服务机器人构成和功能优化解析

虽然服务机器人种类繁多、形式多样化、功能各异，但是一个完整的服务机器人系统通常由以下几个部分构成：本体结构、控制系统、决策系统、执行机构、感知系统、人机交互、能源供应等，如图1-1所示。

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图1-1　服务机器人的系统构成

用户通过人机交互系统将任务传达给服务机器人，高层的决策系统通过融合感知系统传送的数据信息，确定机器人所处的外部环境状态、机器人的运动状态，并据此做出决策。依据决策结果，由控制系统选择合适的控制策略，并输出相应的控制指令，通过执行机构来驱动机器人本体结构的运动，以实现预定的工作任务。在任务执行过程中，内传感器通过力传感器、位置传感器、测速计、光电编码器、陀螺仪等实现对机器人运动状态的描述；外传感器通过红外传感器、激光传感器、超声传感器、视觉传感器、微波雷达等感知外部工作环境信息。感知系统将所获取的机器人运动状态及工作环境状态反馈给系统决策层并作为决策依据。从图1-1中可知，人机交互与决策系统之间存在双向信息传递。一方面，操作人员通过人机交互系统向机器人传送任务命令；一方面，决策层实时向人机交互系统传送机器人系统运行状态及外部工作环境状态，并通过可视化技术在人机交互界面上显示。在决策层与控制系统之间同样存在双向信息传递：决策层把决策结果传递给控制系统，作为控制系统运行的依据；同时，控制系统将把执行结果反馈给决策层，供决策系统参考并作相应调整。