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多功效——互联网+家庭服务机器人

项
目
计
划
书

摘要：在人力成本逐步提升今天，机器人替换一部分人工作已经成为了发展趋势；而现在机器人大多是专一化完成特定工作机器人，在家庭服务方面更是如此。在此特定环境下，我们设计研发一款针对家庭服务服务型机器人，尽可能综合多种家用机器人功效，集家政服务、娱乐、安全于一身多功效互联网+机器人，以此来满足更多家庭需求。
关键字：机器人、家庭服务、多功效
第一部分：项目创意
一、背景及目标
机器人发展背景：
中国在服务机器人领域研发和日本、美国等国家相比起步较晚。多年来, 在国家863计划支持下，中国在服务机器人研究和产品研发方面已开展了大量工作，并取得了一定成绩，如哈尔滨工业大学研制导游机器人、迎宾机器人、清扫机器人等；华南理工大学研制机器人护理床；即使中国在上世纪90年代中后期就已经开始了服务机器人相关技术研究，不过中国服务机器人市场以前后才开始初具规模。现在，中国家用服务机器人关键有吸尘器机器人、教育、娱乐、保安机器人、智能轮椅机器人、智能穿戴机器人、智能玩具机器人，同时还有一批为服务机器人提供关键控制器、传感器和驱动器功效部件企业。现在市场上销售保洁机器人有北京利而浦电器有限责任企业福玛特保洁机器人、浙江海星电子科技HAC-2智能吸尘器、深圳银星智能电器kv8家用清洁机器人、台湾某企业QQ-2保洁机器人、上海罗宝企业罗宝智能吸尘器机器人等。服务机器人在家庭中应用是其发展一个关键方向，势必包含到智能传感器单元应用、通信协议接口、无线通信网络等技术，这也是服务机器人技术在广义上应用，并有可能带动服务机器人在家用领域产业应用。
针对现在市场上家庭服务类机器人，关键存在以下多个问题：机器人功效专一化，一类机器人只能完成专门特定任务，然而针对复杂繁多家庭服务问题，功效专一化机器人极难完成，我们也不可能针对各项家庭服务问题全部购置专门服务机器人。而且目前机器人发展不完善，成本过高，只能是部分高端消费人群奢侈品，极难进入平常百姓家。
研发目标：关键针对机器人发展一系列问题，处理机器人专一化造成资源浪费和机器人成本过高限制了机器人发展问题。让机器人能够像汽车和手机一样进入平常百姓家，成为大众消费必需品。关键研发一款集家政、教育训练、娱乐等和一身多功效，高智能机器人。（使用互联网技术为人、烹饪器具和机器人提供通讯渠道，帮助完成各项任务。即就是将家庭中各类有必需连接设备连接为一个统一整体，统一指挥、帮助完成各项任务）。
研发意义：多功效家庭服务机器人经过功效上综合体系，提升了机器人工作对象使得机器人功效从传统单一化到集成化；这么势必会大大降低机器人成本，推进机器人愈加快进入市场，扩大市场空间，推进机器人产业迅猛发展，同时更多将人从复杂繁琐劳动中解放出来。
二、项目功效
项目功效计划：
一个基于互联网控制产品，能够经过手机APP、电脑软件窗口、人机交互界面进行控制。
功效：机器人各部分功效设计着眼应用于家庭服务各个步骤需要和大家现代生活需要，尽可能多给机器人给予更多功效，满足不一样人群需要。本设计含有以下功效：
家政服务：
清洁（地面清洁、洗涤等）、辅助烹饪（切菜等）、护理（老人、婴儿）。
家庭环境监测：
空气质量监测（温度、PM2.5、湿度等）、燃气管道（安全监测等）、电网（安全监测等）、水管（安全、控制等）、防盗报警、家庭设备运行监测和控制（灯光、空调、冰箱、电视等）、健康监测管理（体温等）。
娱乐（教育训练）：（赞美）投影仪、模拟KTV、情感心理、人性化。
自我故障监测：为机器人设定特定自我检测程序，监测机器人运行情况。因为机器人控制着几乎整个家庭设备运行情况和家庭安全保障，所以必需时刻确保机器良好运行。在检测到设备故障，机器必需交出控制权，以确保家庭设备正常运行。
机器人控制：机器人支持网络远程控制、手机APP网络控制和人机交互界面控制。为安全控制设置控制优先权，人机交互控制优先权高于网络控制。

三、产品设计
1、产品模型图

2、机械结构设计

（1）机器人手臂设计：采取六自由度设计。

采取整个手臂有六个电机驱动，采取六自由度设计，能够实现空间任意一点定位，满足任意工作需求。

（2）关节驱动方案：
采取直齿轮、伞齿轮配合驱动，正向力矩短，减小驱动力臂。反向力矩长，有利于自锁。

（3）行走机构：

行走机构采取四台电机分别驱动四个轮子。轮子采取左旋、右旋两种轮子，采取对角安装方法，能够实现一个平面内三个自由度运动。
（4）清扫机构：

毛刷将垃圾卷入垃圾导引通道，通道内部安装刮板，将垃圾从毛刷上刮落，送入垃圾搜集箱。
行走机构和垃圾清扫机构整体安装：

（5）头部结构设计
头部预留两个自由度，机器人头部能够实现点头和摇头动作，内置两个图像传感器充当机器人眼睛，头部两侧安装两个扬声器。额头部安装红外温度传感器采集外界温度。机器人唇部安装微型MIC采集外界声音信号。
（6）接口
机器人预留多种外部接口通道，连接多种家庭必备传感器，用以扩展机器人功效已达成万能、多用途目标。比如在家庭电网中加装电流、电压传感器，采集电网电流、电压信号，传输给机器人，由机器人对所采集信息进行处理，以监测电网运行情况，并适时做出处理。