由前瞻产业研究院提供的两个表格可明显地看出：2012至2017年期间中国服务机器人行业的市场规模正处于持续稳定增长中，且随着科技的发展、社会需求的增加，未来六年内服务机器人行业的市场的增长也会日益增大。

对于家庭服务机器人行业来说，家庭服务机器人必将往更加人性化的方向发展。人性化，顾名思义，就是在机器人在形体、行为、智慧等层面越来越接近与人类，或许在不久的未来，家庭服务机器人将会成为我们家庭中必不可少的成员。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外轮足机器人研究

1.2.2 国内外家庭服务机器人研究

2 家用轮足复合式移动机器人机械设计

2.1 机器人总体结构方案

由于本次课题的机器人是家用机器人，因此对于机器人的基本要求为：结构简单；能承受一定的负载；移动时能保持平稳等。

本次设计的家用轮足复合式移动机器人共有两种移动方式，一种是轮式移动方式，该方式为家用轮足复合式移动机器人的常规移动方式，主要负责机器人在平缓地面时的移动，用于移动速度快、灵活、平稳、节能等优点；二是足式移动方式，主要负责机器人在相对复杂的路面时的移动。

基于机器人的设计要求，采用DC24V伺服电机作机器人的腿部关节以及轮式移动的驱动，鉴于机器人轮式移动转向时的电机负载较小，为了减少机器人腿部的体积及重量，则该转向结构采用步进电机作为驱动。电机的驱动器、机器人的控制器、蓄电池则放置在机器人的机体中。机器人的三维效果如图2.1所示：

图 2.1机器人三维效果图

移动机构是轮足复合式移动机器人所有控制与运动的载体，其中腿部结构设计是移动结构的重要组成部分，也是机器人设计的关键之一。本课题机器人的腿部结构采用仿生设计技术，参照中型西伯利亚雪橇犬的腿部结构来对机器人足式移动结构进行设计。图2.2为美国AKC发布的Siberian Husky Breed Standard，本次设计的机器人足式结构将根据西伯利亚雪橇犬腿部的结构比例进行设计。

图 2.2西伯利亚雪橇犬标准

根据上图中西伯利亚雪橇犬的标准尺寸比例，机器人结构参数如表2.1所示：

表 2.1 机器人尺寸表

项目 数据

整机体积（长*宽*高） 726mm*728mm*700mm

机体体积 700mm*400mm*160mm

单腿自由度 3

单腿关节数量 3

大腿有效长度 190mm

小腿有效长度 180mm

额定速度 足式：0.3m/s；轮式：0.8m/s

最大速度 足式：0.5m/s；轮式：1.2m/s

最大负载 5kg

大腿前摆角度（以竖直向下方向为0°） 30°到-90°

大腿侧摆角度（以竖直向下方向为0°） 20°到-20°

小腿摆动角度（以竖直向下方向为0°） 60°到-60°

由机器人的体型与整体体积预估机器人的重量：

其中，机器人单腿主要由骨架、电机、轮子等材料构成，估计重量为：4kg;

机体主要由支撑骨架、电池、驱动器、电机等组成，预估其重量为：10kg;

则机器人总重量预估为：

2.2 轮式移动结构设计

机器人轮式移动结构分为两大部分，第一部分是机器人轮子移动的驱动结构，主要负责轮子的驱动；第二部分是轮子的转向结构，该结构负责机器人轮式移动状态下的轮子的转向。其三维模型如图2.3所示：

图 2.3 轮式移动结构图

2.2.1 轮子转向结构的设计

转向结构的设计结果如图2.4所示，转向结构通过双键连接的方式与下方的驱动结构连接起来，图中虚化部分为轮式移动结构与小腿末端的连接件，黑色部分为步进电机。