一、 开题依据

1. 有关服务机器人的目的与意义

2014年6月9日在中国科学院第十七次院士大会和中国工程院第十二次院士大会开幕会上发表重要讲话中指出：“在全球机器人产业激烈竞争的背景下，我们要审时度势、全盘考虑、抓紧谋划、扎实推进，不仅要把我国机器人水平提高上去，而且要尽可能多地占领市场。”[1]的讲话为中国机器人科学技术的发展和应用指明了方向。我们同时应该也认识到智能服务机器人是21世纪科技皇冠上的璀璨明珠。

比尔·盖茨2007年1月30日在CES开幕式上的演说中预言：未来家家都有机器人。“机器人即将重复个人电脑崛起的道路，极有可能深入人类社会生活的方方面面，影响之深远丝毫不逊于过去30年间个人电脑给我们带来的改变，机器人将成为我们日常生活的一部分，必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。”[2]首先对于本课题中的服务机器人我们需要有一个基本的认识。根据国际机器人联合会(InternationalFederationofRobotics,IFR)给服务机器人的定义，我们了解到：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类的服务工作，但不包括从事生产的设备[3]。同时在我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006∼2020年)》中对智能服务机器人给予了明确定义——“智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备”[4]。但是对于整个机器人家族来说，服务机器人却是机器人中的一个比较稚嫩的一个存在。不可否认的是服务机器人是未来机器人发展和应用的主要方向。服务机器人按照国际机器人联合会(IFR)的有关机器人应用领域划分标准可分为个人/家用服务机器人(Personal/DomesticRobots)和专业服务机器人(ProfessionalServiceRobots)两大类。本课题研究的主要方向为个人/家用服务机器人方向。并且服务机器人应用范围很广的特性可以很好的应对我国即将到来的老龄化社会，人们对医疗机器人、助残康复机器人、导盲机器人、导游机器人、娱乐机器人、宠物机器人、清洁机器人、家庭服务机器人等各类服务机器人（下图1）有着强烈需求。我们可以畅想这样一个情景：当我们在上班工作时间内雇佣一个机器人保姆去打理我的家庭，而当我下班回到家后机器人已经准备好茶水与美味可口的晚餐。这是多么美妙而惬意的一件事。我相信这将会在不久的将来而实现。由于现在90后一代大部分是独生子女，那么有关于我们的父母的晚年生活服务方面就需要考虑了。对于我们的父母以及孤寡老年人也可以运用服务机器人来陪伴他们的晚年。这所有的一切并不是只存在于电影中，他们正在一步一步的向我们走来，我们同时也要做好迎接他们的准备。我非常期待机器人与人类和谐共生的社会。

2. 有关国内外服务机器人的研究现状

a) 国外服务机器人技术研究现状近些年来，国外服务机器人热门产品不断涌现。在仿人/生机器人、无人系统、智能假肢、四足机器人、助老助残/家用机器人等方面，国外相关的研究机构或机器人公司取得了重要突破。

我们可以从这几个方面大概了解一下，比如在仿人/生机器人方面，1999年日本本田率先研究双足仿人机器人的预测运动控制，并在2000年发布了首款ASIMO机器人，2011年其行走速度达到9km/h；而且实现了单足、双足弹跳功能，并能够行走于非平整地面。在人机交互方面，ASIMO能够实现自主避障，并能够从3个人的同时对话中区分出各个人员[5]。紧接着后随后美国MassachusettsInstituteofTechnology(MIT)、日本产业技术综合研究所、日本丰田公司、美国通用公司、美国波士顿动力公司、中国北京理工大学等也开展了相关的研究，研制了HRP-4C、Toyota’sPartnerRobot、Robonaut-R2、Petman、“汇童”BHR-5等仿人机器人[6]，我们由此可见未来人形机器人将在提高与各年龄层次人类的交互并提供帮助上得到发展。而在助老助残/家用服务机器人方面，机器人主要提供的服务有健康护理、打扫卫生等。在健康护理以及个人服务方面，主要有WillowGarage公司的PR2机器人。而我们课题的原型就是以PR2机器人为原型来参照的。PR2机器人能够实现一定程度上的人机交互功能。依靠强大的ROS平台，PR2还能够独立完成多种复杂任务，比如从冰箱里拿啤酒、开啤酒盖、去地铁站买三明治、给人刮胡子、摆桌子甚至打桌球等。由此可见PR2机器人功能非常之强大。与此对应的是PR2的成本也极其昂贵。