结构组成和共性技术分析

机器人技术是多种技术的集成，它的进步取决于其他领域的发展，特别是计算机、信息处理、传感器和驱动器、通信和网络等。家政服务机器人通常包括以下几个部分：①用于移动的行进装置，该部分主要由直流伺服电机、减速箱、驱动轮、导向轮、驱动电路等组成；②智能感知系统，该系统能够自主完成周围环境及人脸的识别、声音识别、障碍物检测、危险气体检测，以及距离、位置与方向的测量等；③具备特定功能的工作系统，如防盗监测、安全检查、物品搬运、家电控制、清洁卫生、家庭娱乐、病况监视、儿童教育、报时催醒和开支管理等系统；④机器人自身的控制管理系统。

家用服务机器人共性技术主要包括以下方面。

1.自主移动机器人平台技术

大量服务机器人通过自主移动机构实现在室内环境下的运动，尽管因其服务功能不同而需要在移动平台上配置不同的辅助机构，但自主移动机器人通常可以作为相当一部分家用服务机器人的基础平台。在这类平台上存在一些共性问题，如控制器、驱动器和传感器的标准化问题、机器人操作系统的实时性问题、机器人内部通信总线的健壮性问题、机器人的集成开发环境问题等。在集成上述关键技术问题的基础上，若研究开发开放式和标准化的移动机器人硬件和软件平台，可以为服务机器人提供直接有效的运动部件，适应对不同服务内容机器人的柔性需求。

2.机构与驱动

家用服务机器人在不同的作业环境下工作，需要不同类型的移动机构和作业机构。机器人的执行机构和驱动机构将朝着微型化和一体化的方向发展。开发具有真正操作能力的机器人，必须解决服务机器人的移动机构和作业机构对家庭环境和不同作业任务的适应性问题。例如，学术界一直热衷于双足机器人、仿人型操作臂和灵巧手的开发，虽然日本、韩国和欧盟都已经开发出高水平的样机，但是由于其机构和驱动系统的高昂成本和有限功能，这些样机目前还仅仅停留在实验室阶段。

3.感知技术

传感器是服务机器人的关键部件，是其对环境做出准确、及时反映的信息基础。针对家用服务机器人对获取周围感知信息的需求，开发物美价廉的适合在家庭环境中使用的（包括对人体安全的）传感器模块，是服务机器人真正以低成本进入普通百姓家庭的必要条件。在家用机器人中，根据需要开发使用各种新型视觉系统和传感器件，以及对多个传感器信息的处理和融合，是家用机器人获得更准确、完整的环境信息、提高系统智能决策水平的关键。提高现有传感信息处理的实时性和对环境变化的健壮性也是一个富有挑战性的课题。除了传统的超声波、红外、视觉等传感器外，新型的触觉传感器、位姿传感器等智能传感器机器人感知技术是未来的发展方向。(www.xing528.com)

4.交互技术

家用机器人既然以服务为目的，就需要有更多、更方便、更自然的方式与人进行交互，这包括高层次的情感交互及低层次的力觉和触觉交互等。基于视觉和听觉的人机交互是该领域的发展方向，但其发展速度受制于当前语音理解与合成技术及计算机视觉技术的研究水平。交互技术的目标是赋予机器人以情感，把人与人之间要依靠语音和视觉交互的习惯，逐渐延伸到人与机器之间的交互中去。

5.自主技术

家用机器人的应用环境通常是半结构化环境，其执行的任务复杂多样。因此，对于各种实用性的家用机器人来说，如何提高对变化环境和多种任务的适应性，提高自主服务能力，是一项关键技术。自主技术的目标是赋予机器人以思维，其主要包括：任务规划、环境创建与自定位、路径规划、实时导航、目标识别等。

6.网络通信技术

网络通信技术与机器人技术的结合促进了机器人技术的发展，也给机器人技术提出了挑战。为弥补当前智能机器人系统发展的不成熟，通过网络实现操作者对机器人的计算机辅助遥控操作，是对智能机器人系统的一个很好补充。但这项技术也面临着一些挑战，如网络延时、丢包、乱序、透明度、临场感等。通过网络可以将机器人构成一个动态分布式系统。从机器人的角度看，这就提出了分布式导航定位、建模、协调控制等问题。