倍率高、安全性强的航模锂电池作为本款机器人的动力能源。

（5）机器人的伸缩架。当前智能家用仪器普遍仅是小型、微型，很难自主完成较高平台工作任务，设备中加进伸缩架结构可以使机器操作平台在指令下提高到需要的高度进行操作，完成一般机器难以达到的工作内容。

图2 机械操作手

图3 伸缩架结构

图4 麦克纳姆轮结构

（6）运动轮的创新。传统运动轮仅适用于平坦水平地面，并且只能进行前后简单运动。本款设计采用麦克纳姆轮（麦轮）取代传统运动轮，实现前行、斜行、横移、旋转及组合运动等多种方式，更灵活方便的实现全方位移动功能，赋予机器人运动多元化。

3 智能取物机器人的应用研究

3.1 助老方面

智能取物机器人将广泛应用于养老行业，人工智能与人工服务相结合致力于养老行业的发展。通过语音控制可以使智能取物机器人帮助老人拿任何东西，还可以通过记忆功能定时帮老人送水、送饭。老人还可以通过语音遥控，协助老人完成去厕所、穿衣服等日常行为。

3.2 助残方面

智能取物机器人不仅将广泛应用在帮助残疾人方面。对于盲人，取物机器人不仅可以在他们的语音操控下，帮助他们拿取物品，还可以在他们过马路等时候，充当指路人，为他们看清路况，协助他们过马路等等。智能取物机器人的功能将不只局限于取物，将在助残方面提供更多便利。

3.3 智能家居

智能取物机器人将增加其功能应用于家居方面，主人不仅可以根据智能机器人随时监控家里的情况，还可以远程对机器人进行操控。通过手机，对智能取物机器人进行远程操控。智能取物机器人在智能家居方面的功能也不只局限于整理物品，将物品归位这一单一功能，将全程模拟真人收拾家务。

4 结语

智能取物机器人是科技不断发展的产物，将大大造福于人类。在这个老龄化进程飞速的今天，智能取物机器人在养老行业的应用不仅缓解了子女及护理工作人员的负担，在一定程度上还可以及时满足老人的各种自我需求；在助残方面将弥补残疾人的身体缺陷，可以充当盲人的眼睛、充当腿脚不便人的双腿，为他们适应生活提供便利和协助；在智能家居方面的应用将大大缓解年轻人的生活压力，使年轻人有更多的精力时间投入到工作和其他活动中。智能取物机器人随着科技的不断进步，其功能也将不断完善，将广泛应用于人们的生产生活中，为人们创造更大的财富价值。