小乐宝宝教育机器人

为什么说控制器是家用教育机器人的灵魂?

文章来源:深圳市垠宇科技有限公司发表时间:2017-10-06

为什么说控制器是家用教育机器人的灵魂?家用教育机器人是集电子技术、计算机技术、控制技术和人工智能等多种技术于一体的嵌入式系统硬件产品,他的普及与广泛应用是未来机器人行业发展的必然趋势。该类型产品的实现需要结合运动控制、导航与视觉识别、传感器数据采集、智能监控及人工智能等多项技术。作为这些技术的硬件载体,机器人控制器是家用教育机器人的灵魂,机器人控制器的选择不但决定了产品的主要功能及成本,也成为家用教育机器人产品成功与否的关键。

 

区别于其他的智能硬件产品,家用教育机器人几乎具备了人的一切特征。这其中,被称为机器人核心技术的“两器一系统”是这些特征的关键组成部分:机器人控制器好比是人的大脑,配合应用软件使机器人有了思维、语言、记忆及情感;机器人传感器就是人的五官,使机器人有了和人一样,甚至比人更灵敏的视觉、触觉、嗅觉及听觉;伺服驱动系统与机器人本体组成了人的四肢和躯干,可以让机器人比人跑得更快,跳得更远。试想,这样的马儿跑的好,还不吃草,只要价格能够接受,哪个家长不想请这样的一个机器人作为孩子的成长顾问与生活伴侣呢?


 

当今市场上的家用教育机器人产品琳琅满目,层出不穷,虽然不能替代父母在孩子成长中的作用,但有些产品已经能够通过自主学习与良好的人机交互体验成为孩子的良师益友,是父母上班后孩子的重要生活伙伴。根据产品的市场定位及行走方式的不同,家用教育机器人可以细分为三种类型,包括桌面型互动机器人、轮式家用机器人、双足教育机器人。接下来,作者将带领大家深入这些机器人产品的内部,对机器人的“大脑”进行剖析,对机器人的各个“器官”进行拆解,揭开家用教育机器人产品的神秘面纱。


 

孩子们的掌中宝——桌面型互动机器人


桌面型互动机器人通常体积较小,功能以互动娱乐为主,且不需要复杂的运动控制,处理器的选用通常为采用ARM体系结构的中低端手机或者平板电脑的芯片。产品的实现相对简单,是家用教育机器人的入门级产品,也是家用机器人厂商纷纷争抢的市场。但是这类产品往往要通过增强人机交互体验来体现机器人的价值,否则会被手机和平板电脑抢走他们的饭碗。

 



保姆管家一把抓——轮式家用机器人


轮式家用机器人通常依靠双轮驱动,使机器人能够在家中自由的行走。他们不仅能够陪伴儿童,看护老人,且能够通过自主导航技术在家中巡逻,报告家中的异常情况,是一种集多种功能于一身的管家机器人。由于价格相对较高,轮式家用机器人的销量要低于桌面型的互动机器人,但随着功能的不断完善和成本的不断降低,轮式家用机器人将会成为未来几年内家用机器人的主流产品。


作为一款功能丰富的教育娱乐机器人,除了具有百科全书、单词翻译、英语教学等功能,他的娱乐性能也非常强大,内置移动投影及体感游戏功能。用户可以将喜欢观看的电影和视频通过机器人内置的微型投影机投射到家里的墙壁上,并可通过游戏手柄和摄像头体验机器人内置的体感游戏。除此之外,机器人还具有一些比较实用的服务功能。包括空气净化、家电遥控、运送物品、紧急报警、定时提醒、远程视频及远程遥控等功能,通过多种实用功能丰富用户的互动体验。

 


 

麻雀虽小,五脏俱全——双足教育机器人


双足教育机器人是家用教育机器人中最复杂的一种,他可以像人一样使用双足完成直立行走。这不仅需要高性能硬件的支持,还需要成熟的软件控制算法,对机器人的行走步态及平衡进行实时的控制。目前,大型的双足机器人由于高昂的成本及复杂的控制算法很少出现在家用领域。更多的机器人研发公司将小型的双足机器人作为市场的切入点,引起消费者对于双足机器人的关注。而学术界通常将小型的双足机器人作为机器人专业的教育辅助工具,吸引更多的机器人爱好者及在校学生投入到双足机器人的开发工作中来。


教育机器人

 

作为一款教育娱乐类的人形机器人,除了具有唱歌、跳舞、踢足球、语音交互等功能外,他还开放了编程接口,使得用户能够在上位机通过图形化的编程方式为机器人设定一套动作,或者编辑语音交互的内容,成为一个可定制内容与服务的智能人形机器人。这类机器人的一大亮点是它全身遍布的多种传感器模块,包括接触传感器、惯性传感器、位置传感器、红外收发器及声呐测距模块等,使他具备了人的“五官”,也使他拥有了对外界环境进行感知的硬件条件。

 



未来五年——迎接家用教育机器人的抢滩登陆


随着生活水平的不断提高,人民对生活质量的要求也日益提高。伴随着二孩政策的全面放开,家用教育机器人的需求量必会与日俱增,市场上的各类机器人产品的竞争也会更加激烈。机器人厂商想要在这片市场上率先抢滩登陆,就要在硬件处理器的选择和成本的控制上进行一番较量。


通过对桌面型互动机器人、轮式家用机器人、双足教育机器人这三个市场比较有代表性的家用教育娱乐类型的机器人产品的介绍以及硬件方案的分析,可以总结出这些机器人在控制器及硬件方案选择上存在的差异。因为高性能的处理器往往价格不菲,机器人厂商在选择机器人控制器时会对机器人的产品类别进行定位,对功能进行一番取舍。桌面型陪伴机器人的功能以互动娱乐为主,控制器的选择倾向于性价比高的ARM v7架构处理器;双足机器人的步态控制较为复杂,驱动电机众多且较为昂贵,功能上注重二次开发与编程,目前更多的被用于学校的教学研究及机器人大赛,处理器则以x86架构或ARM架构的单板电脑为主;以机器人为代表的较大型的家用服务机器人则整合了智能家居、互动娱乐、自主导航与定位等多种功能,处理器则选用更高性能的ARMv8架构的处理器或具有高性能GPU的英伟达Jetson TX1/TX2系列处理器。


未来五年,随着硬件迭代速度的进一步提升以及行业硬件及传感器解决方案的不断成熟,硬件价格的竞争将告一段落。随着视觉导航、人工智能等技术在家用机器人上的不断发展,处理器的选择更倾向于运算能力更快的嵌入式系统平台,而软件算法的竞争将会日趋白热化,人脸识别、机器学习、人机交互等功能的完美体验将成为产品在竞争中胜出的关键。虽然目前处理器价格较高,软件算法还有待进一步完善,但随着机器人控制器、传感器、伺服驱动系统技术的不断成熟及软件算法的不断革新,相信家用智能机器人服务千家万户的理想不久就会成为现实!


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