本文研究的语音识别机器人是一款应用于医疗知识问答的智能对话机器人。该机器人可以实现自动回答用户提出的医疗问题的功能,同时该机器人也添加了跟随避障等一系列功能,以便于用户使用。该机器人原外形体积和重量较大,为了方便携带,需要根据原有的机器人外形优化出一个体积和重量更小的机器人外壳。本文选择的课题是语音机器人的内部空间设计与优化,其内部空间设计优化主要包括两个方面:其一,内部空间形状的优化,通过遗传算法优化机器人外壳的内部空间形状使外壳内部空间体积更小;其二,零件在内部空间的组合排列,为了实现语音机器人语音、跟随和避障等功能,机器人添加了许多对应的零部件,这些零部件对所在内部空间位置有一定要求,因此需要对零部件的组合装配及其对内部空间形状的约束进行研究。本文的主要研究内容如下。首先,本文参考了常见的机器人外形优化设计方法。该方法主要应用于涉及到流体力学的机器人外形优化中,将机器人外形描述为参数及对应的几何函数表示,并根据优化目标,使用优化算法获得新的外形参数。然后将新外形参数根据几何函数表示转化为对应的外形3D模型,从而得到一个更优秀的外形。其次,为了实现外壳内部空间形状的优化,本文参考外形优化方法设计了一系列实验,主要可以分为参数化表示、零部件组合和优化算法三个部分。（1）在外形参数化表示部分中,首先在SolidWorks软件上对原外形直接进行3D建模,并通过PCL导出大量在外形3D模型表面分布均匀的坐标点。然后将得到的坐标点集合划分为上下两个部分,对两个坐标集分别进行多项式拟合来确定多项式的次数,获得多项式函数模型。在后续优化实验中,将多项式函数模型的系数作为参数,优化后的多项式函数交叉得到的新外形作为新外壳的内部空间形状。（2）在零部件组合部分中,用Solid Works对所有零部件进行了3D建模,并将这些零部件模型根据功能需求优化排列,从而得到一个固定的零部件组合模型。该组合模型可以表示为分段函数,用于判断优化算法生成的新内部空间是否可以容纳零件组合模型。（3）在优化算法部分中,本文采用遗传算法,将多项式函数的系数作为优化参数,体积最小作为优化目标,零件组合不能穿出新外壳内部空间作为约束来设计实验,从而得到一个体积更小的外壳的内部空间形状。最后,在得到优化后的外壳内部空间形状后,本文使用Ansys软件对不同厚度的新外壳进行了碰撞分析,在外壳不会发生损坏的条件下,选择最小的外壳厚度,来降低机器人外壳的重量。完成上述实验后,本文通过3D打印技术打印出了优化体积和厚度后的外壳,并将零部件装配到该外壳中,得到一款优化后的语音机器人。