隨著現(xiàn)代社會(huì)生活水平的提高和中國(guó)人口老齡化進(jìn)程加快,公共場(chǎng)館正大量運(yùn)用智能化、自動(dòng)化的商用服務(wù)機(jī)器人。導(dǎo)覽機(jī)器人是一種高度智能化的商用服務(wù)機(jī)器人,它可以代替或輔助人類(lèi)講解員,提供引導(dǎo)參觀、趣味講解、信息咨詢(xún)等服務(wù),有效幫助公共場(chǎng)館降低用工成本,提升智能化水平和服務(wù)水平,導(dǎo)覽機(jī)器人將成為公共場(chǎng)館提升吸引力和服務(wù)能力的必不可少的智能設(shè)備。本文根據(jù)某航天主題歷史展覽館的項(xiàng)目需求,整理得到導(dǎo)覽機(jī)器人總體設(shè)計(jì)要求,研制一款自主導(dǎo)覽語(yǔ)音交互機(jī)器人。根據(jù)導(dǎo)覽機(jī)器人運(yùn)行場(chǎng)景的特性和要求,針對(duì)定位導(dǎo)航、語(yǔ)音交互、場(chǎng)館設(shè)備聯(lián)動(dòng)等方面進(jìn)行研究,選擇AGV技術(shù)進(jìn)行定位導(dǎo)航,提升可靠性。選擇科大訊飛AIUI語(yǔ)音交互方案,并針對(duì)場(chǎng)館專(zhuān)有資料對(duì)語(yǔ)音交互庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化完善,以及根據(jù)受控設(shè)備的特點(diǎn)在多種通信方式中選擇合適的控制方式,提升場(chǎng)館設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制的可靠性和兼容性。根據(jù)導(dǎo)覽機(jī)器人外觀和功能設(shè)計(jì)的要求,完成外觀設(shè)計(jì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),結(jié)合定位導(dǎo)航方式,選用六輪底盤(pán)布局和差速驅(qū)動(dòng)方式,最終得到導(dǎo)覽機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)。導(dǎo)覽機(jī)器人采用主-從系統(tǒng)架構(gòu),詳細(xì)闡述了各系統(tǒng)的元器件選型及軟硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程,根據(jù)實(shí)際控制需求在ModBus-RTU協(xié)議基礎(chǔ)上編寫(xiě)了導(dǎo)覽機(jī)器人通信協(xié)議,根據(jù)項(xiàng)目需求完成了導(dǎo)覽機(jī)器人控制交互策略和用戶界面的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)導(dǎo)覽機(jī)器人建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,驗(yàn)證了差速驅(qū)動(dòng)方式的可行性,在此基礎(chǔ)上,基于Simulink設(shè)計(jì)了模糊自整定PID運(yùn)動(dòng)控制器和PID運(yùn)動(dòng)控制器仿真模型,并對(duì)這兩種運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行了轉(zhuǎn)速響應(yīng)仿真對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明導(dǎo)覽機(jī)器人模糊自整定PID運(yùn)動(dòng)控制器相比于PID運(yùn)動(dòng)控制器具有更優(yōu)的控制效果。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類(lèi)】：TP242
【部分圖文】：

全日制工程碩士學(xué)位論文3營(yíng)業(yè)廳等公共場(chǎng)所，“旺寶”迎賓機(jī)器人主要提供語(yǔ)音交互、打印取號(hào)、信息查詢(xún)等服務(wù)�！皟�(yōu)友”講解機(jī)器人與“旺寶”迎賓機(jī)器人如圖1.1與圖1.2所示。圖1.1“優(yōu)友”講解機(jī)器人圖1.2“旺寶”迎賓機(jī)器人目前應(yīng)用的商用服務(wù)機(jī)器人對(duì)與場(chǎng)館設(shè)備的聯(lián)動(dòng)方面未給予較高關(guān)注，因此在對(duì)公共場(chǎng)館常見(jiàn)的設(shè)備的控制研究方面仍有較大的發(fā)展空間。1.2.2課題研究意義本文研究的導(dǎo)覽機(jī)器人針對(duì)在公共場(chǎng)館應(yīng)用的通用商用服務(wù)機(jī)器人存在的一些局限做出改進(jìn)。由于導(dǎo)覽機(jī)器人不同于迎賓機(jī)器人、講解機(jī)器人等在小范圍內(nèi)移動(dòng)的服務(wù)機(jī)器人，導(dǎo)覽機(jī)器人的應(yīng)用被寄予希望來(lái)替代或者輔助人工講解員進(jìn)行按固定路線和順序進(jìn)行講解的任務(wù)，因此導(dǎo)覽機(jī)器人沿指定路徑移動(dòng)時(shí)要求具備較強(qiáng)抗干擾能力，本文將通常用于工業(yè)的可靠性高的AGV技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)覽機(jī)器人的循跡導(dǎo)航中，并且應(yīng)用模糊自整定PID控制算法確保導(dǎo)覽機(jī)器人行駛過(guò)程的平穩(wěn)。針對(duì)通用型服務(wù)機(jī)器人語(yǔ)音交互庫(kù)專(zhuān)業(yè)性、針對(duì)性不強(qiáng)的問(wèn)題，本文將場(chǎng)館信息、展品的擴(kuò)展信息等專(zhuān)有資料導(dǎo)入至導(dǎo)覽機(jī)器人語(yǔ)音交互庫(kù)中，提高語(yǔ)音交互過(guò)程中的信息契合度。對(duì)于通用型服務(wù)機(jī)器人在與場(chǎng)館設(shè)備互聯(lián)互通方面存在的局限，本文通過(guò)在導(dǎo)覽機(jī)器人機(jī)體搭載融合多種無(wú)線通信方式的無(wú)線交互控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)備特性和使用場(chǎng)景，選擇最佳通信方式在導(dǎo)覽過(guò)程中聯(lián)動(dòng)場(chǎng)館設(shè)備。綜上所述，本文設(shè)計(jì)的導(dǎo)覽機(jī)器人針對(duì)特定的公共場(chǎng)館的需求，對(duì)通用型服務(wù)機(jī)器人存在的局限進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合該公共場(chǎng)館的特色，在外形設(shè)計(jì)以及

全日制工程碩士學(xué)位論文3營(yíng)業(yè)廳等公共場(chǎng)所，“旺寶”迎賓機(jī)器人主要提供語(yǔ)音交互、打印取號(hào)、信息查詢(xún)等服務(wù)。“優(yōu)友”講解機(jī)器人與“旺寶”迎賓機(jī)器人如圖1.1與圖1.2所示。圖1.1“優(yōu)友”講解機(jī)器人圖1.2“旺寶”迎賓機(jī)器人目前應(yīng)用的商用服務(wù)機(jī)器人對(duì)與場(chǎng)館設(shè)備的聯(lián)動(dòng)方面未給予較高關(guān)注，因此在對(duì)公共場(chǎng)館常見(jiàn)的設(shè)備的控制研究方面仍有較大的發(fā)展空間。1.2.2課題研究意義本文研究的導(dǎo)覽機(jī)器人針對(duì)在公共場(chǎng)館應(yīng)用的通用商用服務(wù)機(jī)器人存在的一些局限做出改進(jìn)。由于導(dǎo)覽機(jī)器人不同于迎賓機(jī)器人、講解機(jī)器人等在小范圍內(nèi)移動(dòng)的服務(wù)機(jī)器人，導(dǎo)覽機(jī)器人的應(yīng)用被寄予希望來(lái)替代或者輔助人工講解員進(jìn)行按固定路線和順序進(jìn)行講解的任務(wù)，因此導(dǎo)覽機(jī)器人沿指定路徑移動(dòng)時(shí)要求具備較強(qiáng)抗干擾能力，本文將通常用于工業(yè)的可靠性高的AGV技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)覽機(jī)器人的循跡導(dǎo)航中，并且應(yīng)用模糊自整定PID控制算法確保導(dǎo)覽機(jī)器人行駛過(guò)程的平穩(wěn)。針對(duì)通用型服務(wù)機(jī)器人語(yǔ)音交互庫(kù)專(zhuān)業(yè)性、針對(duì)性不強(qiáng)的問(wèn)題，本文將場(chǎng)館信息、展品的擴(kuò)展信息等專(zhuān)有資料導(dǎo)入至導(dǎo)覽機(jī)器人語(yǔ)音交互庫(kù)中，提高語(yǔ)音交互過(guò)程中的信息契合度。對(duì)于通用型服務(wù)機(jī)器人在與場(chǎng)館設(shè)備互聯(lián)互通方面存在的局限，本文通過(guò)在導(dǎo)覽機(jī)器人機(jī)體搭載融合多種無(wú)線通信方式的無(wú)線交互控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)備特性和使用場(chǎng)景，選擇最佳通信方式在導(dǎo)覽過(guò)程中聯(lián)動(dòng)場(chǎng)館設(shè)備。綜上所述，本文設(shè)計(jì)的導(dǎo)覽機(jī)器人針對(duì)特定的公共場(chǎng)館的需求，對(duì)通用型服務(wù)機(jī)器人存在的局限進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合該公共場(chǎng)館的特色，在外形設(shè)計(jì)以及

開(kāi)發(fā)平臺(tái)。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外的服務(wù)機(jī)器人研究起步較早，第一臺(tái)可自主移動(dòng)的機(jī)器人Shakey誕生于斯坦福研究院[21]，受限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力，Shakey使用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，仍需大量時(shí)間來(lái)處理數(shù)據(jù)，只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的環(huán)境感知與自主運(yùn)動(dòng)控制，但其對(duì)機(jī)器人后來(lái)的研究影響深遠(yuǎn)[22]，機(jī)器人技術(shù)在過(guò)去幾十年間迅猛發(fā)展。在2000年，日本本田公司開(kāi)發(fā)了第一個(gè)可雙足直立行走的人形機(jī)器人ASIMO，它不僅可以平地行走，并且可以爬樓梯，本田公司此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)，于2011年發(fā)布了ASIMO2011，如圖1.3a)所示，它可以實(shí)現(xiàn)踢球、手語(yǔ)識(shí)別、自動(dòng)避障等人機(jī)交互功能，并在2014年奧巴馬訪問(wèn)日本時(shí)，在日本科學(xué)未來(lái)館與奧巴馬切磋球技[23]。美國(guó)WillowGarage公司研發(fā)的PR2服務(wù)機(jī)器人，如圖1.3b)所示，配備了一臺(tái)深度攝像頭，配合兩只機(jī)械臂，通過(guò)底部的激光雷達(dá)和全向移動(dòng)底盤(pán)，可實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)、自主充電、打臺(tái)球等復(fù)雜任務(wù)[24][25]。NAO是法國(guó)Aldebaran公司研制的仿人教育機(jī)器人，廣泛應(yīng)用于教育科研領(lǐng)域[26]，NAO機(jī)器人如圖1.3c)所示。法國(guó)Aldebaran公司與日本軟銀公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的Pepper陪伴服務(wù)機(jī)器人，如圖1.3d)所示，它可以檢測(cè)人的面部表情判斷用戶情緒，具有強(qiáng)大的安慰陪伴和家庭教育功能[27]。a)asimob)PR2c)NAOd)pepper圖1.3國(guó)外研發(fā)的服務(wù)機(jī)器人
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2881294