隨著現(xiàn)代社會生活水平的提高和中國人口老齡化進程加快,公共場館正大量運用智能化、自動化的商用服務機器人。導覽機器人是一種高度智能化的商用服務機器人,它可以代替或輔助人類講解員,提供引導參觀、趣味講解、信息咨詢等服務,有效幫助公共場館降低用工成本,提升智能化水平和服務水平,導覽機器人將成為公共場館提升吸引力和服務能力的必不可少的智能設備。本文根據(jù)某航天主題歷史展覽館的項目需求,整理得到導覽機器人總體設計要求,研制一款自主導覽語音交互機器人。根據(jù)導覽機器人運行場景的特性和要求,針對定位導航、語音交互、場館設備聯(lián)動等方面進行研究,選擇AGV技術進行定位導航,提升可靠性。選擇科大訊飛AIUI語音交互方案,并針對場館專有資料對語音交互庫進行優(yōu)化完善,以及根據(jù)受控設備的特點在多種通信方式中選擇合適的控制方式,提升場館設備聯(lián)動控制的可靠性和兼容性。根據(jù)導覽機器人外觀和功能設計的要求,完成外觀設計和內部結構設計,結合定位導航方式,選用六輪底盤布局和差速驅動方式,最終得到導覽機器人總體方案設計。導覽機器人采用主-從系統(tǒng)架構,詳細闡述了各系統(tǒng)的元器件選型及軟硬件開發(fā)過程,根據(jù)實際控制需求在ModBus-RTU協(xié)議基礎上編寫了導覽機器人通信協(xié)議,根據(jù)項目需求完成了導覽機器人控制交互策略和用戶界面的設計。通過對導覽機器人建立運動學模型,驗證了差速驅動方式的可行性,在此基礎上,基于Simulink設計了模糊自整定PID運動控制器和PID運動控制器仿真模型,并對這兩種運動控制器進行了轉速響應仿真對比試驗,結果表明導覽機器人模糊自整定PID運動控制器相比于PID運動控制器具有更優(yōu)的控制效果。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

全日制工程碩士學位論文3營業(yè)廳等公共場所，“旺寶”迎賓機器人主要提供語音交互、打印取號、信息查詢等服務�！皟�(yōu)友”講解機器人與“旺寶”迎賓機器人如圖1.1與圖1.2所示。圖1.1“優(yōu)友”講解機器人圖1.2“旺寶”迎賓機器人目前應用的商用服務機器人對與場館設備的聯(lián)動方面未給予較高關注，因此在對公共場館常見的設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覽機器人針對在公共場館應用的通用商用服務機器人存在的一些局限做出改進。由于導覽機器人不同于迎賓機器人、講解機器人等在小范圍內移動的服務機器人，導覽機器人的應用被寄予希望來替代或者輔助人工講解員進行按固定路線和順序進行講解的任務，因此導覽機器人沿指定路徑移動時要求具備較強抗干擾能力，本文將通常用于工業(yè)的可靠性高的AGV技術應用于導覽機器人的循跡導航中，并且應用模糊自整定PID控制算法確保導覽機器人行駛過程的平穩(wěn)。針對通用型服務機器人語音交互庫專業(yè)性、針對性不強的問題，本文將場館信息、展品的擴展信息等專有資料導入至導覽機器人語音交互庫中，提高語音交互過程中的信息契合度。對于通用型服務機器人在與場館設備互聯(lián)互通方面存在的局限，本文通過在導覽機器人機體搭載融合多種無線通信方式的無線交互控制系統(tǒng)，根據(jù)設備特性和使用場景，選擇最佳通信方式在導覽過程中聯(lián)動場館設備。綜上所述，本文設計的導覽機器人針對特定的公共場館的需求，對通用型服務機器人存在的局限進行改進，同時結合該公共場館的特色，在外形設計以及

全日制工程碩士學位論文3營業(yè)廳等公共場所，“旺寶”迎賓機器人主要提供語音交互、打印取號、信息查詢等服務�！皟�(yōu)友”講解機器人與“旺寶”迎賓機器人如圖1.1與圖1.2所示。圖1.1“優(yōu)友”講解機器人圖1.2“旺寶”迎賓機器人目前應用的商用服務機器人對與場館設備的聯(lián)動方面未給予較高關注，因此在對公共場館常見的設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覽機器人針對在公共場館應用的通用商用服務機器人存在的一些局限做出改進。由于導覽機器人不同于迎賓機器人、講解機器人等在小范圍內移動的服務機器人，導覽機器人的應用被寄予希望來替代或者輔助人工講解員進行按固定路線和順序進行講解的任務，因此導覽機器人沿指定路徑移動時要求具備較強抗干擾能力，本文將通常用于工業(yè)的可靠性高的AGV技術應用于導覽機器人的循跡導航中，并且應用模糊自整定PID控制算法確保導覽機器人行駛過程的平穩(wěn)。針對通用型服務機器人語音交互庫專業(yè)性、針對性不強的問題，本文將場館信息、展品的擴展信息等專有資料導入至導覽機器人語音交互庫中，提高語音交互過程中的信息契合度。對于通用型服務機器人在與場館設備互聯(lián)互通方面存在的局限，本文通過在導覽機器人機體搭載融合多種無線通信方式的無線交互控制系統(tǒng)，根據(jù)設備特性和使用場景，選擇最佳通信方式在導覽過程中聯(lián)動場館設備。綜上所述，本文設計的導覽機器人針對特定的公共場館的需求，對通用型服務機器人存在的局限進行改進，同時結合該公共場館的特色，在外形設計以及

開發(fā)平臺。1.3國內外研究現(xiàn)狀1.3.1國外研究現(xiàn)狀國外的服務機器人研究起步較早，第一臺可自主移動的機器人Shakey誕生于斯坦福研究院[21]，受限于當時的計算機計算能力，Shakey使用兩臺計算機控制，仍需大量時間來處理數(shù)據(jù)，只能實現(xiàn)簡單的環(huán)境感知與自主運動控制，但其對機器人后來的研究影響深遠[22]，機器人技術在過去幾十年間迅猛發(fā)展。在2000年，日本本田公司開發(fā)了第一個可雙足直立行走的人形機器人ASIMO，它不僅可以平地行走，并且可以爬樓梯，本田公司此基礎上繼續(xù)進行研發(fā)，于2011年發(fā)布了ASIMO2011，如圖1.3a)所示，它可以實現(xiàn)踢球、手語識別、自動避障等人機交互功能，并在2014年奧巴馬訪問日本時，在日本科學未來館與奧巴馬切磋球技[23]。美國WillowGarage公司研發(fā)的PR2服務機器人，如圖1.3b)所示，配備了一臺深度攝像頭，配合兩只機械臂，通過底部的激光雷達和全向移動底盤，可實現(xiàn)自主移動、自主充電、打臺球等復雜任務[24][25]。NAO是法國Aldebaran公司研制的仿人教育機器人，廣泛應用于教育科研領域[26]，NAO機器人如圖1.3c)所示。法國Aldebaran公司與日本軟銀公司聯(lián)合開發(fā)的Pepper陪伴服務機器人，如圖1.3d)所示，它可以檢測人的面部表情判斷用戶情緒，具有強大的安慰陪伴和家庭教育功能[27]。a)asimob)PR2c)NAOd)pepper圖1.3國外研發(fā)的服務機器人
【參考文獻】

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本文編號：2881294