智能家庭陪伴机器人：让孩子拥有更快乐的童年

获奖等级：三等奖

设计者：谭帅，张清松，杨康勇

指导教师：刘国平，严萍

南昌大学机电工程学院，南昌，330031

本项目设计的家庭陪伴机器人（图43），通过智能互动，协助父母陪伴孩子成长，让孩子拥有更快乐的童年。该机器人拥有一系列功能，可以愉悦、教育和监护孩子，能够帮助孩子更好地成长。其中，放音乐、跳舞蹈、讲故事、猜谜语功能可以实现愉悦孩子的效果；启蒙教育、百科问答、智能对话、开拓思维功能可以实现教育孩子的效果；危险预防、身份识别、生活助手功能可以实现监护孩子的效果。本作品在功能和技术上均具有一定的创新性。

在功能创新上，巧妙使用自主研发的体感交互技术，为孩子营造良好的少儿舞蹈创作环境，全面开发孩子大脑，培养孩子的创造性思维能力。(www.xing528.com)

在技术创新上，针对体感交互实现过程中出现的信号处理复杂、坐标变换和模型建立烦琐、手臂动作跟踪控制难问题，设计者研发了无干扰快速平滑处理算法、多次坐标变换与逆运动学模型、实时跟踪控制算法三大核心技术，很好地解决了上述问题。三大核心技术具备以下创新点：

（1）7ms快速平滑拟合离散、干扰信号，解决了常规算法只能消除干扰，无法处理孩子做幅度大的手势动作时，骨骼节点产生变形的问题。

（2）多次坐标变换与逆运动学模型的构建，实现了手臂动作的精确模仿，解决了常规划分关节链等方式无法实现机器人对孩子手臂动作准确模仿的问题。

（3）45ms快速跟踪响应孩子的手臂动作，解决了常规角度数据处理算法只能得到连续的角度控制曲线，无法实现对曲线尖锐部分进行平滑的问题。

图43　家庭陪伴机器人