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迎宾机器人
摘要：单片机是大规模集成电路技术发展的产物，具有高性能、体积小、价格低廉、稳定可靠的特点。
单片机应用于产品的智能化及过程控制、测控系统等方面。
Intel 公司的MCS 系列为著名的普及型单片机，其控制功能强、成本低廉和软硬件资料丰富。
本次开发的控制对象——迎宾机器人就是利用MCS-51系列的单片机80C51BH 作为核心控制部分，通过扩展外部程序存储器，按照一定的动作要求进行模仿小孩吹肥皂泡，并能播放音乐。
若利用其它语音芯片，也能播出相应的声音如“欢迎”或“早上好”等。
本制作的软硬件都经过了调试，有待于制作电路板和模型。
本制作对进一步开发多功能、趣味性强、智能化的带语音功能产品有一定的借鉴意义。
关键字：单片机；迎宾机器人；模仿
1控制系统方框图
图一系统框图
单
片
机
外部程序存储器
小型步进电机
锁
存器
小风扇
音乐芯片及喇叭LCD 显示
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2控制流程图
N
Y
N
Y
N
反转，每一步延时0.16S
P3.1=1？
开始
初始化：30H 步数R3眨眼次数31H~32H 不同的延时初值
起动按钮，已按下？
眨眼10次，唱歌约32S
步进电机轴(手臂)
在最低位？
取正转控制标志位F0=0
正转(手臂举起)，每一
步延时0.16S
步数走完？
启动风扇，吹泡16S
取反转控制标志位F0=1
反转(手臂放下)，每一步延时0.16S
步数走完？
唱歌约32S
Y
N
N
Y N Y
图二控制流程图
90。
CHUANGXINKEJI 2013.04CHUANGXINKEJI 迎宾机器人机械臂机构创新设计及外观设计研究宋文孙传祥（山东大学，山东济南250061）本次设计以山东大学和齐鲁医院的合作命题“迎宾机器人设计”为依托，力图对现有的技术和产品形态进行改良。
在结构设计方面，采用无纸化的作业方式，利用三维实体软件Pro/E 进行结构设计，利用ADAMS 软件进行运动学分析和仿真,并对机器人结构及运动特性进行优化。
在外观设计方面，利用Rhinoceros 三维设计软件对设计进行三维表现，并结合Flash 技术对设计进行动态效果展示。
在这个过程中装配图和零件图相互关联，由粗略到反复细化、符合装配图和相关零件图一致性的要求，大大优化了设计过程。
结构设计机械臂的创新设计是本次研究的重点。
设计方案应能满足5个自由度的要求，同时结构尽量简单、成本低、重量轻。
因此，在机械臂的设计中创新性地采用了锥齿轮结构，并采用电磁离合制动器来进行相关的控制，该种形式的机械臂具有结构简单、轻盈、易于控制等特点，整个机械臂驱动只需一个电机，关节处需要的动力均从传动链上通过电磁离合制动器获得。
整体结构简单、轻盈。
在此基础上，进一步设计了机械臂的整体结构。
关键部分为电磁离合制动装置和锥齿轮结构的运用。
如图1所示。
与传统机械臂相比，电磁离合制动器的使用，使得锥齿轮的驱动作用在机械臂上产生多样的运动效果，而钢丝传动链保证了动力传动到机械臂的各个运动部位。
当电磁离合制动器处于不同挡位的时候，配合锥齿轮对动力传递方向的改变，能够驱动产生不同的运动效果。
如图1中A 制动器，两个挡位使臂部关节可以在两个垂直维度上进行运动，从而产生两个自由度；肘部B 制动器挡位的改变可以驱动肘部产生一个自由度的运动；腕部锥齿轮和C 、D 两个制动器的组合，使腕部带动手部产生了2个维度上的运动，分别是手腕的上扬和手部的旋转。
由此可见，机械手臂共实现5个自由度，由此便实现了机械臂用单一电机驱动5个自由度的设计。
迎宾接待机器人方案1. 引言迎宾接待机器人是一种利用人工智能和机器人技术，能够自动进行接待和服务的智能设备。
它可以在酒店、商场、医院、机场等场所使用，为顾客提供导航、讲解、答疑等服务，能够提升客户体验和工作效率。
本文将介绍一种迎宾接待机器人方案，包括硬件设备和软件系统的设计。
2. 硬件设计2.1 机器人外观设计迎宾接待机器人的外观设计应符合人的审美，同时具备友好和可亲的形象。
可以考虑采用人形机器人或半人形机器人的设计，其中包括头部、身体和手臂等组成部分。
机器人的外观应该有合适的尺寸和比例，便于机器人的自由移动和与人类的互动。
2.2 机器人导航系统机器人导航系统是迎宾接待机器人的核心部件之一。
可以采用激光雷达、摄像头和红外传感器等传感器，配合实时定位与地图构建（SLAM）算法，实现机器人在复杂环境中的自主导航。
机器人应该能够识别障碍物、避免碰撞，并能够准确地到达指定的目的地。
2.3 语音识别和合成系统迎宾接待机器人应该具备语音识别和合成功能，能够理解和回答顾客的问题。
可以采用语音识别算法，将语音信号转化为文本信息，然后通过自然语言处理技术分析问题，并通过语音合成技术回答问题。
机器人的语音应该自然流畅，能够与顾客进行真实的对话。
2.4 视觉系统视觉系统是机器人的重要感知系统之一，可以通过摄像头和图像处理算法实现人脸识别、情感识别和姿态识别等功能。
机器人可以根据顾客的表情和动作来判断顾客的情绪和需求，并做出相应的反应。
视觉系统还可以用于识别地标和导航标志，帮助机器人进行导航和定位。
3. 软件系统设计3.1 语音交互系统语音交互系统是机器人与顾客进行对话的重要组成部分。
可以采用自然语言处理算法，将顾客的语音转化为文本信息，并进行语义解析和意图识别，然后根据意图提供相关的回答和服务。
语音交互系统还可以通过机器学习算法不断学习和优化，提升对话效果和用户体验。
3.2 知识库和问答系统为了提供准确和实时的答案，机器人需要具备丰富的知识库和问答系统。
分类号学号M********* 学校代码10487密级硕士学位论文一个迎宾机器人软件系统的设计与实现学位申请人：黄国炎学科专业：软件工程指导教师：陈传波教授答辩日期：2014.1.6A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree for the Master of EngineeringThe Design and Implementation of a Greeting Service Robot Software SystemCandidate : Huang GuoyanMajor : Software EngineeringSupervisor : Prof. Chen ChuanboHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074, P. R. ChinaJanuary, 2014独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。
不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要近几年，智能机器人技术得到了快速的发展，应用领域也越来越广泛。
1 迎宾机器人整体方案设计本次设计的迎宾机器人整体外形是一个机器人卡通头像，尺寸小巧，外形可爱，适合摆放于桌面或台面上。
此机器人采用STC90S52单片机作为控制核心。
机器人的眼睛采用LED 点阵屏制作，可以显示眨眼、微笑等多种表情效果。
机器人的鼻子部位安装了热释红外探测头，可以检测到是否有人靠近。
机器人的嘴巴部位安装了喇叭，可以进行语音说话、唱歌等功能。
2 迎宾机器人硬件设计系统的硬件部分包括主控器模块、显示模块、语音模块和传感检测模块。
2.1 主控器模块设计本次设计采用STC90S52单片机作为主控芯片，其具有优异的性价比、功耗低等优点。
STC90S52单片机为40脚双列直插芯片,共有4个8位的I/O 口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O 线都能独立地作输入或输出。
18引脚和19引脚接时钟电路， 9引脚接复位电路，20引脚为接地端，40引脚为电源端。
31引脚接高电平，代表使用内部ROM。
2.2 显示模块设计本次设计采用两个16*16的点阵屏作为机器人的眼睛。
点阵屏显示功能较好，可显示大量汉字和字符、图形，显示多样，清晰可见，并且成本相对较低，适用于各类仪器、小型设备的显示领域。
此次设计通过程序控制使两块点阵屏显示睁眼、眨眼、微笑三种表情效果。
显示模块接线图如下图1所示。
其中显示屏+5V、GND 连接电源5V。
单片机端口P0.0-P0.3分别连接点阵屏A、B、C、D 端口，用于控制16行。
通过2路HC138控制 SCK 时钟，SCK 端口连接单片机P2.5端口。
点阵屏LATCH 锁存连接单片机P2.6端口。
点阵屏R1红色数据信号连接至单片机P0.4端口，G1绿色数据信号连接至单片机P2.4端口，OE 使能端连接至单片机P2.1端口，使用此引脚控制拖尾现象。
图1 点阵屏显示模块接线图2.3 语音模块设计本次设计采用MY-F1090语音播放板作为语音模块，如图2所示。
MY-F1090语音播放板是一款应用于大功率场合的语音播放板。
迎宾机器人设计方案迎宾机器人设计方案一、引言迎宾机器人是一种能够主动接待和引导客人的机器人。
它可以通过语音和图像识别等技术与客人进行交流，并提供有关酒店、景点等相关信息。
本文将介绍迎宾机器人的设计方案。
二、主要功能1. 接待客人：机器人能够根据预定信息识别客人并进行个性化的问候。
通过酒店的客房预定系统，机器人可以自动识别客人并提供相应的服务。
2. 提供信息：机器人可以回答客人关于酒店设施、餐饮、交通等方面的问题，并提供相应的指引。
3. 引导客人：机器人可以通过语音和动作的方式引导客人到达目的地，例如酒店前台、客房等。
4. 语音交流：机器人具有语音识别和语音合成功能，能够与客人进行自然流畅的对话。
客人可以通过语音提问并得到机器人的解答。
5. 图像识别：机器人可以通过摄像头对客人进行人脸识别，从而提供个性化的服务。
此外，还可以通过图像识别识别客人的手势，例如指示需要帮助的方向等。
三、技术要点及实现方式1. 语音识别与合成：机器人可以通过集成语音识别和合成技术，实现与客人的语音对话。
可以使用现有的语音识别和合成引擎，如百度语音识别和合成的API等。
2. 图像识别：机器人可以通过摄像头对客人进行人脸识别和手势识别。
可以使用现有的人脸识别和手势识别算法，如OpenCV等。
3. 移动机器人平台：机器人可以使用移动机器人平台，通过激光传感器和导航算法，完成客人引导的任务。
4. 语义理解与对话管理：机器人需要具备语义理解和对话管理的能力，能够理解客人的意图并提供相应的回答。
可以使用现有的自然语言处理和对话管理技术，如百度对话开放平台等。
四、优势和应用前景1. 优势：迎宾机器人能够提供24小时不间断的服务，不受疲劳和情绪影响，保证了服务的连续性和一致性。
与传统的人工接待员相比，机器人更能满足客人的个性化需求，并且具有更高的效率。
2. 应用前景：迎宾机器人可以广泛应用于酒店、机场、商场等场所，为客人提供个性化的接待和引导服务。
迎宾机器人设计报告1.一设计目的:学习了解电路图的构造, 了解机器人的制作与运用, 训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决实际问题的能力。
运用C语言, PLC及单片机等已学知识来完成机器人的制作及编程。
1.二设计要求:机器人具有：自主移动能力, 语音对话能力, 指引能力, 自动壁障能力, 自动判断能力, 人脸识别。
在设计中主要应用了语音识别技术、图像识别技术、电机控制技术、计算机通信技术、单片机应用技术、机械设计技术、材料成型技术, 涉及到信息、机械、材料、美学等多学科。
1.三机器人原理图:机器人整体简图:机器人理框图:四人脸识别功能:机器人根据头部的摄像头进行人脸识别功能存储到计算机中并保存, 存在“熟人”以功能, 并可以在计算机中存储特定人员的资料, 需要时可在计算机中调出并显示于主屏幕, 且进行语音介绍。
五器人运动能力:机器人可以自主移动, 根据周围信息躲避障碍, 机器人有自我保护措施, 避免碰撞。
机器人可在规划路径上移动, 可以向前、后、左、右、转弯等移动。
机器人的头部可以左右转动45度等功能。
四机器人材料清单:1.需要个4个轮子2.4个减速电机, 6个驱动电机3.1块100*150的液晶显示屏.4.1个单片机控制器.5.1个小型音响.6.4个壁障感应器,1个红外线感应器,1个超声波感应器7.1个麦克风(用于语音识别)8.1个摄像头(实现人脸识别)9.2根1米铝合金（12×12×2000）10.层板 r250㎝×1㎝11.固定外观造型需要木条12.纸板, 做外观需要, 图上的纽扣就用拉花做。
1前言
随着社会的发展，人工成本越来越高，一些简单繁琐的工作，比如迎宾这个工作，越来越多的人们不愿意花费时间去做。
随着机器人技术的发展，越来越多的地方开始采用迎宾机器人去完成这些简单繁琐无味的工作。
但是，我国的机器人产业发展起步的比较晚，一些迎宾机器人的价钱昂贵，维修费用高，而且维修过程繁琐，所以，我国的迎宾机器人的使用率不高。
为了更好的服务广大群众，更加高效完成工作，迎宾机器人要普遍投入使用，更要完善的是迎宾机器人的经济成本和功能设定。
争取让机器人进入我们的生活。
2国内外研究现状
机器人自40多年前诞生以来，主要在生产制造领域发展比较迅速。
而对迎宾服务型机器人产品，由于技术含量尤其是智能方面要求较高，国内外一直处于研发状态，只是在二十世纪末才有公司正式推出限量产品。
本田公司于1996年在全球率先发布了第一个双足步行式机器人原型“P2”, 1996年发布的P2是世界首个类人智能双足步行机器人，而且，由于把主机、控制马达、电池、无线通讯等必要的机器全部藏起来，不仅实现了无线遥控，还使他在外观上比较“光鲜”。
1997年完成的P3比他的“兄弟”P1和P2乖巧玲珑得多，身高只有1.6米，体重仅为130千克，这要得益于零配件材料的改良，而且在电脑实现分散型的控制之后，机器人满足了小型化和轻量化的要求，更利于融入人类的生活。
2000年推出新一代“P3”改进后的更加小型、轻量化的两脚站立行走类型的机器人“Asimo”。
iRobot机器人吸尘器英文名称为“Roomba”，中文为“伦巴”，是由美国iRobot公司生产。
美国麻省理工学院(MIT) 罗德尼·布鲁克斯教授(Rondy Brooks)，主持世界最大的大学实验室——电脑科学暨人工智能实验室(Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory, 简称CSAIL)，于1990年带着得意门生－科林·安格尔(Colin Angle)和海伦·格雷纳(Helen Greiner)，以CSAIL所提供的创业基金为基础，创办了iRobot 公司。
iRobot最初专注于军用机器人的研究，创造了PackBot等机器人，公司于2002年开始涉足家用机器人市场，并在2002年推出了具有历史历史意义的机器人吸尘器Roomba。
我国机器人研究和应用开始于20世纪70年代，受当时经济体制等因素的制约，发展比较缓慢，研究和应用水平比较低。
进入20世纪80年代以后，随着改革开放的不断深入，我国迎宾机器人技术的开发和研究才达到一定水平，迎宾机器人技术也得到了快速的发展。
从20世纪70年代到现在已经历三个时代，我国的机器人基本能适应各种行业的需求，迎宾机器人的发展有人有了质飞跃。
目前国内服务机器人仍处于研发阶段虽然我国的机器人事业起步较晚，但是国家相关部门对机器人事业的发展始终抱着极大的热情和大力的支持，在我国机器人的技术起步是比较晚的，但技术的发展是迅速的。
我国的迎宾机器人技术也是取得成果的。
比如哈工大的智能导游服务机器人。
3 迎宾机器人的分类
服务机器人。
服务机器人主要指那此在能够代替人们完成一定工作，或提供社会及家庭服务的机器人。
目前，对于非制造领域的服务机器人的研究己经取得了丰硕的成果，各类服务型机器人己经在日常的生产和生活中获得了非常广泛的应用外，代替人们完成工作，服务机器人也己经获得了一定程度的应用，并在不断的改进和完善当中。
工业机器人。
工业机器人主要应用于飞工业生产当中，是现阶段应用最为广泛，技术最为成熟的一类机器人，据不完全统计，世界范围内装备生产的工业机器人己经超过了120万台。
其中，日本和美国是工业机器人的生产和应用大国，尽管日本曾因上世纪的金融危机一度丧失了机器人霸主地位，但随着近年来日本经济的迅速发展，在新安装的机器人台数方面，日本己经超过了美国。
中国由于飞各种原因的影响，对于工业机器人的研究起步较晚，虽然己经研制出一系列的工业机器人样机，但只获得了小规模的生产和应用，尖端领域的机器人仍以进口为主。
4 迎宾机器人的发展趋势
我国发展机器人技术的主要战略目标是根据我国对先进制造业及自动化技术的需求，看准国际机器人前沿技术的发展方向来进行创新性的研究,并开发占主导作用的工业机器人的基础技术、产品技术以及相关系统技术。
所以，迎宾机器人技术主要发展方向是智能化、低成本、集成化和高可靠性、产业、智能、商品化的快速发展阶段。
机器人在制造业中的应用已经有了非常明显的进步，已经发展成了一种标准设备,广泛应用于工业生产中。
各国行业将对机器人的需求会随着机器人应用领域的不断扩大
而增加，日常生活领域有广泛和重要的运用。
因此,迎宾机器人技术必将成为未来的研究热点和重点领域。
5 迎宾机器人设计原理
迎宾机器人由机械结构和控制系统两大部分组成。
在实际应用中，迎宾机器人根据不同环境可能放置在各种不同的位置，因采用了单片机软硬控制相结合的方法，机器人即可适应不同的环境，使用方便。
还有，当迎宾机器人更换放置地方后，需要通过简单调节热释电红外探测电路的灵敏度电位器来确定人来的方向。
经过检验，设计的迎宾机器人结构简单、成本较低，稳定性比较好，具有一定的实际应用价值和作用。
一个智能机器人应该具备三大要素：感知、决策、行动。
决策要求机器人具有能够依据某种条件限制自主目标，规划实现目标的具体方案、步骤的能力。
行动需要机器人具备完成一些基本工作、基本动作的能力。
感知就是机器人具有能够感觉内部、外部的状态和变化，理解这些变化的某种内在含义的能力。
6 总结部分
随着科学技术的发展，迎宾向着集成工艺和多变量复合的方向发展。
各种不同类型的迎宾机器人将会越来越多的出现在我们的日常生活中，给我们带来极大的方便。
虽然我国的机器人市场不大，但是随着科技的进步，科研人员的努力研究，机器人的时代已经开始来临，随着社会的发展, 科学技术的进步, 机器人技术的发展速度越来越快, 机器人产业也将逐步进入我们生活的每一个角落。
工业机器人将继续占据机器人的主要市场。
特殊机器人越来越收到重视, 市场份额将逐步增长。
可以说，我们已经跨入了机器人时代。
机器人产业在未来将是一个热门产业。
参考文献
[1] 刘源.多自由度工业机器人控制系统设计[D] . 赣州：江西理工大学，2012.
[2] 林德杰.过程控制仪表及控制系统[M] . 北京：机械工业出版社，2009.
[3] 朱万辉.七自由度焊接机器人控制系统设计[D] . 马鞍山：安徽工业大学，2012.
[4] 徐国华，谭民.移动机器人的发展现状及其趋势［J］.机器人技术与应用，2001
[5] 毕胜.国内外工业机器人的发展现状[J] . 机械工程师，2008
[6] 杜利超，钱桦，肖爱平．大棚喷雾作业机器人底盘的设计与研究[ J ] ．广东农业科
学，2010( 5)196
[7] 谭民，王硕.机器人技术研究进展[J] . 自动化学报，2013，39(7):963-972.
[8] 李宇剑，巢明.我国工业机器人产业现状与发展战略探讨[J]. 制造业自动化，2010，33(12).
[9] 吴薇.某射击机器人实验平台硬件控制方案设计[J]. 传感器世界，2013，19(6).
[10] 神原伸介，张炜.日本工业机器人最新发展动向[J]. 机器人技术与应用，2008，.
[11] 张红霞.国内外工业机器人发展现状与趋势研究[J]. 电子世界，2013，(12).
[12] 蔡林林.家用机器人手臂及其运动学研究[J].机电产品开发与创新，2009
[13] 朱冬梅，胥北澜.画法几何及机械制图[M].北京:高等教育出版社，2000.
[14] 周开勤.机械零件手册[M].北京:高等教育出版社，2001.
[15] Corradini M L, Leo T, Orlando G. Robust of a mobile robot violating the nonhohmomic stabilization constraint via quasi-sliding mode[C]. Proceedings of the American Control Conferenee, 1999: 3935-3939.。
