助老服务机器人作为机器人家族中的一员,不仅应具备自主运动、定位、导航、避障等服务机器人所具备的基本功能,同时它还应有一个灵活的机械臂来完成一些简单的服务命令;具备与人沟通交流的功能;具备处理紧急情况的能力;具有友好的人机交互性等特点。助老服务机器人包括运动驱动、机械手控制、语音通信、图像识别、遥操作和人机交互等部分是一个综合系统。本课题对助老服务机器人系统进行总体结构介绍、系统硬件设计、系统硬件各模块功能实现、实验验证等。(1)助老服务机器人系统硬件设计。使用FPGA和DSP作为系统控制器,使用无线网络完成数据传输,设计了各传感器与控制器的接口板,编写了Verilog控制程序实现了各个模块的功能。(2)机械臂遥控系统设计。机械臂采用D-H法建模,进行正逆运动学求解,对机械臂进行路径规划算法设计和仿真实验,实现了对机械臂的遥操作控制。(3)定位系统设计。首先对里程计定位、惯性传感器定位、PnP视觉定位进行研究和实验分析;然后,结合各定位算法的优点,采用加权和法设计了本系统的定位算法。(4)人机交互系统设计。人机交互主界面包括助老服务机器人传感器信息显示、环境视频图像、地图设置、机器人姿态、机械臂控制、机器人移动平台控制、二维码识别等功能;另外,还有机械臂仿真、通信设置、GSM设置等辅助功能。(5)通信系统设计。助老服务机器人的通信主要有上位机与机器人的通信、上位机与手机的通信。上位机与机器人的通信通过构建局域网采用UDP协议实现;上位机与手机的通信采用GSM作为通信平台。最后进行了系统的整体调试并进行了机器人运动平台定位实验和机械臂运动实验。在实验室环境下完成机器人在室内的定位实验;参照机械臂仿真结果设置机械臂控制命令,通过机械臂实际运动情况和仿真结果对比,验证机械臂控制的准确性。