随着中国的老龄化和儿童看护问题日渐凸显,家用服务机器人成为当前服务机器人研发的热点之一。论文针对目前市场上已有的家用服务机器人所存在的结构功能单一、人机交互能力较弱、移动避障能力不足等问题,设计了一种六足仿生甲虫家用服务机器人。该机器人既可以家用亦可以用于野外林火探测与清理、灾害救援、甚至反恐防暴等特种服务领域。(1)运用Solidworks软件设计了一种家用服务机器人,其尺寸为1.2m×1.0m×0.4m。分析了机器人移动平台与执行机构的设计思路——在我们已研发的六足仿生甲虫服务机器人的基础上,将仿人灵巧手臂与机械腿足的功能相结合,用两条仿人灵巧手臂替代两条机械腿。详细说明了机器人机械腿和机械手所包含的各关节结构特点和各关节处驱动电机及控制器的选型。(2)通过D-H法建立了机器人机械腿和机械手的空间坐标系,利用机器人正逆运动学原理求解了机器人机械足末端坐标与各关节转角的关系。使用机器人的拉格朗日平衡方程对机器人机械足动力学进行了研究。建立了机器人各部分坐标位置与机器人各关节转角间的数学关系,构建了机器人运动系统的数学模型。(3)利用ADAMS仿真软件对设计的家用服务机器人结构模型进行运动仿真分析。通过模拟机器人在各种工作状态下的移动,得到机器人在工作过程中重心的位移及速度变化,各关节的角速度和受力情况的数据,验证了论文所设计的家用服务机器人工作、运动的可靠性和合理性。(4)根据机器人控制系统的设计要求,从机器人的多关节协调驱动、多传感器信息融合、工作环境信息处理等方面入手,提出了家用服务机器人控制系统架构。构建并布局了家用服务机器人避障传感器系统。最后对主要的硬件进行了选型,为家用服务机器人的精确控制打下理论基础。