2005年IEEE會(huì)議錄國際機(jī)器人和自動(dòng)化會(huì)議西班牙巴塞羅那，2005年4月用于無媒介博物館進(jìn)行互動(dòng)的高度可靠的機(jī)器人的設(shè)計(jì)IllahNourbakhsh，艾米莉托馬斯修MarkLotter和SkipShelly哈姆納，埃里克波特，布賴恩Gogoco有限責(zé)任公司LotterShellyDunlavey和EllenAyoob桑尼維爾，加州，美國賓夕法尼亞州匹茲堡機(jī)器人研究所卡耐基梅隆大學(xué)賓夕法尼亞州匹茲堡，美國摘要-在對(duì)公眾開放的技術(shù)博物館，安裝機(jī)器人系統(tǒng)，常常會(huì)給三個(gè)方面帶來嚴(yán)重問題。首先，機(jī)器人必須是可靠的，既要在日常使用時(shí)少出問題，并允許博物館的工作人員可以輕松地返回機(jī)器人服務(wù)。第二，不需要工作人員干預(yù)，機(jī)器人能有系統(tǒng)自主權(quán)，全日的運(yùn)行操作，無需更換電池。第三，用戶端的互動(dòng)軟件必須是不言自明的，不論是用來從事教學(xué)還是進(jìn)行有成效得交流展覽的學(xué)習(xí)目標(biāo)。本文我們描述了這樣的一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且共享了早期成果，這個(gè)系統(tǒng)已成功部署于五個(gè)橫跨美國的博物館。索引詞-可靠性，形態(tài)，人機(jī)器人互動(dòng)，互動(dòng)設(shè)計(jì)1導(dǎo)言在過去數(shù)年，制造具有長(zhǎng)期使用性，高性能的移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)已取得重大進(jìn)展。與此同時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人與人之間智能互動(dòng)的可能性大大增加，人機(jī)互動(dòng)體驗(yàn)和學(xué)術(shù)努力領(lǐng)域一樣，正經(jīng)歷一個(gè)顯著增長(zhǎng)7，8。通過個(gè)人流動(dòng)站項(xiàng)目，我們特別專注于互動(dòng)應(yīng)用，直觀體現(xiàn)了用于非正式學(xué)習(xí)環(huán)境下的機(jī)器人技術(shù)5。我們和其他人的研究結(jié)果顯示教育機(jī)器人可以觸發(fā)顯著的學(xué)習(xí)成果，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出STEM（科學(xué)，技術(shù)，工程和數(shù)學(xué)）的，并能使人獲得解決問題和溝通的相關(guān)的終身技能，這就積極有效地推動(dòng)了這個(gè)議程1，459，11，12，13，14，16，17，18，19。個(gè)人羅浮項(xiàng)目的機(jī)器人設(shè)計(jì)工作優(yōu)先引導(dǎo)于Trikebot教育機(jī)器人的創(chuàng)造和使用10。作為一個(gè)用于密集基礎(chǔ)課程的工具，Trikebot通過最大限度地發(fā)揮機(jī)械的透明度，達(dá)到了教育目標(biāo)，采用開槽的結(jié)構(gòu)技術(shù)，由學(xué)生八周以上的集約利用，使完成構(gòu)造和修復(fù)成為了可能。與Trikebot機(jī)器人相比，本項(xiàng)目要求機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)成千上萬的機(jī)器人無故障的同時(shí)相互作用。機(jī)械透明度將是次要的設(shè)計(jì)美學(xué)，主要使用界面的透明度和魯棒性。被稱為個(gè)人探測(cè)車（每），我們的由此產(chǎn)生互動(dòng)科學(xué)流動(dòng)站是為了延長(zhǎng)使用無中介設(shè)置，由新手用戶，無需飽受失敗的脆弱性和易感性經(jīng)常出現(xiàn)在設(shè)備的互動(dòng)機(jī)器人。在每有被設(shè)計(jì)成一個(gè)機(jī)器人的技術(shù)簡(jiǎn)介這使美國航天局的任務(wù)，作為一個(gè)身臨其境，教育工具所面臨的挑戰(zhàn)體驗(yàn)美國宇航局的科學(xué)家。每個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是：證明火星車是做科學(xué)的工具讓參觀者充當(dāng)任務(wù)科學(xué)家，使用每進(jìn)行一個(gè)科學(xué)的運(yùn)作。讓觀眾欣賞到自治中的作用機(jī)器人系統(tǒng)，特別是行星探索流動(dòng)站。該裝置目前的每參觀者巖石上的挑戰(zhàn)尋找生命的跡象在一物理Marscape模擬或火星的院子。使用精心設(shè)計(jì)的亭式用戶界面溝通與流動(dòng)站，游客解釋全景圖像和拼字，俯拍圖像識(shí)別科學(xué)的興趣目標(biāo)，然后監(jiān)視為每接近巖石，掃描，找到目標(biāo)的精確位置，糾正和演習(xí)自主一位親密方法，然后進(jìn)行一個(gè)生命的跡象代用品的考驗(yàn)。跨越物理研究成果顯著機(jī)器人的設(shè)計(jì)，機(jī)器人軟件，建筑與人機(jī)器人互動(dòng)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)扶持發(fā)展包括權(quán)力的領(lǐng)域管理，地形推理，科學(xué)目標(biāo)的方法，和軟件架構(gòu)。僅在頭兩個(gè)月行動(dòng)中，Pers的影響超過20,000自治科學(xué)目標(biāo)的方法，實(shí)現(xiàn)了平均無故障時(shí)間故障性能超過一個(gè)星期的使用。大超過30英里的車旅費(fèi)完成了與閑置時(shí)代在接近0的博物館開放時(shí)間探索館。當(dāng)時(shí)只有九機(jī)器人故障分析這個(gè)時(shí)間跨度，所有這些都是簡(jiǎn)單的伺服電機(jī)故障，很容易被修理更換一個(gè)愛好伺服。到目前為止，每個(gè)機(jī)器人裝置，工作在五國家博物館，包括史密森國家航空航天博物館（NASM的）和舊金山探索館。我們的研究結(jié)果表明，時(shí)間可靠，在公共場(chǎng)所機(jī)器人約定在這里。本文介紹了月球車的機(jī)械設(shè)計(jì)，嵌入式電子架構(gòu)，軟件架構(gòu)，人類與機(jī)器人互動(dòng)設(shè)計(jì)。圖。1。每個(gè)機(jī)箱。二。機(jī)器人設(shè)計(jì)A.機(jī)械摘要特征描述。對(duì)機(jī)械底盤左右，設(shè)計(jì)由Gogoco合作與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，（圖1）的配置模擬美國宇航局的兩個(gè)火星探測(cè)車（MER）的機(jī)器人目前正在探索火星。像市場(chǎng)匯率，每有6輪式搖臂轉(zhuǎn)向架懸掛支持直線身體/電子盒。以上是一個(gè)電子盒攝像頭短的桅桿頂上?？傮w而言，高度每約36厘米，長(zhǎng)度為33厘米，寬度為34厘米（圖2）。大約的重量，充分裝，15磅。目標(biāo)和建設(shè)。首先最重要的，每一個(gè)移動(dòng)攝像機(jī)平臺(tái)。像市場(chǎng)匯率，每需要能夠穿越地形而非結(jié)構(gòu)化無論是導(dǎo)航和科學(xué)研究捕捉圖像。不同的是市場(chǎng)匯率，每被設(shè)計(jì)為相對(duì)廉價(jià)使許多Pers的可用于多種內(nèi)建展覽同時(shí)以低廉的價(jià)格點(diǎn)，與以前的個(gè)人羅孚項(xiàng)目機(jī)器人，Trikebot9。為此，每設(shè)計(jì)過程中接受了使用關(guān)機(jī)狀態(tài)下的現(xiàn)成機(jī)電元件時(shí)可行的（例如股票型鋼筋混凝土愛好伺服系統(tǒng)，電池，齒輪減速機(jī)等）。不是每設(shè)計(jì)有類似規(guī)模的市場(chǎng)匯率的平臺(tái)，我們選擇以減少而每大小，受到場(chǎng)外的現(xiàn)成傳感器，電機(jī)和微處理器的限制，使相對(duì)較小博物館火星碼將仍然取得豐碩相互作用。而每最終規(guī)模為最終取決于所需的電子盒大小房子的電子線路板（即微處理器板，電機(jī)控制器，電源板）和電池。對(duì)定制部分或大部分激光切割塑料（聚甲醛）或形成金屬板材。最小化機(jī)加工零件的數(shù)量減少，而部分費(fèi)用鋁板陽極氧化的金屬結(jié)構(gòu)，有助于貸款每一個(gè)空間硬件的美感。懸架和傳動(dòng)系統(tǒng)。每卷的六個(gè)車輪采用搖臂轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)類似于由使用的市場(chǎng)匯率。行有三個(gè)輪子兩邊。四個(gè)角落的車輪是用直流供電齒輪減速機(jī)，并帶領(lǐng)自主標(biāo)準(zhǔn)RC通過總范圍約180舵機(jī)愛好度。橡膠輪胎的股票，6.8厘米直徑的鋼筋混凝土安裝在汽車輪胎，允許自定義樞紐的馬達(dá)部分被安裝在裝有方向盤按照軸的車輪（圖4）中心。這兩個(gè)中心輪全方位，自由旋轉(zhuǎn)，瑞典90輪。總的軸距（距離之間的前后輪）中心為25厘米，和輪寬度（之間的中心距左，右車輪踏面）為26厘米（圖2）。該搖臂轉(zhuǎn)向架型懸掛均采用旅居車和最近的市場(chǎng)匯率。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的，它允許所有六個(gè)輪子保持同一個(gè)充分接觸表面凹凸不平未經(jīng)使用彈簧或供電執(zhí)行器（圖3）。出位移它還平均值所有六個(gè)輪子，最大限度地減小了Rover的產(chǎn)生傾斜作為主體的談判暫停顛簸和石塊。這種穩(wěn)定是主機(jī)箱尤為重要市場(chǎng)匯率和Pers的，因?yàn)樗a(chǎn)生了一個(gè)更穩(wěn)定的相機(jī)平臺(tái)為了盡量減少功率和控制要求，只有每角車輪的驅(qū)動(dòng)，而不像市場(chǎng)匯率有六輪驅(qū)動(dòng)和督導(dǎo)。這是有害的在每的最終能力穿越艱難的地形，但充分的人造火星地形，有助于院子降低成本和控制復(fù)雜度擁有四個(gè)獨(dú)立可控的角落drivewheels隨著全方位的車輪使每中心偉大的定向自由。它可以把到位，翻譯側(cè)身，或驅(qū)動(dòng)器在一個(gè)角方向無關(guān)。雖然在技術(shù)上并不完整，因?yàn)閷?duì)每條腿總是馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的同時(shí)，這幾何使雙方全方位，阿克曼，風(fēng)格的議案。圖。2。每正面和側(cè)面尺寸以厘米為單位。圖。3。該搖臂轉(zhuǎn)向架懸掛有助于穩(wěn)定結(jié)果，并保留所有作為六個(gè)輪子，每個(gè)地穿越崎嶇。圖。4。（一）自定義輪轂使轉(zhuǎn)向軸符合車輪的中心。（二）搖臂轉(zhuǎn)向架懸掛和全輪。（三）在每的蓋子波動(dòng)為方便在電池組開放。（四）云臺(tái)，使每頭的重點(diǎn)方向，明確觀察員。紫外線光在羅孚前面是用來分析巖石的目標(biāo)。更多圖片可在/personalrover/元/gallery.html。電子盒。懸架系統(tǒng)進(jìn)行了電子框，電池和電子產(chǎn)品上。這個(gè)箱子的蓋子是鉸鏈，以方便進(jìn)入電池（圖4）。電源開關(guān)和一個(gè)紫外熒光燈也安裝到外部的此框。這個(gè)盒子是全封閉保護(hù)電子從灰塵和損傷。對(duì)于實(shí)力雄厚，底部和兩側(cè)是金屬而結(jié)束，頂蓋使無線電透明度，使塑料的WiFi在電子板連接操作。蓋子的形狀成為了“翼”上的太陽能電池板想起市場(chǎng)匯率。攝像機(jī)和照相機(jī)的桅桿。紅外照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距器是安裝在車的云臺(tái)。泛從中心軸可以旋轉(zhuǎn)180，使