基于老龄化社会的生活辅助机器人设计,本文是机器人设计方面函授毕业论文范文与老龄化和机器人和辅助有关毕业论文格式模板范文.
机器人设计论文参考文献：
1 设计目标
随着生活水平的提高,医疗卫生条件的改善,人类寿命日益延长,老龄化趋势越来越明显[1].中国作为世界上老年人口最多,也是老龄化和高龄化速度最快的国家之一,正面临着如何保证老年人健康生活这一大社会难题.
本项目的设计目的在于适应经济发展与人口老龄化日益严重的社会现状,以能为老年人提供包括生理及心理层面的人性化援助为中心而展开,满足人们对服务型机器人的需求,尤其是对适用于家庭环境的服务机器人.在总体设计方案的指导下,设计能完成辅助操作,具有生活料理功能及情感陪护的系列机器人产品.最终的设计目标是希望产品在帮助老年人的同时,成为他们生活的一部分.让他们并不觉得机器人只是一个辅助工具,而是一个朋友、伙伴.
2 设计过程
服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,到目前为止尚没有一个严格的定义.不同国家对服务机器人的认识不同.国际机器人联合会经过几年的搜集整理,给了服务机器人一个初步的定义：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健康的服务工作,但不包括从事生产的设备[2].随着智能、人机交互、医疗设备的普及以及智能机器人技术的深入发展,服务型机器人将成为市场的主导.
但是现有的服务机器人产品大多功能单一,无法做到真正的全方位服务.同时,目前已有的机器人产品缺少物联网的特性,即无法通过机器人获取各项参数上传至主控计算机进而控制其他设备连锁反应,以及在外观与功能上有欠缺.基于这个现状,本方案综合考虑形态、材料工艺以及人机交互等多个方面,设计出了一款兼顾生活料理功能以及情感陪护功能的生活辅助机器人.
2.1 外观设计
形态是可以把握的,是可以感知的,或者,是可以理解的.用户从产品不同的形态上获得的直观感受是不一样的[3].传统的机器人形态简单,棱角分明,给人的机械感太强,更不具有美学上的视觉体验,不具有感彩,达不到陪伴与温暖老人的效果,不适合老年人使用.在这个“以人为本”的社会中,人性化设计逐渐崭露头角,人们不再需要只有功能的机器,而是追求具有生活情趣的人性化产品[4].所以为了让使用者从心理上更容易接受,尤其是上了年纪的老人,需要在外观的设计上反复斟酌,特别是情感陪护机器人,它是具有情感色彩的一个陪护,是使用者的一个伙伴.
在本项目的设计中,为了达到具有感彩以及具有视觉体验的效果,产品配色主要以黑白亮色为主,整体为白色,点缀以部分黑色,给人一种清爽、舒服的感觉；外形采用了结合人和动物的特征的设计,让上了年纪的老人更加容易接受此造型.整体机身曲线优美,造型可爱,身量娇小,配以头部视觉传感器可以变化表情的细节设计,使产品极具亲和力,消除使用者的心理防线,让使用者愿意与其进一步接触.
2.2 产品的材料与工艺设计
材料是产品设计的物理表现载体,一个好的设计不仅要有设计的灵魂所在,更需要一个合适的灵魂载体———材料.在陪护机器人这里,我们需要的是一种可以让是使用者倍感亲切,具有极强的安全感,同时要达到产品自身的功能特性要求的材料来将产品表现得更为成功,来完成一个成功的设计.
为了机器人使用方面的安全性以及造型、功能的可实现性,该机器人主要采用ABS 材料来设计制造机器人的身体部分,所用ABS 材料具有高强度、可阻燃、易加工、尺寸稳定性高的优点,由于耐候性差,所以用来做室内机器人非常合适,安全性高在照顾老人的同时不会带来任何的危险,且可以具有很好的质感,显得格外亲切；运动部位即轮胎主要采用橡胶材料.具有耐磨、柔韧性强的特点,能够保证机器人在行动时适应大多数地面,不会因摩擦因数小而滑倒,且能达到消音的效果.这样能够更好地达到服务的效果,带给使用者贴心、舒适的感觉.
2.3 人机交互设计
为了系统的可用性以及用户的友好性,人机交互界面的设计往往需要包含用户对系统的理解,目前市场上界面的设计多种多样,但由于老年人知觉感受能力较差,所以无法像年轻人一样很好地使用机器.因此,本设计在传统的人机交互方式上做了改进,在机器人的上躯干壳体中加入了触摸屏以及语音识别功能,帮助老年人更好地使用机器人,使操作更加简单化,让老年人容易接受.老人以及家人可以根据需要用语音来操控机器人,机器人通过语音识别功能可识别家庭成员说话的频率、语速等,从而听懂家庭成员的命令进行反馈,机器人也可以跟老人进行简单的交流,让老人从心理上感觉到,这个机器人的设计是人性化的.同时,老人可以随意改变触摸屏的功能,正常情况下触摸屏显示为控制菜单的界面,但是通过触摸的方式,触摸屏可以在医疗陪护界面、娱乐界面、家电控制界面、日常生活管理界面这四大功能界面中进行切换,方便老人料理日常生活以及提供情感陪护.
2.4 主要功能
本产品是专门为居家的老年人设计,在功能的创新上充分结合了老年人生活的特点,推陈出新.本项目所涉及的机器人包括躯干装置、安装在躯干装置上的头部装置、链接在躯干装置两侧的肩部装置、设置在躯干装置下部的基座以及控制系统,每个部分具备不同的功能特点.
头部装置具有视觉传感器,可以探测周围的事物,感知环境,用于将在行走时感测到的信息提供至机器人处,方便机器人在遇到障碍的过程中避开,机器人自主活动的功能,减少了老年人在操控方面的问题.另外,头部壳体上有着耳朵壳体,左耳的孔是扬声器装置,右耳的孔是CCD 摄像头以及警报装置,可以观察检测周围的环境,当机器人检测到老年人身体不适或提醒吃药时、出现各种症状时警报会随之响起,而扬声器可在娱乐时候使用,配合USB 装置,播放音乐.给老年人提供休闲与娱乐.
机器人的肩部装置,在控制系统的控制下可以自由摆动,帮助老年人完成取物等工作.
行走装置由挡泥板、轮毂、停靠杆和轮胎组合而成,通过行走驱动电机来带动轮胎行走或停止.当机器人停止工作时,停靠杆会自动降下以供停靠,确保机器人不会再随意移动.另外自动充电的功能设计更加的安全可靠,机器人的控制系统可以检测机器人的电量,当控制系统检测到机器人没电的时候,会预先找好充电的插头来进行充电以提供机器人的继续运动.
3 小结
随着老龄化社会的日趋严重,老年人的比例也是越来越高,也因为老年人的感受能力较差,无法像年轻人一样使用机器,所以要使现在的机器人可以通过语音控制、手势等控制传输到机器人的控制系统中,从而使“冰冷”的机器人不再“冰冷”,操作简单化,让老年人容易接受.基于老龄化社会的生活诞生了辅助机器人,减轻了家庭成员的负担,在老年人无法独立完成日常生活的情况下,机器人高度自动化的出现,化解了此种情况.
本项目充分体现了“以人为本”的设计理念,触摸屏、语音识别装置、警报器等服务设计充分体现了设计理念,在未来以服务型机器人主导的社会中,相信“以人为本”的服务设计更是必不可少的元素之一.
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