面向家庭人工智能服務(wù)型機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（廣西經(jīng)貿(mào)高級(jí)技工學(xué)校，廣西 梧州 543199）

[摘 要] 目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)了大量的人工智能服務(wù)型機(jī)器人，這些機(jī)器人主要面向家庭，為用戶提供家務(wù)服務(wù)。探討一種利用Android手機(jī)進(jìn)行操作的人工智能服務(wù)型機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路，其工作時(shí)可以減少噪音，并能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能躲避障礙物等功能。

[關(guān) 鍵 詞] 人工智能服務(wù)型機(jī)器人；實(shí)時(shí)監(jiān)控；手機(jī)客戶端；運(yùn)行模式

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）14-0018-01

曾經(jīng)一度，機(jī)器人常常出現(xiàn)在各種各樣的科幻片里，如今，機(jī)器人已經(jīng)成為一種現(xiàn)實(shí)，并廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域。近年來(lái)，機(jī)器人又開(kāi)始出現(xiàn)在家庭服務(wù)之中。面向家庭的機(jī)器人可以為用戶提供更加方便的服務(wù)?，F(xiàn)代機(jī)器人除了擁有傳統(tǒng)的傳感器功能之外，還可以通過(guò)更加先進(jìn)的傳感器實(shí)現(xiàn)視覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等多種功能，而且體積更加小巧。機(jī)器人通過(guò)傳感器的功能與用戶進(jìn)行溝通，滿足用戶的需求。這種機(jī)器人是人工智能服務(wù)型機(jī)器人，能夠?yàn)橛脩糇龈鞣N家務(wù)，提升用戶的生活質(zhì)量。盡管以打掃功能為主的機(jī)器人擁有很大的市場(chǎng)潛力，可還是由于其噪音過(guò)大、充電麻煩、遙控器容易丟失等問(wèn)題影響其使用體驗(yàn)。本文設(shè)計(jì)了一款面向家庭服務(wù)的機(jī)器人，用戶通過(guò)Android手機(jī)進(jìn)行操作和控制即可。

一、人工智能服務(wù)型機(jī)器人硬件設(shè)計(jì)

本機(jī)器人采用增強(qiáng)型的51內(nèi)核單片機(jī)STCllF32XE，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)低功率消耗。觸覺(jué)依靠紅外、雷達(dá)傳感器，實(shí)現(xiàn)控制機(jī)器人的攝像頭的是舵機(jī)，機(jī)器人的動(dòng)力源是鋰電池。

（一）設(shè)計(jì)思路

該款機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路主要結(jié)合目前家庭打掃的現(xiàn)狀。打掃一般占家務(wù)環(huán)節(jié)的百分之七十，尤其在打掃死角的時(shí)候會(huì)非常麻煩，會(huì)耗費(fèi)大量的精力和時(shí)間。該款機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)迅速傳遞信息，感知用戶需求，準(zhǔn)確完成任務(wù)。用戶利用Android手機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制，擺脫了遙控器經(jīng)常丟失而無(wú)法控制的問(wèn)題。攝像頭可以全方位旋轉(zhuǎn)，幫助檢查死角位置的情況，然后再通過(guò)機(jī)器人清理。

這款機(jī)器人擺脫了市面上常見(jiàn)的圓盤式吸塵方式，其采用傳統(tǒng)拖布就能夠清理灰塵，減少了噪音，而且可以進(jìn)行替換，十分方便。這款機(jī)器人采用三塊鋰電池就能夠提供動(dòng)力，因此充電十分方便，起到節(jié)能降耗的作用。

（二）硬件設(shè)計(jì)

該款機(jī)器人具備傳統(tǒng)機(jī)器人的功能，充電更方便。它可以開(kāi)啟WiFi功能，還有流水燈、提醒等功能。由于通過(guò)Android手機(jī)進(jìn)行操作，因此可以大大方便用戶。

（三）機(jī)器人運(yùn)行模式

第一，避障模式。面對(duì)家中的障礙物可以實(shí)現(xiàn)智能躲避，可通過(guò)舵機(jī)加減速的方式實(shí)現(xiàn)智能躲避。第二，控制模式。通過(guò)手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)控制。第三，邊沿模式。能夠?qū)λ澜沁M(jìn)行徹底打掃，并通過(guò)智能的控制躲開(kāi)障礙物，進(jìn)行邊沿行進(jìn)，實(shí)現(xiàn)打掃功能。第四，跟蹤模式。通過(guò)跟蹤模式可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)清潔的功能，通過(guò)紅外傳感器調(diào)節(jié)方向，通過(guò)雷達(dá)控制距離。第五，監(jiān)控模式。用戶通過(guò)手機(jī)利用WiFi模塊和UDP通訊方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

二、人工智能服務(wù)型機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)方案

由于該款機(jī)器人是由Android手機(jī)進(jìn)行操作的，因此其軟件設(shè)計(jì)也是針對(duì)該類手機(jī)。人工智能服務(wù)型機(jī)器人的軟件界面設(shè)計(jì)要有很強(qiáng)的實(shí)用性，通過(guò)拍照或者攝像頭的形式進(jìn)行監(jiān)控。軟件的主界面上有四個(gè)按鈕可以進(jìn)行功能模式的選擇，還能夠控制機(jī)器人的行為、調(diào)節(jié)行動(dòng)速度并調(diào)節(jié)攝像頭的角度，便于監(jiān)控。

（一）跟蹤功能

機(jī)器人可以通過(guò)跟蹤功能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的跟蹤，根據(jù)用戶需求開(kāi)展打掃。跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)需要用戶在Android手機(jī)客戶端發(fā)送指令。機(jī)器人利用傳感器對(duì)是否需要行動(dòng)、如何開(kāi)展移動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的判斷，然后再進(jìn)一步感知用戶的方向，利用傳感器的返回值判別障礙物，實(shí)行智能躲避。通過(guò)雷達(dá)探測(cè)與用戶的距離，智能判斷是否做到正確跟蹤。

（二）避障功能

避障功能主要利用紅外傳感器判斷障礙物的存在，并對(duì)環(huán)境進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)和判斷。避障功能能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)避開(kāi)障礙物，并能夠判斷是左邊還是右邊的障礙物，一旦有障礙物的存在，舵機(jī)就會(huì)加速啟動(dòng)避開(kāi)。沒(méi)有障礙物的時(shí)候機(jī)器人會(huì)保持正常運(yùn)行狀態(tài)，走入死角的時(shí)候，機(jī)器人會(huì)推開(kāi)，直至走到可以避開(kāi)障礙物的合理位置，然后再判斷距離繼續(xù)前行。

綜上所述，這一款機(jī)器人主要面向家庭，為用戶提供打掃衛(wèi)生等功能。用戶通過(guò)Android手機(jī)進(jìn)行操作，就能夠?qū)崿F(xiàn)讓機(jī)器人自動(dòng)打掃衛(wèi)生和對(duì)其監(jiān)控。與市面上大多數(shù)機(jī)器人相比，這一款機(jī)器人的噪音明顯降低，通過(guò)手機(jī)安裝軟件即可實(shí)現(xiàn)操作，操作十分方便，充電也很方便，大容量鋰電池能夠?yàn)闄C(jī)器人提供足夠的動(dòng)力。紅外、雷達(dá)等應(yīng)用賦予機(jī)器人更多的智能功能。應(yīng)用該款機(jī)器人可以使人們從繁雜的家務(wù)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)良好的用戶體驗(yàn)。

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