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中美日25个国家研发的服务机器人,内部构造都有什么

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  目前世界上至少有48个国家在发展机器人,其中25个国家已涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲,迄今已有7种类型计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用在服务机器人领域。可以说,服务机器人的出现一定程度上改变了服务业。下面让我们一起来看一下服务机器人的结构组成。

  一、服务机器人由哪些部分组成?

  整个服务机器人产业建立在三大核心技术模块:人机交互及识别模块、环境感知模块、运动控制模块。

  依托于三大模块,机器人有基础的硬件:电池模组、电源模组、主机、存储器、专用芯片等,还有操作系统:ROS、Linux、安卓等;由硬件和操作系统构成机器人整机,整合基础硬件、系统、算法、控制元件,形成满足一定行走能力和交互能力的机器人整机;在此基础上形成各种基础应用开发,基于机器人操作系统开发的控制类APP、管理员APP和各类应用程序App等;产生的数据将有群组服务、云服务、大数据服务等。

  服务机器人的核心模块和技术

  三大模块:

  1. 人机交互及识别模块:包括语音识别、语义识别、语音合成、图像识别等,相当于人的大脑。它收集周围环境的信息,并根据收集到的环境情况向执行机构发出命令,驱动机器人完成各种指令动作。


  2.环境感知模块:借助于各种传感器、陀螺仪、激光雷达、相机、摄像头等,相当于人的眼、耳、鼻、皮肤等。感知模块以多传感融合,SLAM+激光雷达是核心。

  3.运动控制模块:包括舵机、电机、芯片等。驱动器是机器人的动力系统,相当于人的心血管系统,一般由驱动装置和传动机构两部分组成。

  三大核心模块

  在服务机器人的各个细分模块中,语音模块重要性和成熟度均最高,语义模块是目前突破重点,运控模块相对重要性最弱。

  从技术储备上来看,人工智能是核心。目前的技术储备方面,只有语音和OCR领域具备一定的成熟度。语音和OCR领域已发展接近20年,在某些特定场景和行业已经有了一些数据基础。其他的技术包括图像识别、语义分析都还在很早期的阶段。语音领域,也是目前已知的平台类企业最大的板块。

  请细分模块的成熟性和重要性排名

  但是,要机器人动起来仅靠三大模块还是不够哒!所以还需要以下这些:

  神经

  神经系统是人体内起主导作用的功能调节系统,主要调节和控制其他各系统的功能活动。而机器人中起着神经系统作用的叫做电路系统,是将机器人各部分联系在一起的桥梁和枢纽,使机体成为一个完整的统一体。

  能量

  人的能量从食物中获取,我们需要吃东西汲取足够的营养来维持正常活动,机器人也是如此。唯有足够的能量才能驱使它们运作,它们需要的的能量就是爱迪生发伟大发明——电。

  二、不同形态服务机器人的组成部分(案例展示)

  人形机器人

  扫地机器人

  章鱼软体机器人

  三、国内外服务机器人感知模块案例分析

  1、波士顿动力机器人BigDog

  波士顿动力致力于研究人工智能仿真,具有高机动性、灵活性和移动速度的先进机器人,公司于2014年被谷歌收购。该公司一个知名产品——BigDog机器人是一个可以走、跑、爬并搬运重物的越野机器人,其外形是根据狗的外形设计的,BigDog的四条腿可以吸收冲击以回收能量。BigDog机器人拥有超高的稳定性和协调性,能在路况糟糕的野外、山地流畅地行进,并且在受到诸如冲撞、脚踢等外力冲击时能够做出反应防止跌倒。

  BigDog机器人的头部配置了一台德国西克提供的一线激光雷达,作用是在有人引领BigDog的时候,定位领路人产生转向信号并与领路人保持一定的距离。

  BigDog机器人头部配有德国西克激光雷达

  2、软银情感交互型机器人Pepper

  日本软银和法国Aldebaran Robotics合作开发的情感交互型机器人Pepper,首发1000台1分钟之内就被日本消费者抢购一空。Pepper也配备了多种传感器以实现人机交互的功能:摄像头、红外传感器用来识别人面部表情特征判断使用者情感;位于双眼的固定式激光雷达(激光测距仪)用来在行进的过程中测量障碍物和使用者,并与使用者保持合适的距离;麦克风用来接受使用者的语音信息;触觉传感器用来感受使用者的接触等。

  Pepper机器人配置的传感器

  3、可编程仿人型机器人NAO

  NAO是法国Aldebaran Robotics研发的人形机器人,国内优秀机器人公司优必选的Alpha系列从外形上与NAO颇为相似,优必选也和AR公司合作过,负责NAO的中文系统的开发。用AR公司自己的描述,“NAO是一个惹人喜爱、具有互动性的、能够个人定制的机器人伙伴”,NAO硬件功能齐备,背后还要强大的应用编程平台,能够根据不同的使用需求定制化机器人的特殊功能。最近热门的情感交互型机器人Pepper就是AR公司在NAO的基础上,与软银集团合作设计生产的。

  相比于波士顿动力的机器人未来可能会应用于工业、军事领域,NAO机器人未来更多可能会应用在教育、娱乐领域,NAO头部的两个眼睛一个发射激光一个接收反射激光,组成激光雷达,此外额头和嘴分别安装了一个摄像头。

  人形机器人NAO配置的传感器

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