机器谱

S022】守护一体化护耆卫士

图文展示3264(1)

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副标题

作品说明

作者:白玲玲、张硕、孔亚轩

单位:兰州理工大学

指导老师:毕广利

1. 场景调研

      “探索者”平台是结合机械、电子、传感器、计算机软硬件、控制、人工智能和造型技术等众多的先进技术研发推出的专业型机器人设备原型设计工具,包含机构件、舵机、传感器以及控制模块,机构零件全部按照国际零件标准设计,结构精密,各个结构零件之间能够通过螺钉任意角度连接,可组装四连杆、曲柄滑块、齿轮传动等各种典型机械传动机构和欠驱动机构。传感器、主控板等控制单元能够让使用者在实现机构运动的设计过程中,更全面地了解单片机PLC,计算机语言编程等学科知识。该平台开发环境软件采用国际通用的开源机器人软件,提供C语言结构的代码、图形化双界面,提供丰富的例程,可执行脱离电脑的、快速的示教编程,同时由于“探索者”使用寿命更长、适用范围更大,在自动化、电子、计算机等专业中更受欢迎。

      近年来,随着技术的突破以及核心零部件成本的下降,服务型机器人在各个领域不断加速渗透。作为更接近消费端的服务机器人,在人口老龄化加剧以及劳动力成本上升等因素推动下,未来市场发展空间非常广阔。

1.1行业成熟度

      根据机器人的应用环境,国际机器人联盟(IFR)将机器人分为工业机器人和服务机器人。其中服务机器人是指除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,主要包括个人/家庭用服务机器人和公共服务机器人。

服务机器人产业链的上游主要包括原材料和核心零部件。其中核心零部件主要包括智能芯片、控制器、传感器、激光雷达等,这些零部件的供应厂商是典型的技术驱动型企业。

      产业链中游则主要是本机制造以及外加一些操作系统提供商、AI引擎提供商、云系统提供商等。

产业链下游则主要为集成应用、各种消费场景应用等。中游做产品的板块商结合语音、图像等板块,通过虚拟机器人或实体机器人向下游各场景提供服务。

      从产业链的整体价值量体现来看,上游的核心零部件如智能芯片、激光雷达、传感器等,拥有核心技术,占据价值链的主要部分;此外,智能交互如语音、图像等模块是目前初创公司抢占的热点,也占据着一定的价值。同时服务机器人涉及的智能交互、语音图像识别等都需要很多软硬件来支持,生态圈的建立需要操作系统来支持,这部分也占据着重要的价值量。

1.2 市场发展空间

      近年来,全球服务机器人市场迅速发展。根据IFR发布的统计数据显示,2019年全球服务机器人实现销售收入169亿美元。其中专业机器人实现销售收入112亿美元,占总收入的比重达到66%;个人/家庭服务机器人实现销售收入57亿美元,占比为34%。

作品说明

      专业服务机器人近年来发展较快,特别是物流机器人和医疗机器人。根据IFR统计数据显示,2019年全球专业服务机器人销量为17.3万台,销售额达112亿美元,同比增长32%。

1.3 未来市场规模

      随着服务机器人的不断渗透,预计未来行业将持续增长,至2023年销量将超过50万台,销售额预计达到277亿美元。

      从中国市场来看,服务机器人是我国机器人行业增长最快的一个赛道。2014-2019年,我国服务机器人市场规模不断扩大,2019年增长至22亿美元,与上年相比增加了33.1%。随着人口老龄化趋势加快,以及医疗、教育需求的持续旺盛,我国服务机器人存在巨大的市场。

      从应用结构来看,2019年我国家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模占比分别为48%、28%和24%,家用服务机器人市场份额领先。未来随着新兴应用场景机器人的快速发展,我国服务机器人市场规模有望接近40亿美元。

      我国从2000年开始步入老龄化社会,目前发展脚步不断加快,至2019年我国65岁及以上人口已经达到1.76亿人,占总人口的比重为12.6%。在此趋势下,养老、医疗、教育等方面出现了巨大的人力需求缺口,而这也为服务机器人市场规模的快速扩张创造了条件。

2. 技术路线

项目研究技术路线

2.1研究背景

      据第七次人口普查数据显示,我国60岁及以上人口为26736万人,占全国人口的18.9%,其中65岁及以上人口为20056万人,占全国人口的14.2%。这是中国65岁及以上人口占比首次超过14%。其中85%的老人一个月以内能和子女见面,8%的老人平均等一年以上才能见到子女。更残酷的是20%的老人直言“很需要老年心理咨询的帮助”。退休后的失落,子女不在身边的冷清,甚至居住城市的环境问题,催生出一种“旅居养老”的现象,并且每年因为老人独自在家而发生的家庭意外数不胜数。

      根据不完全统计,每年老人因在家中出现意外而去世大约在1.5万人左右,空巢老年人跌倒发生率为36.2%,较国内外非空巢老年人跌倒发生率高,有报道美国老年人的跌倒发生率为21.6%~34.0%,日本为20.0%。年龄是空巢老年人跌倒的显著因素,老年人发生跌倒的概率明显高于其他人群,且跌倒概率随年龄的增长而递增。这可能与老年人各系统处于老状态,其听力、视力减退,立体感差,肢体协调功 能减弱,神经传导慢,大脑反应迟缓,中枢神经系统的控制能力、感觉能力下降有关,导致老年人反应时间延长,平衡不稳,增加了跌倒的风险。

2.2目的及意义

      本团队研发的“机器人老伴”是一款安全防护服务机器人,此项技术适用于家庭、社区、养老院等家居安全方面,是一款针对空巢老人所设计的一项具有实质性保护的安全防护服务机器人。它同时具有安全监测与安全防护和贴心服务等功能。可以第一时间通过机器视觉实现老人的跟随功能,将老人的实时消息通过云端传输给子女,并且针对老人的身体状况和突发情况做出判断,当老人遇到危险时可以通过强制提醒发送给子女或社区工作人员,从而达到安全护的目的。另外“机器人老伴”装有许多传感器还能帮助老人识别危险,如摔倒,火灾、有毒气体等。 除此之外“机器人老伴”作品具有移动和操作功能,装有五自由度的机械臂可以帮助老年人拾取物品,端茶倒水等服务。如帮助老人拾取掉在地上的小钥匙,老人可以通过手机app利用蓝牙端控制机械臂抓取东西,减少老年人弯腰不方便容易摔倒的情况。为了解决家庭中老人因意外发生事故存在的问题,为逐渐老龄化的社会提供了实质性的解决帮助。尤其是对于独居老人们,不仅可以帮助老人检测规避危险,还能何老人们进行人机交互,解决子女们不在家中而感到的寂寞。

机器人老伴模型图

     目前市场上存在的智能机器人,大部分都是智能家居服务类的。只能帮助老人们打扫卫生(扫地机器人),端茶倒水,实现简单的取物动作。可是针对老人安全这一类的机器人目前市场上还没有,所以对于我们团队来说,智能家居安全服务类机器人有着巨大的前景。尤其是当今中国,老龄化十分严重,独居老人的安全是当今为止家庭安全中最难解决的一部分。相信在投入到市场的同时,一定会受到许多子女们的欢迎。

2.3 项目计划

     2.3.1行动计划

       (1)进行充分市场调查,市场调研

       (2)前期融资

       3)组建公司、厂房租赁、设备投资

       4)发挥公司产品优势,人才优势,成本优势,理念优势,尽快占领市场份额

       5)在打开国内市场的同时,密切关注国外市场

       6)在公司发展过程中,密切关注国内外相关产品发展状况,严肃打击盗版

       7)不断改进研发,避免被时代淘汰

     2.3.2 具体战略

       差异化战略(产品差异化,追求高质量、高服务品质的特色产品)、扩张战略(扩展业务)。

       公司层战略上,采取联盟战略,与相对有实力的生产商合作,实现资源共享,尤其是能够利用对方的厂房设备,以最小成本扩大市场。

       业务层战略上,根据不同层次的市场设计出不同的产品,而且要更细化产品,来满足不同层次的客户需求:

       1)建立并完善与网购产业链的协同机制;建立平等互利的合作平台;与电子商务平台共同探讨促销活动的应对之策

       2)业务创新,积聚实力

       3)发挥本土优势,在学习中抵御外侵

       4)探索提升服务质量的有效途径。

                职能层战略上,主要是人力资源方面,为保障“机器人老伴”具有竞争力人力资源,采用以下措施:

       1)为追求上进的员工提供不断发展的平台,帮助员工实现和提升自身价值

       2)能力为先,公开透明的用人机制,同时提供优厚的薪酬福利

       3)培养具有传统特色的企业员工价值观。

       2.3.3企业规划及战略分析

       企业发展战略规划是企业发展的灵魂与纲领,指引企业的发展方向,明确企业的业务领域,指导企业资源配置,指明企业的发展策略以及发展措施。制订企业发展战略规划有利于建立企业和员工的共同愿景,使员工对组织产生归属感和奉献精神,从而更加全身心的投入工作。

       现结合行业及公司当前发展趋势,在SWOT分析的基础上,制定本公司2021—2025年五年发展战略规划。

       1)企业总体战略规划

       产品投入市场,提高产品知名度,树立品牌形象。于创业初期,首先在甘肃地区树立一定的影响力,并初步打开西部市场,维持市场的销售,并带动周边市场。

       公司将积极践行“诚信、高效、创新、共赢”的经营理念,以发展老人服务品牌为龙头,力争市场占有率逐年提升,实现服务行业销售服务市场最大化,实现股东、经营团队、客户、员工等相关利益者的多赢局面,为社会创造更多的经济价值,并成为服务老人设备销量、品牌服务等最佳的生产商和经营商。

       2)阶段发展目标

               20236月,开始准备各项成立公司所需的资料。

               202310月,完成公司的正式注册,公司成立。

               20236月—20239月,进行厂址具体地点的选择,并签订租赁合同,绘制出厂房的建设规划图,筹资到公司成立所需的全部资金。

               20239月—202311月,进行厂房的建设,并且对须委托加工部分的加工厂家进行联系签约,跟成品部件的采购商签订购买合同。

               202312月—20241月,进行厂房、办公室、员工宿舍的装修,和本公司所需设备、加工工具、办公用品的购买,进行人员的招聘。

               20242--8月,集中精力完成第一批“机器人老伴”的设计研发和试验。

               20248月--20251月,完成第一批机器人老伴的上市,把重心放在西部地区,如甘肃省的兰州市、酒泉市等老龄化程度较高产地。

                                  企业进入对第一批产品的销售情况、生产经验的总结,核对前期工作计划的完成情况,做出第一周期的工作总结和奖励。

               20252月,企业进入对第一批产品的销售情况、生产经验的总结,核对前期工作计划的完成情况,做出第一周期的工作总结和奖励。

                                  即公司的第一个三年计划完成。

               20253月,企业进入第二周期生产方式。第一次产品换代,开始进行新型“机器人老伴”的研发。

               20261月起第二周期生产方式正式开始。

               20269—12月为第二周期最后的冲刺阶段,重点攻销售。

               20271月起企业进入第三周期,即转到正式盈利周期。

               20273月,公司开始第二次产品换代。开始开发其他附属服务产品。可开发其它的陪伴产品等,扩大生产线。

               20277月,公司实现效益最大化,盈利能力达到一定规模。初步考虑分公司的成立。即公司的第二个三年计划完成。

       3)经营管理战略

               --以市场为导向

               以市场为导向,让所有人员更加接近顾客、贴近市场,为客户提供优于竞争对手的服务,打造企业的核心竞争力。聚焦顾客户的需求、

       关注顾客需求,提出有创新的解决办法来满足客户需求。

               由于不同的客户需求不同,因此我们将对目标市场要进行细分,通过对市场的细分结合企业产品或服务的特点有针对性的出击,在满足

       顾客需求的同时可以获取相对更高的利润。

               --不断提高服务的标准化

               实实在在,切实地从售前、售中到售后为客户提供优质的服务,尤其是及时处理客户投诉及售后服务问题。各部门要制订出自己的服务承

       诺,使每位员工在各自的岗位上担负起应尽的职责,从而提高客户服务的标准化程度。

               定期进行客户满意度调查,至少每年一次,对客户满意度、客户流失率、客户向心力、客户离心力等问题进行调查,以掌握客户需求的

       变化和企业为客户创造价值的能力;知道消费者对现有产品的满意之处和不满意之处,知道潜在消费者没有加入消费的顾虑和问题并迅速改进

               同时,将信息化系统导入客户管理,调配专业的营销服务人才组成客服团队,重视客户资源的维护、积累、开发和利用,提升客服在公司

       的定位,实现售前、售中监控,售后定期维护的全过程服务,随时解答客户提出的疑问,使客户服务成为公司强有力的竞争王牌,并通过客户

       口碑的良性循环,培养一批忠诚度较高的客户群体。

               --构建学习型组织

               市场经济瞬息万变,面对强大的竞争对手,企业原有的知识、经验已远远无法应付不断变化的新情况、新任务,唯有不断的学习、学习、

       再学习,以补充自己的知识,提高企业的水平和能力,保持自身的核心竞争力,才能在知识竞争中立于不败之地。首先要撑握的是学习型组

       织的五项修炼即自我超越、改善心智模式、建立共同愿景、团队学习、系统思考。

               我们还将构建学习型组织,必须制订科学的学习制度,营造良好的文化氛围,企业可以通过每月的学习会,引导员工积极主动去学习交

       流。科学的学习制度是推动组织学习的强心剂,没有科学健全的学习管理制度,员工的学习就可能时紧时松,产生很大的盲目性,甚至会导致

       企业投入多而效益少的问题。

       4)品牌营销策略

               --树立用户口碑

               满意的客户的一句表扬之词远远胜过描述产品性能的一千个词。口碑是最有说服力的广告,要想让客户主动进行口碑传播要有

               三个条件:一是客户的满意度,要求提供的产品和服务超过客户的预期;二是客户的忠诚度,比如过硬的产品质量、周到的售后服务

               等等。只有通过给客户留下深刻印象的企业行为,才有可能把自己的产品通过客户进行传播。

               --立足自媒体

               “机器人老伴”市场的目标客户群主要集中在有车一族。选择媒体时我们将考虑媒体受众与目标客户的吻合程度,考察有效的信息到

       达率。关注空巢老人、陪伴服务的媒体数量越来越多,我们将从自身实力和媒体权威程度去考虑,制定媒体传播策略。

               --建立样板客户

               样板客户是企业的最重要客户资源,会对企业发展起到有力的促进作用。在各区域市场建立自己的样板客户,通过榜样的力量来打动其它

       客户。在以下基础上加以选择:①要有合作基础,必须要具备一定权威服务行业产品;②要有良好的合作关系,双方有进一步合作的意愿;③

       该客户要在该地区处于行业领袖地位,具有相当的带动作用;④进行相应的投入,比如进行相关培训,建立配件库,设立专人服务等等。

       5)财务管理战略

               --投资战略

               投资“机器人老伴”虽然资金占用较大,投资回报率较高,但也有一定经营风险,我们将在市场稳定的前提下,对前景看好的行业,

       采取横向一体化或纵向一体化战略,以较少的资金控股或参股其他公司。

               --融资战略

               公司将通过股东投资、银行贷款、员工集资、民间借款、原始资本积累等方式进行融资,扩大资本的积累,实现资本运营。

               --财务监控

               财务人员将从战略高度开展财务管理工作,进行财务分析,使财务分析成为企业战略决策重要的依据,争取以最少的投入获取最大的

       产出,努力使财务风险降低到最低水平,绝不以追求短期的经济利益而牺牲长期利益。

               6)战略控制

               战略控制主要目的是在企业经营战略的实施过程中,适时监控、检查企业为达到目标所进行各项活动的进展情况,评价实施企业战略后

       的企业绩效,并将其与既定的战略目标与绩效标准进行比较,发现战略差距,分析产生偏差的原因,纠正偏差,使企业战略的实施更好的与

       企业当前所处的内外环境、企业目标协调一致。从控制时间来看,关于企业的战略控制我们将从以下三类进行适当选择:

               --事前控制

               实施前一个月,企业领导人进行全体动员,表态实施战略的决心,各部门结合企业五年总体规划目标和要求,制订各部门详细实施计

       划,该计划要得到企业领导人的批准后方能执行,所批准的内容将成为考核各部门经营活动的重要绩效标准。

               --事后控制

               将战略活动的结果与控制标准相比较,即在战略计划实施之后,将实施结果与原计划标准相比较,由企业各部门负责人定期将战略实施

       结果向领导人汇报,由领导人决定是否有必要采取纠正措施。

               --随时控制

               即过程控制,企业高层领导者要控制企业战略实施中的关键性的过程或全过程,随时采取控制措施,纠正实施中产生的偏差,引导企业

       沿着战略的方向进行经营。

2.4风险及对策

    2.4.1初期风险与对策

     (1)技术风险与对策

              --风险:技术积累欠缺,与国际先进水平存在差距,可靠性有待验证。原产品可模仿性增大;以及内部研发人员流失,核心技术外泄等,

       都会给企业带来巨大的风险。

             --对策:不断吸纳优秀研发人员加入团队,加强研发人员培训;产品进行小规模试用,反复测试再批量投产。定期派出技术人员到各大企

       业、研发中心学习;公司内部制定研发激励措施,提升研发人员的幸福度。

     (2)市场风险与对策

              --风险:市场认可程度低,客户对老人服务设备持怀疑态度;现有竞争对手的威胁。

              --对策:选择重点市场,深入挖掘,寻求突破;利用核心竞争力争取客户信任,与客户建立深入合作关系;打造样板工程,增强产品说服  

       力;加强营销团队建设,加强对促销效果的过程控制,加大市场推广力度利用各种营销组合最大限度发挥促销效果。

     (3)管理风险与对策

              --风险:管理团队经验欠缺,经营能力有待提高;公司成立初期,存在组织机构不完善,制度不健全,质量管控可能有隐患的风险。

              --对策:加强管理团队培训、交流,加强监督,共同探讨制定公司的各项规章制度;在日常运作中,管理团队要及时对制度中的不足之处

        进行修正和完善;根据公司业务发展情况,酌情增减部门;建立完善的质量保证体系和监督机制,对产品进行全生命周期管控,责任到人,确

        保产品质量。

     (4)财务风险与对策

             --风险:初期现金支出大,回收慢,现金流压力大。管理初期很可能出现资金的筹集、使用或管理措施的失当,使资金的使用效益具有很

        大的不确定性,由此产生筹资风险。

                此外,还存在收益确认风险和对投资者进行收益分配不当产生的风险。各项内部控制制度不够完善,也会给公司的经营带来风险。

             --对策:寻求多种融资途径,防止资金链缺口。建立先进的管理制度,明确各岗位的权责,做到责、权、利相统一,确立严格的稽核制度

         和考核制度,建立公司内部防范系统,加强内部控制。以指标分析为基础,确立完善财务预警系统,合理安排利润分配政策。

2.4.2中长期风险及对策

     (1)技术风险与对策

              --风险:中后期,技术领先的压力会更大,高端技术的研发周期会更长;必然有竞争者及后来者的技术模仿,使公司的权益受到损害;研

          发人员的流失风险。

             --对策:持续投入足够的研发经费,加强研发人员培训,并鼓励技术创新,加快研发进度,提高技术门槛,保持技术领先;加强对知识产

          权的保护,必要时通过法律手段来保障公司权益;加强人才队伍建设,加强人才储备,吸引更多优秀人才的加盟。

     (2)市场风险与对策

             --风险:竞争日趋激烈,行业壁垒和区域壁垒更为突出,局部市场出现饱和。

             --对策:加强混合营销能力,加强品牌建设,扩大客户基数,提高客户黏性;加大市场开拓力度,寻求新的产品方向,增加新的盈利点。

     (3)管理风险与对策

     --风险:可能存在扩张太快而支撑不足的风险。

     --对策:避免盲目扩张,充分评估风险;重视团队梯度建设,加强人才储备。

     (4)财务风险与对策

             --风险:销售收入和利润未达预期,回款慢,现金流压力大。

             --对策:寻求多种融资需求,优化资产配置,提高流动性;加强财务管理及财务风险预测,加大回款力度,预防坏账。

     (5)风险管理机制

              为实现企业长期可持续发展,应寻求专业指导,设计合理的风险管控机制,提高风险管控能力。

             --组建专门的风险管理部门,制定标准化流程,重要业务严加把控;

             --加强内部沟通,识别早期风险;

             --引进专业机构,外审与自查相结合。

2.5项目展示

2.5.1视觉跟随

      “机器人老伴“通过舵机云台外加360度可旋转摄像头可实现全景检测,对老人的生活进行实时跟随监视,判断老人坐下、跌倒、趴下等危险姿势,完成对老人的安全照顾。外加激光雷达系统,可以对附近周围的路况第一时间做出调整,以确保最合适机器人行走的路线。

摄像头特写镜头

      同时它是一种可移动式机器人,实时跟随老人身后两米左右,为老人保驾护航,在视频中我们展示了机器人老伴时刻跟随老人身后,将老人行走过程丢下的垃圾拾起来,并通过驱动四轮全向底盘跑到垃圾桶处理避免老人弯腰拾起垃圾而导致血压身高,有中风的危险。

跟随状态

2.5.2 传感器检测老人跌倒

     “机器人老伴”通过搭载在底盘和五自由度附近的传感器可以通过检测老人身体倾斜的角度,当这个角度大于一定的域值时,“机器人老伴”将会判断老人是否跌倒,随后通过四轮驱动跟随老人身后用机械臂给老人依靠防止跌倒。或者通过判断老人坐在地上的时长,来判断老人是否已经摔倒了。“机器人老伴”将会自行分析是否达到了所设定时长的阈值,一旦超过这个阈值,机器人老伴将会发出报警声音,并通过无线通讯传输给子女,我们采取的是强制提醒功能,直到子女看见后,才能取消报警声音。防止子女因为工作而忽视了这个现象,同时子女也可以通过摄像头观察老人以确定是否危险。


2.5.3 智能烟感报警装置

     “机器人老伴”盘附近所连接的烟雾报警是由蜂鸣器、烟雾传感器和ESP8266WIFI模块构成,其中主ESP8266WIFI为主要的控制芯片。

烟雾报警器模型图

      当家中出现火灾发生烟雾或者有毒气体时,我们采取的是强制自动实行操作,不需要再通过人为指令去命令。这就很好的解决了老人因为腿脚不便,在危险来临时来不急避险的困难。“机器人老伴”通过相应的传感器接收到此类危险信号,首先发出危险警报,随机启动四轮驱动装置,用内部电源直接驱动,跑向窗户旁边,通过舵机控制机械臂打开窗户。为了防止有时候传感器损坏或者不正常工作时,我们可以通过连接一个蓝牙遥控,老人可以通过手机遥控去控制“机器人老伴”驱动四轮底盘,跑到窗户旁,利用机械臂打开窗户这就可以结决在传感器不正常运转时的烦恼。

机器人老伴正在报警

1)ESP8266智能报警

      其中在烟雾报警器中,扮演着举足轻重作用ESP8266WIFI模块,机器人老伴可以在感觉到发生火灾,或者烟雾浓度达到一定值后,会通过蜂鸣器发出“嘀”,“嘀”,“嘀”的三声;并且第一时间内通过内置的电话卡将电话打给附近的消防支队和子女们,让危险及时发现,及时处理,保障老人人身安全!

报警来电显示图

      当子女的手机一直处于关机或者开会不接的状态时,我们也会同时采用发短信的形式,尽可能地让子女们了解到家里发生火灾的情况。如果手机欠费,电话联系不上的话子女们也可以通过微信小程序观看机器人是否报警,如下图所示:

短信提醒报警图

“机器人老伴”来电显示图

2)小程序之火灾定位和管理人员登记

      为了在报警时能够第一时间确定老人的家庭位置,“机器人老伴”也想出来了解决办法,在报警的同时它就会将某时某刻发生火灾的具体情况通过微信小程序展示出来,让当地的消防人员们第一时间赶到现场,实现“快,准,狠”的灭火速度帮助老人及时摆脱危险。

微信小程序定位图

      通过ESP8266连接微信小程序我们能实时的看见火灾报警的时间、地理位置、信号强度以及周围当时温度。

为了避免子女不在,或者没带手机联系不上的情况下,我们也可以多设置几个管理人员,这样“机器人老伴”将会同时给管理人员拨打电话

微信小程序管理员图

2.5.4人机交互

     “机器人老伴”通过连接语音模块可以根据老人相关的话语进行分析,然后做出相应的指令传达。例如说出“倒水”这个指令后,“机器人老伴”就可以驱动四轮底盘,通过机械臂给老人进行倒水了。除此之外,还可以进行简单的语音播报等功能,给老人播报明天地天气和温度变化,提醒老人及时穿衣,防止感冒(演示视频中简单地展现了“机器人老伴”如何听从指令,点头、摇头等功能)由于经费的原因,下一步我们将扩大语义输入范围,将子女的信息录入系统内,添加几段固定的关心话语,这样就会让老人感到十分亲切。

机器人摇头指令图

2.5.5 智能机械臂服务装置

     “机器人老伴”除了拥有上述的安全检测与安全防护等功能外,还可以通过机械臂帮老人拾取东西,端茶倒水等功能。尤其是拾取东西,因为老人年纪大了,腿脚不便,不利于弯腰拾取东西。当一串钥匙掉在夹缝中时,这时老人单纯的想凭借自己能力弯腰去捡的时候可能会发现危险,很有可能会导致老人血压身高,有中风的危险。当你有了机器人老伴的时候,你就可以简单的通过遥控去控制它将钥匙捡起来这样就可以避免老人出现不必要的危险。(演示视频中展示了老人行走过程中丢下东西并捡起来)

机器人拾取垃圾图

      智能开窗:当火灾发生时“机器人老伴”通过相应的传感器接收到此类危险信号,首先发出危险警报,随机启动四轮驱动装置,用内部电源直接驱动,跑向窗户旁边,通过舵机控制机械臂打开窗户。为了防止有时候传感器损坏或者不正常工作时, 我们可以通过连接一个红外遥控,老人可以通过遥控去控制“机器人老伴”驱动四轮底盘跑到窗户旁,利用机械臂打开窗户这就可以结决在传感器不正常运转时的烦恼(由于经费原因,下一步将扩大制作模型)

2.5.6 网页端记录老人摔倒地点

      为了能够让子女们了解到老人平常在那个位置摔倒比较多,机器人后台通过数据库记录下每一次老人摔倒的位置,这样子女们就能够在该位置做出一些防范措施,避免让子女再次在同样的地方摔倒!

      其次,还记录了机器人损坏的部位和原因,让人们维修更加方便。

后台网页端记录图

2.  作品创新点

     “机器人老伴”是一款安全防护服务机器人,此项技术适用于家庭、社区、养老院等家居安全方面,是一款针对空巢老人所设计的一项具有实质性保护的安全防护服务机器人。它同时具有安全监测与安全防护和贴心服务等功能。可以第一时间通过机器视觉实现老人的跟随功能,将老人的实时消息通过云端传输给子女,并且针对老人的身体状况和突发情况做出判断,当老人遇到危险时可以通过强制提醒发送给子女或社区工作人员,从而达到安全护的目的。

      据调查,目前市场上存在的智能家居机器人,只能起到简单的服务功能,例如端茶倒水,抓取东西。但是针对安全类的功能机器人尚未完善,甚至没有。基于目前市场的突破口很大,本团队的创新点就在于针对老人而提出的家居智能安全机器人,具体创新如下:

      ① 预防检测老人跌倒

      负载在侧面的传感器可以通过判断老人的倾斜角度去预测老人是否要摔倒,接收到此信号后,四轮全向底盘将加速冲往老人身旁,抬起机械臂靠近老人。其次还可以通过老人坐地时长来判断老人是否已经摔倒,并将信息通ESP8622wifi模块传输到子女手机当中。

      ② 智能跟随

      利用树莓rasperry3B+装有舵机云台和360°摄像头可实现全景监控跟随,时刻跟随老人身后约2米左右,为老人“保驾护航”。将室内发生情通过云端传输到子女手机上,让子女可以关注老人在家生活状况。

      ③ 强制提醒叫唤

      当老人发生意外后,我们会通过强制震动提醒子女,直到子女接受到信息为止,尽可能地避免了因为子女们工作而忽视了老人的现象。

      ④ 独特的机械臂

      利用TSRS与TSRMEP平台,设计装有特定的传感器的独特机械臂,当检测到有毒气体,火灾等,“机器 人老伴”能够通过相应的感应装置去驱动四轮全向底盘跑到窗户旁打开窗户。

      ⑤ 智能物联网报警

      装有烟雾报警器和ESP8622wifi模块,机器人会检测到室内的烟雾或有毒气体,当达到一定的阈值后,机器人老伴将会发出三声报警声音,并立刻拨打电话或者发短信给当地的消防员和子女。让危险及时发现,及时处理,保障老人人身安全!

      ⑥ 小程序定位,后台端记录

      通过ESP8266连接微信小程序我们能实时的看见火灾报警的时间、地理位置、信号强度以及周围当时温度。为了能够让子女们了解到老人平常在那个位置摔倒比较多,机器人后台通过数据库记录下每一次老人摔倒的位置,同时设置备份,利用TSDRM与TSPBBC平台帮助后期管理,这样子女们就能够在该位置做出一些防范措施,避免让子女再次在同样的地方摔倒!

      ⑦ 人机交互

      老人年纪大了,可能腿脚不便,于是我们通过探索者BIM设计中心创建模型并将探索者数据中心导入计算软件进行计算,实现数据的双向交互,以简单的实现老人发出的指令,比如帮老人取个东西;还有简单的语音对话,功能,我们计划将子女的声音作为背景声音和老人进行对话,这样就可以让老人感觉十分亲切。

机器人老伴实物预览图

* 本项目未获得作者开源授权,无法提供资料下载。

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