李建勇，赵 静，刘雪梅，李雪霞

(西北工业大学明德学院，陕西 西安710124)

0 引言

随着经济发展和社会变革，越来越多的年轻人背井离乡去较远的地方工作，留下了留守儿童、空巢老人以及那些行动不便之人等[1-3]。 这些人往往得不到充分的陪伴而感到孤独，长此以往将会对他们身体和心里造成很大影响，甚至出现个别自暴自弃以及自杀等情况[4-6]。虽然目前市场上已经出现了形式多样的陪伴机器人[7]，但是大部分都是儿童陪伴机器人，如科大讯飞的阿尔法蛋机器人、优必选的悟空机器人、物灵的卢卡机器人等，而且只有少部分功能比较强，如本田Asimo 和软银Pepper 等仿人机器人。 这些机器人要么偏重于儿童早教方面，要么缺乏对老人的陪伴，要么价格比较昂贵等。针对这些问题，本文设计了一种自主家庭陪伴机器人。

1 家庭陪伴机器人总体设计

由于家庭陪伴中最需要的就是沟通和交流，而沟通和交流的主要方式是语言沟通和肢体语言，因而本文所设计的家庭陪伴机器人采用仿人型结构，通过机器语言进行人机自然语音交流以实现语言沟通，如语音聊天、语言互动、讲故事和唱歌等；通过眼部表情和一双仿人上肢进行肢体交流，如再见、打招呼和抓取东西等；通过UI 并利用机器视觉和网络等功能实现其他的人机互动功能。

为实现以上功能，家庭陪伴机器人基于ROS 架构[8-11]进行设计，其架构如图1 所示。 首先进行机器人本体设计并在其上安装实现上述功能的各种传感器、控制器和语音交互模块等设备，然后搭载嵌入式计算机系统并以其为核心构建自主家庭陪伴机器人硬件系统，最后在OS系统上按照ROS 架构分层设计软件以实现上述功能。……