服務機器人實施與運維(中級)

專案1“喜笑顏開”—— 安裝會微笑的服務機器人 001
學習情境002
學習目標002
項目任務003
學習準備003
知識連結003
1.1 服務機器人介紹 003
1.2 服務機器人的硬體結構007
1.3 服務機器人的軟體架構及平臺008
1.4 服務機器人的體系結構011
1.5 服務機器人的運行流程018
1.6 使用者模式和管理員模式019
計畫與決策019
任務實施020
任務檢查與故障排除.032
任務評價032
實訓思考與總結033
理論測試034
實操鞏固034
知識拓展034
1.7 雷射雷達材料的適應性034
1.8 服務機器人發展前景預測分析035
1.9 服務機器人發展方向預測038

專案2“翩翩起舞”—— 部署善舞的機器人 041
學習情境042
學習目標042
項目任務043
學習準備043
知識連結043
2.1 機器人的自由度與工作空間043
2.2 機器人的驅動系統044
2.3 機器人的移動機構049
2.4 手臂轉動機構053
2.5 控制系統054
2.6 服務機器人的編舞策略055
計畫與決策056
任務實施057
任務檢查與故障排除063
任務評價 064
實訓思考與總結 065
理論測試065
實操鞏固 065
知識拓展066
2.7 舞蹈動作設計的基本思路067
2.8 舞蹈動作設計與實現068

專案3“對答如流”—— 部署資訊機器人 073
學習情境074
學習目標074
項目任務075
學習準備075
知識連結075
3.1 語音交互075
3.2 智慧語音開放平臺079
3.3 機器人對話系統080
3.4 雲端服務機器人087
計畫與決策088
任務實施 088
任務檢查與故障排除 094
任務評價 094
實訓思考與總結095
理論測試 096
實操鞏固 096
知識拓展096
3.5 NLP096
3.6 知識圖譜和人工智慧098

專案4“彬彬有禮”—— 部署迎賓機器人 101
學習情境 102
學習目標102
項目任務 103
學習準備 103
知識連結 103
4.1 迎賓機器人的功能103
4.2 雷射雷達在機器人中的應用104
4.3 人臉識別技術111
4.4 狀態機115
4.5 迎賓方案設計流程117
計畫與決策119
任務實施 120
任務檢查與故障排除128
任務評價 129
實訓思考與總結130
理論測試 130
實操鞏固 130
知識拓展 130
4.6 人體跟隨130

專案5“胸有成竹”—— 部署導航機器人 137
學習情境 138
學習目標 138
項目任務 139
學習準備 139
知識連結139
5.1 機器人的同步定位與建圖概念139
5.2 機器人克魯澤的SLAM感測器141
5.3 二維柵格地圖142
5.4 建圖導航場景限制與處理142
5.5 掃圖技巧144
5.6 定位與導航145
5.7 常見的故障及解決方案146
計畫與決策147
任務實施148
任務檢查與故障排除 162
任務評價 163
實訓思考與總結165
理論測試 165
實操鞏固165
知識拓展166
5.8 經典移動機器人全域定位演算法166
5.9 移動機器人局部路徑規劃 169

專案6“一覽無餘”—— 部署導覽機器人 171
學習情境172
學習目標172
項目任務173
學習準備173
知識連結173
6.1 機器人導航技術173
6.2 複雜場景下掃圖危險場景分析與處理179
6.3 複雜場景下導航限制與選擇 186
6.4 虛擬牆. 190
計畫與決策191
任務實施 191
任務檢查與故障排除 201
任務評價 202
實訓思考與總結203
理論測試 203
實操鞏固203
知識拓展204
6.5 物聯網機器人的含義 204
6.6 物聯網機器人的重要性 205
6.7 物聯網機器人用例 205

項目7“關懷備至”—— 照顧好機器人 207
學習情境208
學習目標 208
項目任務 209
學習準備 209
知識連結 210
7.1 服務機器人的故障排查思路及一般原則 210
7.2 服務機器人資料及程式的備份與恢復 211
7.3 服務機器人的檢查與維護 215
7.4 服務機器人的故障維修 223
計畫與決策231
任務實施 232
任務檢查與故障排除 236
任務評價 236
實訓思考與總結 237
理論測試 237
實操鞏固 238
知識拓展 238
7.5 基於狀態的維護 238
參考文獻 242

隨著人工智慧、大資料、5G等新技術的發展，服務機器人技術越來越趨於成熟，在醫療、商業、教育和家用等眾多商用場景中服務機器人隨處可見。伴隨著人口老齡化程度的加劇，機器人作為未來社會的主要勞動力已成為必然趨勢。為了保障服務機器人產業的良性發展，需要大量高素質高技能人才作為背後支撐。2020年6月，在教育部公佈的第四批1+X職業技能等級證書中包含了“服務機器人實施與運維”等相關證書；2021年3月，教育部印發《職業教育專業目錄（2021年）》，在裝備製造大類自動化類新增“智慧型機器人技術專業”（專業代碼460304）。這都表明了國家在服務機器人產業不斷加大人才培養力度。

本教材的編寫以1+X職業技能等級標準中《服務機器人實施與運維職業技能等級標準（中級）》為依據，以典型的服務機器人為載體，以學習者為中心，遵循學習者職業能力成長規律，圍繞服務機器人實施與運維的人才需求與崗位能力進行學習情境設計。具體包括：“喜笑顏開”——安裝會微笑的服務機器人、“翩翩起舞”——部署善舞的機器人、“對答如流”——部署資訊機器人、“彬彬有禮”——部署迎賓機器人、“胸有成竹”——部署導航機器人、“一覽無餘”——部署導覽機器人、“關懷備至”——照顧好機器人七個項目。專案內容由易到難、由簡單到綜合，完全覆蓋服務機器人實施與運維1+X職業技能等級證書（中級）全部考核知識點和技能點。實訓環節著重強調“服務機器人技術基礎”“服務機器人安全操作規範”“服務機器人維修維護”等核心知識在真實項目中的靈活運用，關注學習者認知目標、情感目標、技能目標和團隊協作目標的實現，促進了學習者的主動性和職業素養的全面養成。

本書由餘正泓、盧敦陸、熊友軍擔任主編，裴昭義、卞青青、黎紅源、張紅旗、李曉明、唐欣瑋擔任副主編，馮海傑、龐建新、劉肖、李湧嘉、陳澤蘭、郭宇虹、李亮、張楊參與了編寫。

本書可作為“服務機器人實施與運維”1+X職業技能等級標準（中級）的教學和培訓教材，同時也可作為服務機器人實施與運維從業人員的自學參考書。

本書在編寫過程中參考了諸多文獻及研究成果，在此對文獻作者表示誠摯的敬意和衷心的感謝。

由於編者水準有限，書中難免有不妥和錯誤之處，懇請讀者批評指正。

編者