服務(wù)機(jī)器人基礎(chǔ) 課件 項(xiàng)目1 初識(shí)服務(wù)機(jī)器人

項(xiàng)目1初識(shí)服務(wù)機(jī)器人目錄CONTENTES項(xiàng)目導(dǎo)入1學(xué)習(xí)目標(biāo)2知識(shí)鏈接3動(dòng)手實(shí)踐4項(xiàng)目評(píng)價(jià)5項(xiàng)目小結(jié)6項(xiàng)目習(xí)題7【項(xiàng)目導(dǎo)入】進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)器人已逐步由應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人，擴(kuò)展到社會(huì)生活的方方面面，派生出種類繁多的服務(wù)機(jī)器人。目前，工業(yè)機(jī)器人已逐漸走向成熟，而服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展方興未艾，未來空間巨大。那么，什么是服務(wù)機(jī)器人呢？服務(wù)機(jī)器人是如何分類的？服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)組成有哪些？服務(wù)機(jī)器人又有哪些關(guān)鍵的核心技術(shù)？本項(xiàng)目將引領(lǐng)大家一起去尋找這些問題的答案，除此之外，大家還可以學(xué)習(xí)如何操作人形機(jī)器人，讓大家切實(shí)感受機(jī)器人帶來的魅力。服務(wù)機(jī)器人1.了解服務(wù)機(jī)器人的概念、常見分類以及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。2.掌握服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成。3.了解服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景以及發(fā)展趨勢(shì)。4.能夠掌握多模態(tài)人形機(jī)器人“悟空”的基本操作?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.1.1機(jī)器人定義【知識(shí)鏈接】123機(jī)器人不應(yīng)傷害人類，且在人類受到傷害時(shí)不可袖手旁觀；

機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，除非這種服從有害于人類；

機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它作出犧牲。機(jī)器人三原則1950年，美國作家埃薩克·阿西莫夫在他的科幻小說《I，Robot》中首次使用了“Robotics”，即“機(jī)器人學(xué)”。阿西莫夫提出了“機(jī)器人三原則”：

機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則，阿西莫夫因此被稱為“機(jī)器人學(xué)之父”。1.1機(jī)器人定義與分類1.1.1機(jī)器人定義機(jī)器人是機(jī)構(gòu)學(xué)、控制論、電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物，目前尚處于發(fā)展階段，關(guān)于機(jī)器人的概念、定義，仍處于不斷充實(shí)、演變之中。不同國家不同學(xué)者給出的機(jī)器人定義不盡相同，雖然基本原則一致，但大致都還是有些區(qū)別?！局R(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.1機(jī)器人定義1.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO8373-2012

機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類似于人或其他生物體的某些器官(肢體、感官等)的功能；機(jī)器人具有通用性，工作種類多樣，動(dòng)作程序靈活易變；機(jī)器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等；機(jī)器人具有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人的干預(yù)。【知識(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.1機(jī)器人定義3.美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）機(jī)器人是一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某種操作和移動(dòng)作業(yè)的機(jī)械裝備。4.

中國機(jī)器人分類標(biāo)準(zhǔn)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上可編程的軸，以及一定程度的自主能力，可在其環(huán)境內(nèi)運(yùn)動(dòng)以執(zhí)行預(yù)定任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2.美國機(jī)器人學(xué)會(huì)（RIA）機(jī)器人是一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的、通過程序動(dòng)作來執(zhí)行各種任務(wù)，并具有編程能力的多功能機(jī)械手。【知識(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.2機(jī)器人分類工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是指應(yīng)用生產(chǎn)過程和環(huán)境的機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人

服務(wù)機(jī)器人是指除工業(yè)機(jī)器人以外，用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種機(jī)器人，分為個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人及專業(yè)服務(wù)機(jī)器人。根據(jù)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不同，國際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人?！局R(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.2機(jī)器人分類借鑒IFR分類標(biāo)準(zhǔn)，我國電子學(xué)會(huì)結(jié)合國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展特性，將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三類。工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人特種機(jī)器人【知識(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.2機(jī)器人分類根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式，機(jī)器人可分為輪式、足腿式、履帶式、蠕動(dòng)式、浮游式、潛游式、飛行式和其他運(yùn)動(dòng)方式機(jī)器人。1.輪式機(jī)器人輪式機(jī)器人按其驅(qū)動(dòng)方式可分為雙輪驅(qū)動(dòng)、三輪驅(qū)動(dòng)、全方位驅(qū)動(dòng)和其他輪式機(jī)器人。2.足腿式機(jī)器人足腿式機(jī)器人按其腿的數(shù)量可分為雙足、三足、四足和其他足腿式機(jī)器人。3.履帶式機(jī)器人履帶式機(jī)器人按其驅(qū)動(dòng)履帶及關(guān)節(jié)數(shù)量可分為單節(jié)雙履、雙節(jié)雙履、多節(jié)多履和其他履帶式機(jī)器人?！局R(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.2機(jī)器人分類4.蠕動(dòng)式機(jī)器人輪式機(jī)器人按其驅(qū)動(dòng)方式可分為雙輪驅(qū)動(dòng)、三輪驅(qū)動(dòng)、全方位驅(qū)動(dòng)和其他輪式機(jī)器人。5.浮游式機(jī)器人足腿式機(jī)器人按其腿的數(shù)量可分為雙足、三足、四足和其他足腿式機(jī)器人。6.潛游式機(jī)器人履帶式機(jī)器人按其驅(qū)動(dòng)履帶及關(guān)節(jié)數(shù)量可分為單節(jié)雙履、雙節(jié)雙履、多節(jié)多履和其他履帶式機(jī)器人。【知識(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.2機(jī)器人分類7.飛行式機(jī)器人飛行式機(jī)器人按其起飛可分為直升飛行、滑行飛行、手拋飛行和其他飛行式機(jī)器人。其他運(yùn)動(dòng)方式機(jī)器人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式機(jī)器人主要包括固定式、復(fù)合式、穿戴式、噴射式和除1~7運(yùn)動(dòng)方式之外的機(jī)器人?！局R(shí)鏈接】1.1機(jī)器人定義與分類1.1.2機(jī)器人分類按JB/T8430-2014的5.1分類，機(jī)器人按其機(jī)械結(jié)構(gòu)類型可分為垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人、平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人、直角坐標(biāo)型機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人和其他機(jī)械結(jié)構(gòu)類型機(jī)器人。六軸垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人三自由度直角坐標(biāo)型機(jī)器人并聯(lián)機(jī)器人1.1機(jī)器人定義與分類【知識(shí)鏈接】根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）定義服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它能完成有益于人類的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。采血機(jī)器人掃地機(jī)器人人形機(jī)器人工業(yè)用操縱機(jī)器人如果被用于非制造業(yè)，也被認(rèn)為是服務(wù)機(jī)器人。01服務(wù)機(jī)器人可能安裝，也可能不安裝機(jī)械手臂。02通常，但并不總是，服務(wù)機(jī)器人是可移動(dòng)的。03診療機(jī)器人1.2.1服務(wù)機(jī)器人的定義【知識(shí)鏈接】1.2服務(wù)機(jī)器人概述1.2.1服務(wù)機(jī)器人的定義【知識(shí)鏈接】1.2服務(wù)機(jī)器人概述我國對(duì)服務(wù)機(jī)器人的相關(guān)定義根據(jù)2021年3月發(fā)布《服務(wù)機(jī)器人機(jī)械安全評(píng)估與測(cè)試方法（GB/T39785-2021）》定義：除工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用外，能為人類或設(shè)備完成有用任務(wù)的機(jī)器人。注1：工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用包括（但不限于）制造、檢驗(yàn)、包裝和裝配。注2：用于生產(chǎn)線的關(guān)節(jié)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人，而類似的關(guān)節(jié)機(jī)器人用于供餐的屬于服務(wù)機(jī)器人。我國在2021年6月1日實(shí)施的《機(jī)器人分類》（GB/T39405-2020）標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)使用者的類別，將服務(wù)機(jī)器人分為個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人，與國際標(biāo)準(zhǔn)不同。1.2.2服務(wù)機(jī)器人的分類1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】公共服務(wù)機(jī)器人個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人中國電子學(xué)會(huì)結(jié)合國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展特性，根據(jù)服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分不同，將服務(wù)機(jī)器人分為個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人。1.2.2服務(wù)機(jī)器人的分類1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】家用服務(wù)機(jī)器人，又叫家庭服務(wù)機(jī)器人，按其使用用途可分為：工具型和教育型服務(wù)機(jī)器人；根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)景不同可分為：家政、教育娛樂、養(yǎng)老助殘、安防監(jiān)控機(jī)器人等。（1）家庭服務(wù)機(jī)器人中國電子學(xué)會(huì)結(jié)合國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展特性，根據(jù)服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分不同，將服務(wù)機(jī)器人分為個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人。1.2.2服務(wù)機(jī)器人的分類1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】

家政機(jī)器人

娛樂機(jī)器人

家用監(jiān)控機(jī)器人

醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人是指用于醫(yī)院、診所的醫(yī)療或輔助醫(yī)療的機(jī)器人。主要在醫(yī)院和診所中應(yīng)用，可提供醫(yī)療問診，搬運(yùn)物體，輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)等。根據(jù)用途不同，醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人可分為：臨床醫(yī)療用機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人、醫(yī)用教學(xué)機(jī)器人和醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人等。中國電子學(xué)會(huì)結(jié)合國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展特性，根據(jù)服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分不同，將服務(wù)機(jī)器人分為個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人。1.2.2服務(wù)機(jī)器人的分類1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人醫(yī)療物資運(yùn)輸機(jī)器人下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人（2）醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人公共服務(wù)機(jī)器人指在農(nóng)業(yè)、金融、物流等除醫(yī)學(xué)領(lǐng)域外的公共場(chǎng)合為人類提供一般服務(wù)的機(jī)器人。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，公共服務(wù)機(jī)器人可分為：引導(dǎo)接待機(jī)器人、終端配送機(jī)器人和智能安防機(jī)器人等。（3）公共服務(wù)機(jī)器人中國電子學(xué)會(huì)結(jié)合國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展特性，根據(jù)服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分不同，將服務(wù)機(jī)器人分為個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人。1.2.2服務(wù)機(jī)器人的分類1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】引導(dǎo)接待機(jī)器人送餐機(jī)器人安防巡檢機(jī)器人1.發(fā)展歷程服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展隨著人工智能技術(shù)的演進(jìn)和市場(chǎng)需求的變化與時(shí)俱進(jìn)，其發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段。1.2.3服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】服務(wù)機(jī)器人發(fā)展歷程實(shí)驗(yàn)室階段1960年，第一臺(tái)水下機(jī)器人ROV1968年，第一智能機(jī)器人1969年，第一臺(tái)雙足仿生機(jī)器人萌芽階段1990年，TRC公司護(hù)士助手1995年，中國第一臺(tái)水下機(jī)器人1999年，日本索尼第一代寵物機(jī)器人20世紀(jì)50~60年代20世紀(jì)70~90年代發(fā)展階段2000年，第一個(gè)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)2005年，我國服務(wù)機(jī)器人初具規(guī)模21世紀(jì)70~2.市場(chǎng)規(guī)模及增速1.2.3服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】數(shù)據(jù)來源：中國電子學(xué)會(huì)，《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022年）》2017-2024年全球服務(wù)機(jī)器人銷售額及增長(zhǎng)率2022年全球機(jī)器人市場(chǎng)結(jié)構(gòu)據(jù)中國電子學(xué)會(huì)發(fā)布的《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022年）》，2022年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)513億美元，年均增長(zhǎng)率為14%，其中工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)占38%，服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)占42%，特種機(jī)器人市場(chǎng)占20%。預(yù)計(jì)到2024年，全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望突破650億美元。中國服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也在快速擴(kuò)張，2022年市場(chǎng)規(guī)模占機(jī)器人行業(yè)總規(guī)模的37%，預(yù)計(jì)到2024年中國服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將超過100億美元。2022年我國機(jī)器人市場(chǎng)結(jié)構(gòu)2017-2024年我國服務(wù)機(jī)器人銷售額及增長(zhǎng)率數(shù)據(jù)來源：中國電子學(xué)會(huì)，《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022年）》3.發(fā)展前景1.2.3服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展概況1.2服務(wù)機(jī)器人概述【知識(shí)鏈接】服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)得以快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，除了國家政策引導(dǎo)外，核心在于其服務(wù)屬性。伴隨人們物質(zhì)水平的提高，對(duì)于生活質(zhì)量的要求也不斷提升，加之各行各業(yè)由于人口老齡化、人口紅利減弱帶來的降本增效壓力，服務(wù)機(jī)器人成為很好的載體，凸顯出其價(jià)值。市場(chǎng)需求：根本驅(qū)動(dòng)力龐大人口基數(shù)市場(chǎng)潛力巨大人口紅利消失需求不斷增加老齡化特殊工作需求收入提高支付能力提高產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展資本涌入杰出人才人才優(yōu)勢(shì)企業(yè)布局工程師紅利供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)成本優(yōu)勢(shì)技術(shù)成熟價(jià)格下降功能提高市場(chǎng)放量制造優(yōu)勢(shì)+服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)力及發(fā)展邏輯1.3服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈1.3服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈【知識(shí)鏈接】服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游、中游和下游。上游是機(jī)器人核心零部件研發(fā)與生產(chǎn)商，提供機(jī)器人所需的核心組件和功能模塊。中游包括機(jī)器人本體制造商和系統(tǒng)集成商，分別負(fù)責(zé)機(jī)器人整機(jī)的生產(chǎn)和定制化集成應(yīng)用開發(fā)。下游則是各類細(xì)分市場(chǎng)，如教育、醫(yī)療、新零售等，形成巨大的機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)。服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】1.環(huán)境感知技術(shù)（1）機(jī)器人對(duì)傳感器的要求環(huán)境感知技術(shù)作為機(jī)器人系統(tǒng)不可或缺的一部分，與智能機(jī)器人的地圖構(gòu)建、運(yùn)動(dòng)控制等功能息息相關(guān)。機(jī)器人的感知功能通常需要通過各類傳感器來實(shí)現(xiàn)。（2）環(huán)境感知技術(shù)對(duì)機(jī)器人的作用①對(duì)機(jī)器人地圖構(gòu)建功能的補(bǔ)充；②幫助機(jī)器人對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別和追蹤；③使機(jī)器人能夠觀察和理解人類行動(dòng)，與人類友好共存。強(qiáng)抗干擾能力由于機(jī)器人工作環(huán)境復(fù)雜未知，因此機(jī)器人需具備抗電磁干擾、灰塵和油垢等惡劣環(huán)境的干擾能力高精度傳感器幫助機(jī)器人自主完成既定工作，如果其精度差，則直接影響機(jī)器人的質(zhì)量。高可靠性若傳感器不穩(wěn)定，很容易導(dǎo)致機(jī)器人出現(xiàn)故障，嚴(yán)重則可能造成重大事故。表機(jī)器人對(duì)傳感器的三大要求1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】1.環(huán)境感知技術(shù)（3）多傳感器融合技術(shù)環(huán)境感知技術(shù)作為機(jī)器人系統(tǒng)不可或缺的一部分，與智能機(jī)器人的地圖構(gòu)建、運(yùn)動(dòng)控制等功能息息相關(guān)。機(jī)器人的感知功能通常需要通過各類傳感器來實(shí)現(xiàn)。目前，為提高服務(wù)機(jī)器人的自主移動(dòng)能力，大多通過激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器、GPS這五類傳感器及其之間的組合來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人環(huán)境感知。各類型傳感器對(duì)比如表所示。傳感器類型探測(cè)距離精度優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)激光雷達(dá)>100米極高實(shí)時(shí)測(cè)量周圍物體與自身距離易受惡劣天氣影響攝像頭50米一般能夠辨別物體易受光影響，辨別能力依賴算法，識(shí)別穩(wěn)定性較差毫米波雷達(dá)250米較高性價(jià)比高無法探測(cè)行人超聲波傳感器3米內(nèi)高能探測(cè)絕大部分物體無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)GPS--短期測(cè)量精度高能實(shí)現(xiàn)全局視角定位無法獲得周圍障礙物的位置信息表各類傳感器對(duì)比1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】2.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)（1）主要實(shí)現(xiàn)方式運(yùn)動(dòng)控制指機(jī)器人為完成各種任務(wù)和動(dòng)作所執(zhí)行的各種控制手段，既包括各種硬件系統(tǒng)，又包括各種軟件系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是提高機(jī)器人性能的關(guān)鍵因素，主要包含位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力矩控制幾種控制類型。服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制主要有電機(jī)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)兩種實(shí)現(xiàn)方式。電機(jī)系統(tǒng)液壓系統(tǒng)技術(shù)成熟度高系統(tǒng)復(fù)雜性高，定制設(shè)計(jì)比較多優(yōu)點(diǎn)控制靈活，使用方便功率密度大，力矩慣量大缺點(diǎn)輸出功率小、傳動(dòng)部件容易磨損發(fā)熱大，效率低，精度要求高應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人和小型人形機(jī)器人大型人形機(jī)器人或四足機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制主要?jiǎng)恿?shí)現(xiàn)方式1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】2.運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)（2）主要研究方向運(yùn)動(dòng)控制指機(jī)器人為完成各種任務(wù)和動(dòng)作所執(zhí)行的各種控制手段，既包括各種硬件系統(tǒng)，又包括各種軟件系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是提高機(jī)器人性能的關(guān)鍵因素，主要包含位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力矩控制幾種控制類型。服務(wù)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)控制方面的主要研究方向?yàn)槎ㄎ粚?dǎo)航與運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)。定位導(dǎo)航機(jī)器人需要通過環(huán)境感知，對(duì)自身和目標(biāo)進(jìn)行定位、導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，SLAM技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用的導(dǎo)航技術(shù)。運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制機(jī)器人需要應(yīng)對(duì)復(fù)雜多樣的行走環(huán)境，對(duì)自身的姿態(tài)和動(dòng)作進(jìn)行協(xié)調(diào)。主流SLAM技術(shù)有激光SLAM和V-SLAM，激光SLAM成熟應(yīng)用廣泛，V-SLAM是未來研究趨勢(shì)。1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】3.人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互是指使用計(jì)算機(jī)外接硬件設(shè)備，以有效方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。人通過輸入設(shè)備向機(jī)器輸入語音、文本、圖像、觸控等信號(hào)，機(jī)器通過輸出或顯示設(shè)備向人提供相關(guān)反饋信號(hào)。多模態(tài)人機(jī)交互系統(tǒng)及其控制方法1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】3.人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互是指使用計(jì)算機(jī)外接硬件設(shè)備，以有效方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。人通過輸入設(shè)備向機(jī)器輸入語音、文本、圖像、觸控等信號(hào)，機(jī)器通過輸出或顯示設(shè)備向人提供相關(guān)反饋信號(hào)。（1）語音交互技術(shù)語音交互基本流程基于語音的人機(jī)交互是主要的人機(jī)交互形式之一。它以語音為主要信息傳遞方式，使機(jī)器能夠像人一樣聽、說、自然地交流，并能準(zhǔn)確回答問題。其主要優(yōu)勢(shì)在于使用簡(jiǎn)便、信息傳遞高效，同時(shí)也能解放雙手和雙眼。1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】3.人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互是指使用計(jì)算機(jī)外接硬件設(shè)備，以有效方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。人通過輸入設(shè)備向機(jī)器輸入語音、文本、圖像、觸控等信號(hào)，機(jī)器通過輸出或顯示設(shè)備向人提供相關(guān)反饋信號(hào)。（1）語音交互技術(shù)國內(nèi)主要的語音技術(shù)供應(yīng)商國內(nèi)主要技術(shù)供應(yīng)商有科大訊飛、云知聲、思必馳、出門問問等，專注于智能語音技術(shù)?？拼笥嶏w在語音識(shí)別方面領(lǐng)先，市場(chǎng)份額最大。整體行業(yè)語音識(shí)別成功率高，但仍需改善環(huán)境影響和人性化溝通等問題。1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】3.人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互是指使用計(jì)算機(jī)外接硬件設(shè)備，以有效方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。人通過輸入設(shè)備向機(jī)器輸入語音、文本、圖像、觸控等信號(hào)，機(jī)器通過輸出或顯示設(shè)備向人提供相關(guān)反饋信號(hào)。（2）體感交互技術(shù)體感交互的四大特性體感交互是通過識(shí)別人的姿勢(shì)實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的互動(dòng)。它利用攝像系統(tǒng)建立三維空間，并感應(yīng)出人與設(shè)備之間的距離和物體大小。這種交互方式不同于傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤或多點(diǎn)觸摸，而是結(jié)合了即時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、圖像識(shí)別、語音識(shí)別和VR等技術(shù)。交互方式的合理性交互動(dòng)作的設(shè)計(jì)需要考慮動(dòng)作的使用頻率和用戶的疲勞程度交互行為的簡(jiǎn)潔性用戶需要對(duì)行為進(jìn)行認(rèn)識(shí)和理解，降低用戶認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)成本交互意圖的準(zhǔn)確性明確的動(dòng)作觸發(fā)指示能夠減少判斷失誤交互反饋的即時(shí)性決定了交互過程的流暢程度，從而進(jìn)一步影響用戶參與意愿1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】4.操作系統(tǒng)技術(shù)機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）是一種開源操作系統(tǒng)，專為機(jī)器人設(shè)計(jì)。它提供了獲取、構(gòu)建、編寫和運(yùn)行多機(jī)器人集成的工具和程序。ROS可以提高機(jī)器人開發(fā)代碼的復(fù)用率，簡(jiǎn)化多個(gè)機(jī)器人平臺(tái)之間創(chuàng)建復(fù)雜和魯棒機(jī)器人行為的任務(wù)。目前全球主流的機(jī)器人操作系統(tǒng)包括Android和ROS系統(tǒng)。大多數(shù)服務(wù)機(jī)器人操作系統(tǒng)都是基于Linux內(nèi)核開發(fā)的，使用ROS作為底層算法系統(tǒng)。ROS具有分布式計(jì)算、軟件復(fù)用、快速測(cè)試和免費(fèi)開源等優(yōu)勢(shì)，適用于服務(wù)機(jī)器人在復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景中的多節(jié)點(diǎn)多任務(wù)需求。UbuntuLinux系統(tǒng)ROS系統(tǒng)1.4.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】5.芯片技術(shù)芯片是指內(nèi)含集成電路的硅片。芯片是機(jī)器人的大腦，用于定位導(dǎo)航、視覺識(shí)別、處理傳輸、規(guī)劃執(zhí)行等功能。芯片包括通用芯片和專用芯片，通用芯片可廣泛應(yīng)用，而專用芯片一般是專門為服務(wù)機(jī)器人定制。智能服務(wù)機(jī)器人目前主要使用通用芯片，包括CPU、GPU和FPGA。傳統(tǒng)的CPU是計(jì)算機(jī)核心，GPU在圖形處理和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方面性能更強(qiáng)。雖然FPGA沒有通用計(jì)算功能，但在簡(jiǎn)單運(yùn)算上效率高且功耗低。在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA的性能超出其他芯片，在相同功率下，32線程下的速度/功耗比約為CPU的42倍，約為GPU的25倍。CPU、GPU、FPGA不同線程處理速度對(duì)比通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)機(jī)器人的機(jī)身是連接、支撐和傳動(dòng)手臂及行走機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)部分，包括手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置和支撐件。根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式和使用條件不同，采用的驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向裝置也會(huì)有所差異，導(dǎo)致機(jī)身結(jié)構(gòu)各異。固定式機(jī)器人機(jī)身直接聯(lián)接在地面，移動(dòng)式機(jī)器人機(jī)身安裝在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。驅(qū)動(dòng)裝置通常安裝在機(jī)身上，實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。常見的機(jī)身結(jié)構(gòu)類型有升降回轉(zhuǎn)型、俯仰型、直移型和類人機(jī)器人結(jié)構(gòu)。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（1）機(jī)身（a）升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)（b）俯仰型機(jī)身結(jié)構(gòu)（c）直移型機(jī)身結(jié)構(gòu)（d）類人形機(jī)身結(jié)構(gòu)1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)手臂是機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要組成部分，通常具有3個(gè)自由度，用于伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，需承受物體重量和末端執(zhí)行器、手腕及手臂自身的重量。手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性、工作載荷和定位精度直接影響機(jī)器人性能，因此設(shè)計(jì)需根據(jù)抓取重量、自由度、運(yùn)動(dòng)速度和定位精度等要求進(jìn)行。按手臂的結(jié)構(gòu)形式區(qū)分，手臂有單臂式、雙臂式等結(jié)構(gòu)。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（2）手臂按手臂結(jié)構(gòu)形式分1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)手臂是機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要組成部分，通常具有3個(gè)自由度，用于伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，需承受物體重量和末端執(zhí)行器、手腕及手臂自身的重量。手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性、工作載荷和定位精度直接影響機(jī)器人性能，因此設(shè)計(jì)需根據(jù)抓取重量、自由度、運(yùn)動(dòng)速度和定位精度等要求進(jìn)行。按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)、復(fù)合運(yùn)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（2）手臂四導(dǎo)向柱式臂部伸縮機(jī)構(gòu)1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)機(jī)器人手臂的直線運(yùn)動(dòng)可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，常見的方法包括使用活塞油（汽）缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、絲杠螺母機(jī)構(gòu)以及連桿機(jī)構(gòu)。其中，活塞油（汽）缸在機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗哂畜w積小、重量輕的特點(diǎn)。右圖所示為一種采用四根導(dǎo)向柱的手臂伸縮機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)通過油缸1來驅(qū)動(dòng)手臂的垂直伸縮運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是行程較長(zhǎng)，能夠承載較大的重物。當(dāng)需要抓取形狀不規(guī)則的物體時(shí)，為了防止產(chǎn)生較大的偏重力矩，可以采用四根導(dǎo)向柱。這種結(jié)構(gòu)在箱體加工線等場(chǎng)景中被廣泛使用。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（2）手臂--直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)四導(dǎo)向柱式臂部伸縮機(jī)構(gòu)1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的常見機(jī)構(gòu)包括齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)。其中，齒輪齒條機(jī)構(gòu)通過齒條的往復(fù)移動(dòng)帶動(dòng)齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；钊卓梢杂蓧毫τ突驂嚎s氣體驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒條的往復(fù)移動(dòng)。機(jī)器人手臂的俯仰運(yùn)動(dòng)通常使用活塞油（汽）缸和連桿機(jī)構(gòu)結(jié)合實(shí)現(xiàn)?；钊孜挥谑直巯路剑钊麠U通過鉸鏈連接手臂，缸體通過耳環(huán)或銷軸與立柱連接，如右圖所示。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（2）手臂--回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接活塞缸實(shí)現(xiàn)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)機(jī)器人手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)結(jié)合直線和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)簡(jiǎn)單可靠，廣泛用于固定動(dòng)作的專用機(jī)器人。這種運(yùn)動(dòng)模式簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，提高了機(jī)器人的工作準(zhǔn)確性和可靠性。除手臂外，手腕也可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，通過不同的動(dòng)力部件和常用機(jī)構(gòu)組合，按照規(guī)定軌跡或運(yùn)動(dòng)要求完成手臂和手腕的動(dòng)作。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（2）手臂--復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)機(jī)器人手腕是連接機(jī)器人手（手爪）和手臂的部件，它的作用是調(diào)節(jié)或改變被抓物體的方位，具有獨(dú)立的自由度。一般采用三自由度多關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和擺動(dòng)關(guān)節(jié)組成。為了使手部能處于空間任意方向，通常要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間3個(gè)坐標(biāo)軸x、y、z的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有翻轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)3個(gè)自由度，如右圖所示。通常把手腕的翻轉(zhuǎn)稱為Roll，用R表示；把手腕的俯仰稱為Pitch，用P表示；把手腕的偏轉(zhuǎn)稱為Yaw，用Y表示。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（3）手腕手腕的自由度1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)手腕的自由度根據(jù)機(jī)器人的工作性能要求確定，有些只有兩個(gè)自由度：翻轉(zhuǎn)和俯仰或翻轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)；有的甚至沒有手腕。為滿足特殊需求，有些手腕需要額外的橫向移動(dòng)自由度。手腕安裝在機(jī)器人手臂末端，其大小和重量是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵問題，盡量采用緊湊的結(jié)構(gòu)和合理的自由度。根據(jù)自由度的數(shù)目和驅(qū)動(dòng)方式的不同，手腕可以分為單自由度、二自由度、三自由度手腕以及直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)手腕。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（3）手腕單自由度手腕二自由度手腕1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)手腕的自由度根據(jù)機(jī)器人的工作性能要求確定，有些只有兩個(gè)自由度：翻轉(zhuǎn)和俯仰或翻轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)；有的甚至沒有手腕。為滿足特殊需求，有些手腕需要額外的橫向移動(dòng)自由度。手腕安裝在機(jī)器人手臂末端，其大小和重量是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵問題，盡量采用緊湊的結(jié)構(gòu)和合理的自由度。根據(jù)自由度的數(shù)目和驅(qū)動(dòng)方式的不同，手腕可以分為單自由度、二自由度、三自由度手腕以及直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)手腕。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（3）手腕三自由度手腕1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)手腕的自由度根據(jù)機(jī)器人的工作性能要求確定，有些只有兩個(gè)自由度：翻轉(zhuǎn)和俯仰或翻轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)；有的甚至沒有手腕。為滿足特殊需求，有些手腕需要額外的橫向移動(dòng)自由度。手腕安裝在機(jī)器人手臂末端，其大小和重量是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵問題，盡量采用緊湊的結(jié)構(gòu)和合理的自由度。根據(jù)自由度的數(shù)目和驅(qū)動(dòng)方式的不同，手腕可以分為單自由度、二自由度、三自由度手腕以及直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)手腕。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（3）手腕液壓直接驅(qū)動(dòng)BBR手腕1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)手腕的自由度根據(jù)機(jī)器人的工作性能要求確定，有些只有兩個(gè)自由度：翻轉(zhuǎn)和俯仰或翻轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)；有的甚至沒有手腕。為滿足特殊需求，有些手腕需要額外的橫向移動(dòng)自由度。手腕安裝在機(jī)器人手臂末端，其大小和重量是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵問題，盡量采用緊湊的結(jié)構(gòu)和合理的自由度。根據(jù)自由度的數(shù)目和驅(qū)動(dòng)方式的不同，手腕可以分為單自由度、二自由度、三自由度手腕以及直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)手腕。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（3）手腕遠(yuǎn)程傳動(dòng)手腕1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)機(jī)器人手是機(jī)器人用于抓取和握緊工具進(jìn)行操作的部件，具有仿人手動(dòng)作功能和觸覺識(shí)別功能。由方形手掌和節(jié)狀手指組成，裝有觸敏元件和熱敏元件。手指連接軸上有電位器轉(zhuǎn)換手指彎曲角度信息。機(jī)器人手具有靈巧的指、腕關(guān)節(jié)，可感知抓握物體重量，具備人手功能。根據(jù)被握物體屬性可分為夾鉗式、吸附式、專用操作器和仿生多指靈巧手等類型，如右圖所示。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（4）手（手爪）夾鉗式取料手吸附式取料手仿生多指靈巧手1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)行走機(jī)構(gòu)是機(jī)器人行走的重要執(zhí)行部件，支撐機(jī)器人身體，并根據(jù)任務(wù)需求使其在空間內(nèi)移動(dòng)。按運(yùn)動(dòng)軌跡分為固定軌跡式和無固定軌跡式兩種類型，分別用于工業(yè)機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，行走機(jī)構(gòu)可分為車輪式、履帶式、足式等類型，還包括步進(jìn)式、蠕動(dòng)式、混合式和蛇行式等適用于不同場(chǎng)景的形式。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（5）行走機(jī)構(gòu)固定軌跡--行走式無固定軌跡--足式無固定軌跡--輪式無固定軌跡--履帶式1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)a.車輪式行走機(jī)構(gòu)車輪式行走機(jī)構(gòu)具有移動(dòng)平穩(wěn)、能耗小以及容易控制移動(dòng)速度和方向等優(yōu)點(diǎn)。輪式移動(dòng)機(jī)器人是目前移動(dòng)機(jī)器人使用較為普遍的一種機(jī)器人，其使用的驅(qū)動(dòng)輪通常分為普通輪、全向輪和萬向輪等。按照輪子類型不同和數(shù)量不同又分為單輪滾動(dòng)、兩輪差動(dòng)、三輪全向、四輪全向等。在實(shí)際應(yīng)用比較多的輪式行走機(jī)構(gòu)通常為3輪式或4輪式，如右圖所示。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（5）行走機(jī)構(gòu)常見輪式行走機(jī)構(gòu)1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)b.履帶式行走機(jī)構(gòu)履帶式行走機(jī)構(gòu)由履帶、驅(qū)動(dòng)鏈輪、支承輪、托帶輪和張緊輪組成。相較于車輪式行走機(jī)構(gòu)，履帶式的特點(diǎn)如下：支承面積大，適合松軟或泥濘場(chǎng)地作業(yè)，通過性能好；越野機(jī)動(dòng)性能好，爬坡、越溝等性能優(yōu)于車輪式結(jié)構(gòu)；履帶上有履齒，不易打滑，牽引性能好；轉(zhuǎn)向靠左右履帶速度差實(shí)現(xiàn)，橫向和前進(jìn)容易產(chǎn)生滑動(dòng)；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、運(yùn)動(dòng)慣性大，減震性能差，易受損。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（5）行走機(jī)構(gòu)履帶式行走機(jī)構(gòu)1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)c.足式行走機(jī)構(gòu)足式行走機(jī)構(gòu)相比輪式行走和履帶式行走機(jī)構(gòu)更具適應(yīng)性，尤其在有障礙物或難以接近的工作場(chǎng)景下更具優(yōu)勢(shì)。足式行走機(jī)構(gòu)可以行走在平地和不平地面上，并能跨越溝壑和臺(tái)階。根據(jù)保持平衡方式的不同，足式行走機(jī)構(gòu)可分為靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的多足機(jī)構(gòu)。根據(jù)足的數(shù)量，足式行走機(jī)構(gòu)可分為單足、雙足、三足、四足、六足、八足等。其中，雙足和四足機(jī)構(gòu)適應(yīng)性和靈活性最好，最接近人類和動(dòng)物，因此應(yīng)用最廣泛。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（5）行走機(jī)構(gòu)足式機(jī)器人1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。1.機(jī)械系統(tǒng)c.足式行走機(jī)構(gòu)雙足行走機(jī)構(gòu)原理圖如右圖所示。雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)是空間連桿機(jī)構(gòu)，在行走過程中，行走機(jī)構(gòu)始終滿足靜力學(xué)的靜態(tài)平衡條件，也就是機(jī)器人的重心始終落在支持地面的一腳上。服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)身、手臂、手腕、手（手爪）、行走機(jī)構(gòu)等部分。（5）行走機(jī)構(gòu)雙足行走機(jī)構(gòu)原理1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人動(dòng)作的關(guān)鍵部件，由驅(qū)動(dòng)裝置組成，根據(jù)控制信號(hào)使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)?？煞譃殡妱?dòng)、液壓、氣動(dòng)及其綜合系統(tǒng)。（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)是機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式，通過各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生力矩和力來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行運(yùn)動(dòng)。常見電機(jī)包括直流電機(jī)、伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的角位移或角速度輸出。例如，水下機(jī)器魚通常使用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄機(jī)構(gòu)產(chǎn)生拍動(dòng)，推動(dòng)機(jī)器魚前行；仿人形機(jī)器人則采用永磁式直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)手部、腰部和腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。（a）水下機(jī)器魚（b）

人形機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人動(dòng)作的關(guān)鍵部件，由驅(qū)動(dòng)裝置組成，根據(jù)控制信號(hào)使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)?？煞譃殡妱?dòng)、液壓、氣動(dòng)及其綜合系統(tǒng)。（2）液壓驅(qū)動(dòng)如右圖所示獵豹機(jī)器人，是一種液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，使用高壓油作為工作介質(zhì)。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有動(dòng)力大、力矩與慣量比大、響應(yīng)快、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于承載能力大、重載搬運(yùn)和零件加工的機(jī)器人。然而，液壓系統(tǒng)需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換（將電能轉(zhuǎn)換為液壓能），速度控制通常采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低。液壓系統(tǒng)的液體泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)工作噪音也較高，這限制了它在裝配作業(yè)中的應(yīng)用。液壓驅(qū)動(dòng)--獵豹機(jī)器人1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人動(dòng)作的關(guān)鍵部件，由驅(qū)動(dòng)裝置組成，根據(jù)控制信號(hào)使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)?？煞譃殡妱?dòng)、液壓、氣動(dòng)及其綜合系統(tǒng)。（2）液壓驅(qū)動(dòng)如右圖所示獵豹機(jī)器人，是一種液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，使用高壓油作為工作介質(zhì)。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有動(dòng)力大、力矩與慣量比大、響應(yīng)快、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于承載能力大、重載搬運(yùn)和零件加工的機(jī)器人。然而，液壓系統(tǒng)需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換（將電能轉(zhuǎn)換為液壓能），速度控制通常采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低。液壓系統(tǒng)的液體泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)工作噪音也較高，這限制了它在裝配作業(yè)中的應(yīng)用。液壓驅(qū)動(dòng)--獵豹機(jī)器人1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人動(dòng)作的關(guān)鍵部件，由驅(qū)動(dòng)裝置組成，根據(jù)控制信號(hào)使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。可分為電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)及其綜合系統(tǒng)。（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便、價(jià)格低等特點(diǎn)。相比于液壓驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)更適合在中、小負(fù)荷的機(jī)器人中采用，如圖所示，F(xiàn)esto氣驅(qū)蝙蝠。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)--Festo氣驅(qū)蝙蝠1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人動(dòng)作的關(guān)鍵部件，由驅(qū)動(dòng)裝置組成，根據(jù)控制信號(hào)使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。可分為電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)及其綜合系統(tǒng)。（4）其他驅(qū)動(dòng)除了常用的驅(qū)動(dòng)方式外，還有一些新型的驅(qū)動(dòng)方式，如磁致伸縮驅(qū)動(dòng)、形狀記憶合金、靜電驅(qū)動(dòng)和超聲波電機(jī)等。這些驅(qū)動(dòng)方式主要應(yīng)用于體積小、微型規(guī)模的機(jī)器人。例如，美國波士頓大學(xué)開發(fā)了一種壓電微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器螞蟻，通過壓電微電機(jī)驅(qū)動(dòng)每條腿運(yùn)動(dòng)，用于實(shí)驗(yàn)室中的塵埃收集或從活體病人身體中提取細(xì)胞。清華大學(xué)和美國加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家們研發(fā)了一款以蟑螂為靈感的微型機(jī)器人，通過彎曲壓電薄膜的結(jié)構(gòu)諧振頻率驅(qū)動(dòng)，具有柔韌性和高度機(jī)動(dòng)性，可以應(yīng)用于救災(zāi)活動(dòng)。機(jī)器螞蟻蟑螂機(jī)器人1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。3.感知系統(tǒng)服務(wù)機(jī)器人的感知系統(tǒng)能夠自主感知周圍環(huán)境和自身狀態(tài)，做出及時(shí)判斷并將信息轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)的智能系統(tǒng)。它是服務(wù)機(jī)器人與人類交互并采取行動(dòng)的基礎(chǔ)，通常由傳感器、測(cè)量電路、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成。服務(wù)機(jī)器人感知系統(tǒng)框圖服務(wù)機(jī)器人感知系統(tǒng)的各類型傳感器1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。3.感知系統(tǒng)根據(jù)傳感器在機(jī)器人本體的位置不同，一般將機(jī)器人傳感器分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類，如右表所示。內(nèi)部傳感器用于檢測(cè)各關(guān)節(jié)的位置、速度等變量，為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量，如距離、接近程度和接觸情況等，用于引導(dǎo)機(jī)器人，便于其識(shí)別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器可使機(jī)器人以靈活的方式對(duì)它所處的環(huán)境做出反應(yīng)，賦予機(jī)器人一定的智能，其作用相當(dāng)于人的五官。外部傳感器（用于感知外部環(huán)境及環(huán)境變化）內(nèi)部傳感器（用于檢測(cè)并感知機(jī)器人自身的狀態(tài)）類型感知功能類型檢測(cè)功能視覺傳感器亮度、圖像信息速度傳感器速度、角速度聽覺傳感器聲音信息加速度傳感器加速度嗅覺（氣體傳感器）各種類型氣體角度傳感器傾斜角、方位角力覺傳感器力、力矩力/力矩傳感器力/力矩觸覺傳感器接觸、滑動(dòng)位移傳感器位移熱覺傳感器溫度溫度傳感器溫度接近覺傳感器距離

方向覺傳感器方位角

表常用于服務(wù)機(jī)器人的傳感器1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。4.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是服務(wù)機(jī)器人的“大腦”，負(fù)責(zé)接收、處理和執(zhí)行各種指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和操作?？刂葡到y(tǒng)還負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)機(jī)器人內(nèi)部各個(gè)部件的工作，確保機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性?？刂葡到y(tǒng)通過傳感器等感知設(shè)備獲取環(huán)境信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和算法做出相應(yīng)的決策和反應(yīng)。機(jī)器人控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心，包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)。它根據(jù)機(jī)器人的功能、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的工作目標(biāo)。隨著技術(shù)發(fā)展，控制系統(tǒng)在服務(wù)機(jī)器人中扮演關(guān)鍵角色，提升性能并拓展應(yīng)用領(lǐng)域。1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。4.控制系統(tǒng)（1）控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式機(jī)器人控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心，包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)。它根據(jù)機(jī)器人的功能、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的工作目標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式串行處理結(jié)構(gòu)串行處理結(jié)構(gòu)是機(jī)器人控制算法由串行機(jī)來處理。根據(jù)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和控制方式，可分為單CPU結(jié)構(gòu)集中控制方式、二級(jí)CPU結(jié)構(gòu)主從控制方式和多CPU結(jié)構(gòu)分布式控制方式。并行處理結(jié)構(gòu)為滿足串行結(jié)構(gòu)控制器中的實(shí)時(shí)計(jì)算要求，可采用高檔微機(jī)或小型機(jī)，或者采用多處理器并行計(jì)算來提高控制器的計(jì)算能力。構(gòu)建并行處理結(jié)構(gòu)的機(jī)器人控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常采用：開發(fā)機(jī)器人控制系統(tǒng)專用的VLSI、利用有并行處理能力的芯片式計(jì)算機(jī)構(gòu)成并行網(wǎng)絡(luò)，以及利用通用微處理器。1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。4.控制系統(tǒng)（2）控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)機(jī)器人控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心，包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)。它根據(jù)機(jī)器人的功能、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的工作目標(biāo)。服務(wù)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件目前，機(jī)器人控制系統(tǒng)采用上、下位機(jī)二級(jí)分布式結(jié)構(gòu)：上位機(jī)管理系統(tǒng)、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和軌跡規(guī)劃；下位機(jī)包括執(zhí)行控制板、傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊，接收上位機(jī)指令，輸出PWM信號(hào)控制電機(jī)，并管理外圍設(shè)備。服務(wù)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件一般包括主機(jī)模塊、執(zhí)行控制模塊、轉(zhuǎn)接板、配套電源等部分。主機(jī)模塊包括安卓板或X86板、顯示器等；執(zhí)行控制板模塊由單片機(jī)和相應(yīng)電路板組成，轉(zhuǎn)接板包括一些端子和繼電器，其功能是轉(zhuǎn)接信號(hào)；電源用于控制系統(tǒng)供電。1.4.2典型服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)組成1.4服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)【知識(shí)鏈接】通常來說，服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。4.控制系統(tǒng)（3）控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)機(jī)器人控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心，包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)。它根據(jù)機(jī)器人的功能、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的工作目標(biāo)。人形服務(wù)機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)服務(wù)機(jī)器人的軟件控制系統(tǒng)通常以計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Windows、Linux等為基礎(chǔ)，主要管理用戶程序中功能模塊的執(zhí)行和函數(shù)調(diào)用，為傳感器信息和控制信息的傳遞提供通道，以及提供機(jī)器人附件和其他擴(kuò)展接口等中間組件，是最底層和最上層之間聯(lián)系的紐帶。1.5.1服務(wù)機(jī)器人技術(shù)展望1.5服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用及其展望【知識(shí)鏈接】智能化發(fā)展趨勢(shì)自主化發(fā)展趨勢(shì)協(xié)同化發(fā)展趨勢(shì)模塊化發(fā)展趨勢(shì)深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用情感識(shí)別與表達(dá)自主學(xué)習(xí)與適應(yīng)導(dǎo)航與定位技術(shù)環(huán)境感知與建模自主決策與執(zhí)行多機(jī)器人協(xié)同人機(jī)協(xié)同云端協(xié)同功能模塊化硬件標(biāo)準(zhǔn)化軟件開源化1.5.2服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用展望1.5服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用及其展望【知識(shí)鏈接】服務(wù)機(jī)器人工作應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)踐任務(wù)1：列出你所知道的服務(wù)機(jī)器人類型和品牌實(shí)踐任務(wù)1【動(dòng)手實(shí)踐】一、實(shí)踐組織以小組調(diào)研討論P(yáng)K匯報(bào)的形式完成任務(wù)實(shí)踐。二、實(shí)踐內(nèi)容以小組為單位，利用網(wǎng)絡(luò)、期刊等途徑，針對(duì)以下主題進(jìn)行討論。主題1：什么是機(jī)器人？機(jī)器人的發(fā)展歷程都經(jīng)歷了哪些？主題2：什么是服務(wù)機(jī)器人？服務(wù)機(jī)器人都有哪些種類？主題3：我國的服務(wù)機(jī)器人廠商有哪些？主題4：服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)有哪些？主題5：說一說你眼中的服務(wù)機(jī)器人是什么樣的？每組利用15分鐘進(jìn)行歸納總結(jié)，并制作對(duì)此主題的分析PPT。每個(gè)小組依次派代表進(jìn)行主題討論結(jié)果演講，最后由全體同學(xué)進(jìn)行投票，決出優(yōu)勝小組。實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】基于前面對(duì)服務(wù)機(jī)器人的概念、種類以及服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)學(xué)習(xí)與了解，依托多模態(tài)人形機(jī)器人進(jìn)行服務(wù)機(jī)器人體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，感受服務(wù)機(jī)器人的智能化和趣味性。任務(wù)描述任務(wù)目標(biāo)通過玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人—悟空”實(shí)踐任務(wù)主要達(dá)到以下目標(biāo)：①深入了解服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)、系統(tǒng)組成以及應(yīng)用場(chǎng)景；②認(rèn)識(shí)多模態(tài)人形機(jī)器人的交互方式，體驗(yàn)多模態(tài)人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺和語音識(shí)別等功能；③能熟練操作多模態(tài)人形機(jī)器人。實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（1）操作多模態(tài)人形機(jī)器人開關(guān)機(jī)①開機(jī)操作將人形機(jī)器人“悟空”放在平整的桌面上并擺成蹲下姿勢(shì)。長(zhǎng)按開機(jī)鍵，直到“悟空”嘴部LED燈亮起白色即可松手。開機(jī)需等待60秒左右，當(dāng)人形機(jī)器人“悟空”說“我已經(jīng)準(zhǔn)備好了”后即開始使用。首次開機(jī)后，可根據(jù)人形機(jī)器人“悟空”提示進(jìn)行設(shè)置。②關(guān)機(jī)操作長(zhǎng)按電源鍵3秒，直到人形機(jī)器人“悟空”提示關(guān)機(jī)；對(duì)人形機(jī)器人“悟空”說“悟空悟空，關(guān)機(jī)”。人形機(jī)器人“悟空電源鍵實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（2）機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)設(shè)置①下載安裝手機(jī)應(yīng)用掃描如圖所示二維碼或前往APPStore及安卓市場(chǎng)下載“悟空教育版”。②藍(lán)牙連接打開悟空教育版APP后會(huì)收到需要打開手機(jī)藍(lán)牙的提示，可根據(jù)提示打開手機(jī)藍(lán)牙。①下載安裝手機(jī)應(yīng)用②藍(lán)牙連接實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（2）機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)設(shè)置③選擇配網(wǎng)方式先根據(jù)提示對(duì)機(jī)器人進(jìn)行“批量配網(wǎng)”設(shè)置。完成后點(diǎn)擊勾選“悟空已經(jīng)開機(jī)成功”。再根據(jù)提示進(jìn)入機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)方式選擇?？蛇x擇使用“WiFi”或“移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)”。④開始配網(wǎng)打開悟空教育版APP后會(huì)收到需要打開手機(jī)藍(lán)牙的提示，可根據(jù)提示打開手機(jī)藍(lán)牙。③選擇配網(wǎng)方式④開始配網(wǎng)實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（3）連接機(jī)器人—悟空點(diǎn)擊“連接機(jī)器人”，在跳轉(zhuǎn)后的頁面輸入機(jī)器人序列號(hào)。即輸入機(jī)器人背部的條形碼后四位數(shù)。悟空機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)連接成功后，可在悟空教育APP界面右上角可看到與悟空機(jī)器人背部條形碼后4位一致的數(shù)字。實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（4）人形機(jī)器人“悟空”運(yùn)動(dòng)表演①舞蹈表演通過語音喚醒人形機(jī)器人“悟空”進(jìn)行舞蹈表演，例如，可以對(duì)機(jī)器人說“悟空悟空，跳個(gè)舞吧”，就會(huì)開始跳舞表演；也可以通過APP中“動(dòng)作廣場(chǎng)”展示舞蹈。②動(dòng)作表演通過語音喚醒人形機(jī)器人“悟空”進(jìn)行動(dòng)作表演，例如，可以對(duì)機(jī)器人說“悟空悟空，做個(gè)俯臥撐”，就會(huì)開始表演俯臥撐；也可以通過APP中“動(dòng)作廣場(chǎng)”展示動(dòng)作。①舞蹈表演②動(dòng)作表演實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（5）與人形機(jī)器人“悟空”互動(dòng)多模態(tài)人形機(jī)器人“悟空”有豐富的互動(dòng)功能，它能播放海量高品質(zhì)的無損音樂；它能表演各大熱門的流行舞曲及專屬舞蹈；它能語音拍照；它還支持查詢最新新聞資訊、體育賽事等。悟空的舞蹈和體育賽事互動(dòng)功能如圖所示。與人形機(jī)器人“悟空”互動(dòng)實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（6）對(duì)人形機(jī)器人“悟空”進(jìn)行自定義功能訓(xùn)練多模態(tài)人形機(jī)器人“悟空”可以自定義設(shè)置語音指令和行為，讓人形機(jī)器人“悟空”聽到語音指令即執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的行為，具體操作如圖所示。設(shè)置行為技能訓(xùn)練設(shè)置指令添加技能實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（7）對(duì)人形機(jī)器人“悟空”進(jìn)行AI編程①編導(dǎo)“晃腦袋”動(dòng)作a.進(jìn)入動(dòng)作編導(dǎo)界面：點(diǎn)擊“AI編動(dòng)作”，進(jìn)入動(dòng)作編導(dǎo)界面。b.操縱關(guān)節(jié)：人形機(jī)器人“悟空”有6個(gè)關(guān)節(jié)，分別設(shè)在“頭部”、“腰部”、“左臂”、“右臂”、“左腿”和“右腿”的位置，選中“頭部”，即可自由操縱“頭部”的角度。將“頭部”移動(dòng)至正中間位置，按下“添加”，時(shí)間1.0秒；將“頭部”移動(dòng)至最左側(cè)位置，按下“添加”，時(shí)間1.0秒；將“頭部”移動(dòng)至最右側(cè)位置，按下“添加”，時(shí)間1.0秒；將“頭部”移動(dòng)至正中間位置，按下“添加”；添加完成后，即可看到編“晃腦袋”動(dòng)作界面圖。根據(jù)屏幕提示，開始執(zhí)行動(dòng)作，執(zhí)行過程中，也可通過按鍵停止動(dòng)作。最后，保存動(dòng)作，并命令為“晃腦袋”。編導(dǎo)“晃腦袋”動(dòng)作步驟實(shí)踐任務(wù)2：玩轉(zhuǎn)“多模態(tài)人形機(jī)器人--悟空”實(shí)踐任務(wù)2【動(dòng)手實(shí)踐】任務(wù)實(shí)施（7）對(duì)人形機(jī)器人“悟空”進(jìn)行AI編程②編導(dǎo)“撓癢”動(dòng)作a.操縱關(guān)節(jié)：選中人形機(jī)器人“悟空”的“右臂”，即可自由操縱“右臂”的角度。先將“右臂”移動(dòng)至正中間位置，按下“添加”，時(shí)間1.0秒；