山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590
摘要：随着科学技术的不断发展，家庭安全与监控领域又有了新的发展空间。智能家居己经不是一个新颖的概念，在发达国家，智能家居已有许多实际产品出现。智能家居范围很大，包括智能监控，家电智能化等，总的目标是创造一个更舒适，安全，便捷的生活环境。本文主要从智能家居监控机器人的总体设计方案、移动小车以及传感器三个方面来阐述。
关键词：智能家居；监控；机器人
一、智能家居监控机器人总体设计方案
本文中智能家居监控机器人的设计方案主要是基于两个基本情况：其一：国内人口老龄化正在逐步加快，根据预计，到2050年，中国老年人将达到2亿，占总人口的15%。老龄化现象越来越严重，照顾老人就会变成我们社会一个严重的负担，所以我们需要找到省时省力的方法来对老年人残疾人提供帮助和服务。其二：随着近几年来智能家居概念的提出与发展，家庭安全问题更是其中的重点。智能家居不仅要给人们一个舒适，便捷的生活环境，更要给人们一个安全，放心的生活环境，保证人们的财产，隐私不被侵害。相信绝大多数人们非常希望出门在外的时候，都不希望自己家中的财产受到损失。
正是基于以上两个需求，本文对智能家居监控机器人的设计如下：
（1）机器人要具有自主移动功能，希望设计一款智能家居机器人，能够实现室内自主的壁障移动，可移动性使得机器人不在局限于一个角落，这样整个家里都没有死角。
（2）老人监护的功能，机器人在老人监护模式下，可以自动识别并且跟踪老人，如果发现老人有异常情况，如跌倒，则立刻发出警报。这样就避免了子女上班不在家时，老人独自发生异常情况下，没有人照顾而发生危险。
（3）陌生人闯入识别的功能，这种模式可以用于上班或外出时家中无人的情况。机器人在陌生人闯入监控模式下，会自动在家中巡逻，如果探测到有闯入陌生人闯入家中，则会进行身份确认，如果确认为陌生人则立刻发出警报。
通过以上设计，本文所设计的智能家居监控机器人原理样机如图4.1所示：
图1.1智能家居监控机器人原理样机
二、移动小车
选择移动小车时，本文主要基于以下考虑：（1）要采用两轮驱动加一个万向轮的驱动方式，这样的驱动方式可以实现原地转向，比较方便实用。（2）机器人大小及其负重能力，本文所设计的智能家居监控机器人原理样机是需要在移动小车上面放置笔记本电脑来当控制中心的。故而机器人不能太小，而且负重能力要好。（3）需要容易搭载其他各种传感器以及电池、驱动电机等配件。（4）价格不能太高，性价比要好。
经过筛选，本文选择HCR家用机器人平台。该机器人主要参数如下：长度为34.2cm；宽度为31.3cm；高度为26.6cm；最大移动速度为1米/秒：驱动方式为两轮差分驱动加一个万向轮；电机电压为12V；转速为83rpm，含16线2相编码器；爬坡能力为20度。如图2.2所示：
图2.1HCR家用机器人平台
通过控制前面两个方向轮的运动，就可以控制整个移动小车的前、后、左转、右转运动。使得移动小车前后运动只需要控制两个电机同时且以同样的速度向前或者向后运动即可。
三、传感器
本文主要采用了四种传感器，超声波测距传感器、红外线测距传感器、人体热释电红外线传感器和碰撞传感器。下面分别介绍：
（1）超声波测距传感器使用了URM04，这是一款在非常受欢迎的URM37基础上开发的RS485接口的版本，它可以实现多个超声波传感器并联，可以实现最多32路同时在线。但是本文只使用了一个超声波。URM04的工作电压是SV，测距范围是4cm到500cm，分辨率为1cm，同时模块内带温度补偿电路，可以进行温度测量。
（2）红外线测距采用夏普公司的GP2YOA21YK，它是GP2D12的改进版，性能稳定，功耗较低。测距范围是1Ocm到80cm，测量角度在15度。通过8路数模转换接口和SDB相连。
（3）人体热释电传感器的工作电压为SV，有人或动物在有效范围内时输出高电平，无信号时输出电压为0.4V，感应角度为110度，有效感应距离为7米，模块己经强制设置为可重复触发模式。通过数字IO接口与SDB通信。
（4）碰撞传感器为HCR机器人所附带，同样是通过数字IO口语SDB通信，同样的，如果发生碰撞，则输出高电平；无碰撞则输出低电平。本文在机器人的前面安装了三个碰撞传感器，由于有红外线传感器的存在，碰撞传感器一般不会用到，这里它们只是起一个辅助的作用。
结论
随着技术的发展，机器人的功能将更加完善和专业，同时价格也会逐渐降低，最后达到普通消费者能够承受的范围。在不远的未来，智能机器人也会像电视电脑一样进入千家万户。使人们的生活发生一系列的变化。到那时，我们就会步入到全新的机器人时代。
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