机器人作为一种高科技智能化的产品,融合了机械设计、控制技术、电子技术、通信技术、计算机技术、传感器技术等多个学科和领域的内容。随着我国老龄化、生活压力增加等社会问题越来越严重,服务机器人正在逐渐的应用到人们的日常生活当中,因此具有非常广阔的市场。然而,对于服务机器人的研究还处在起步阶段,机器人设计成本高,一些技术问题没有很好的解决,因此本文围绕服务机器人较低成本、较高安全性的关键技术进行探索,主要研究内容如下:首先,介绍了室内智能服务机器人的研究背景和意义,总结了服务机器人的国内外研究情况并对室内服务机器人的关键技术进行了分析,设计了低成本的室内服务机器人研究平台,包括机器人本体结构、动力元件和气动手臂等,完成了遥控手柄、触摸屏和语音三种交互系统设计。其次,掌握了气动人工肌肉的制备方法并自制了气动人工肌肉及手臂;分析了气动人工肌肉的静力学模型,并基于性能测试平台,对其进行了输出位移性能实验测试,根据实验结果,利用EUPI建立气动肌肉的迟滞模型;基于Arduino控制器设计了气动手臂驱动控制系统,实现了对气动肌肉手臂的驱动。然后,设计了基于Astra相机的机器人视觉系统,利用camera_calibration和MATLAB标定工具箱完成了 Astra相机的内外参数标定,从而确定了视觉系统各坐标系之间的转换关系并实现了彩色相机和深度相机的配准;分析比较了几种图像识别网络的特点,基于Faster R-CNN识别框架完成了物体识别检测实验。最后,利用激光雷达、编码器、MPU6050等作为感知元件,基于ROS系统设计了机器人自主导航系统;确定了机器人相关模型转换关系;实现了机器人定位、构图、导航、避障的功能,通过实验证明了机器人导航系统的良好性能;设计了一个简单的实验场景,完成了机器人整体实验测试。