摘 要：文章以创新应用、智能服务为目的，在已实现作品“智能避障小车”的基础上添加上层应用“保姆服务”功能，不仅可实现端茶倒水、打扫卫生等功能，还能智能防火防盗、安全预警，为建设智能家居、智慧城市添砖加瓦。
　　关键词：智能保姆；智能小车；智能家居
　　中图分类号：TP242文献标识码：A收稿日期：2017-12-06文章编号：2095-624X（2018）01-0081-01
　　随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，智能控制迎来了它的发展新时代。计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化开辟了广阔前景。因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值的，这也是提高自己的设计和动手能力、培养和加强团队合作能力的一种方式。
　　实现智能保姆机器人的基础是行动稳定流畅的小车底盘，所以首先要完成的就是智能车的控制系统，然后再熟悉每个模块的工作原理，调试其单独情况下工作的稳定性，最后再结合成一体调试总体的协调性，最终实现预期目标。
　　保姆机器人的核心控件就是仿生机械手臂。通过这个机械手臂可以模仿人手腕及手指的各种动作，从而实现抓举。这些仿真关节的扭动是通过舵机转动来实现的。
　　一般来讲，舵机主要由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流电机、控制电路板等组成。控制电路板接受来自信号线的控制信号（具体信号待会再讲），控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而使目标停止。
　　测速采用光电管或者霍尔传感器来实现，而这些传感器的待处理信号都是开关量也就是周期性的脉冲，故测速需要占用两只定时器。测距离目前常用的有超声波测距、红外测距两种，这两种方案都至少占用一只定时器。电机调速采用PWM信号，如果采用定时器来产生PWM信号的话又需要占用一只定时器。及步进电机步进节拍。STC89S52负责超声测距通过串行口发送至STC12C5A60S2。主控芯片综合处理各方面的信息，通过另一个串行口与PC机通信。
　　保姆机器人的打扫功能主要依托于一个有源的吸尘器，而清尘的轨迹规划则需要在上位机上设置与调试，本项目的目标是在上位机设置行动路径去进行“弓”字型吸尘，据实验分析以这种路径进行清扫效果最佳，同时也大大解放了人力。上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化（液压、水位、温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般模拟量），转化成数字信号反馈给上位机。
　　本项目中机器人使用的蓝牙是HC-05，为主从机一体蓝牙模块，首先要实行设置模块为从机模式，再与手机配对，通过手机蓝牙串口助手来设置每一个ASCII码所对应小车的动作和力臂轨迹，最后写入程序。
　　保姆機器人的避障用的是HC-SR04，这款超声波模块探测距离为2cm～450cm，完全适用于本项目机器小车底盘的避障，通过IO口触发测距，给至少10us的高电平信号；模块自动发送8个40kHz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，则通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。那么测试距离=（高电平时间×声速（340m/s））/2。所以只需在主程序中调用超声波函数即可完成避障拐弯。
　　本文设计的基于智能小车的保姆机器人可通过手机完成房间打扫、传递物体、端茶送水、SOS求救、环境温度实时监控，智能防火防盗安全预警等功能。其有两大优点：第一，稳定快速的路径规划能力。用户发出命令，保姆机器人可迅速判别自己当时位置和目的地位置，考虑以上两个位置的距离及之间存在的障碍物和行人等运动的物体，快速计算最佳路径并在运动过程中实时规划。第二，流畅的机械臂行动轨迹的规划技术。智能保姆机器人实施某个动作时，从开始到结束整个过程的每个执行步骤能够保持流畅，速度仅稍慢于正常成年人。
　　参考文献：
　　[1]潘元骁.基于Arduino的智能小车自动避障系统设计与研究[D].西安：长安大学，2015.
　　[2]仲朝亮.受生物启发的移动机器人空间认知及其导航[D].上海：华东理工大学，2015.
　　基金项目：2016年安徽省大学生创新训练项目（AH201612216019）。