为支持家庭用服务机器人抓取任务,设计了一种针对家庭环境中常见物体的实时三维重建系统。系统假设相机在围绕物体运动的同时采集图像。首先借助从运动恢复结构算法求解相机在采集图像序列时的运动轨迹。根据运动轨迹中的位置信息,基于几何约束为相机运动轨迹中的每一帧选择最合适的配对图像。提出基于虚拟双目的立体匹配方法恢复每组配对中两帧图像共视区域的三维结构。利用L-R检查和抛物线拟合等后处理方法剔除误差较大的测点。最后用不同的图像配对计算出的三维结构生成最终的物体模型。实验结果表明生成的物体模型中位数相对误差在1.0%左右,满足机器人抓取任务中对物体模型的精度要求。同时系统平均运行速度超过25帧/秒,满足家庭用物体快速建模的要求。

智能空间在家庭服务机器人的应用中具有重要的作用,服务机器人的定位是其中的难点.首先提出了一种家庭环境下实现服务机器人进行家庭辅助操作的智能空间架构,然后对一种低成本的服务机器人混合定位方法进行了研究,该方法首先基于加权概率匹配定位算法的无线网络信号强度确定位置范围,然后读取智能空间中的无线射频标签进行位置计算,最后基于比例不变特征变换算法进行最终位置的视觉定位.在家居环境下的实验证明了该混合定位方法的有效性,该混合定位方法为服务机器人走入家庭提供了一种低成本、高可靠性的定位解决方案.

服务机器人控制系统是机器人的神经中枢，它决定机器人能否按照用户要求顺利完成相应工作任务。这里提出一种基于ARM和μC／OS-Ⅱ的服务机器人控制系统，给出嵌入式服务机器人控制器的整体结构设计、功能设计和主控制器模块。在此基础上采用结构化设计方法，设计基于μC／OS-Ⅱ的服务机器人控制软件结构。该控制系统除具有模块化、体积小、功耗低、实时性强、可靠性高等优点外，经简单硬件调整和软件定制，能适用于不同类型的服务机器人．是服务机器人智能化发展的基础性研究。

随着机器人技术的日益发展，机器人的室内定位方法和精度要求也越来越高。文章针对实体四轮机器人进行运动学建模，根据机器人的平移与转动对其空间坐标的转换进行了数学建模，受到GPS的定位原理的启发，利用四片高性能单片机与机器人在室内环境下模拟室内机器人定位系统，基于实验平台进行定位实验研究对该系统进行验证，通过对比pc机控制行走轨迹与采用该室内定位系统后的行走轨迹，将实验结果导入到MATLAB中进行仿真，对比前后的机器人行走轨迹图，验证了该定位系统的准确性。

机器人关节驱动器是人机交互运动得以实现的关键。为使服务机器人更好地完成与人之间的交互,根据仿生拮抗驱动原理,设计了一种主动变刚度的柔顺关节驱动器。同时建立了变刚度驱动器的数学模型,借助MATLAB软件分析,得到了变刚度驱动器静载下的静态刚度曲线,结果表明该关节驱动器具有良好的变刚度特性和安全性。此外,结合ADAMS虚拟样机和实物样机实验平台,分析了转角差δ=0°和δ=15°时小球的平抛情况,实验结果表明驱动器具有良好的储能特性和安全性。