基于ROS的家用老年服务机器人设计
电子技术应用
赵泽北，冯沛林，谢晓睿，张静
北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院
摘要： 针对当前老年服务机器人存在的问题，如智能语音功能单一、感知能力不足和集成化水平不高等，设计了一款具有人脸识别、语音交互和摔倒检测功能的机器人。该机器人基于机器人操作系统（ROS）开发，配备Jeston Nano主控板和ZED2i双目立体相机等多种传感器。通过基于Haar特征和LBPH算法的人脸识别、利用百度语音API和Alpaca-2模型实现的语音交互，以及基于ZED2i双目相机的摔倒检测，为老年人提供更加综合、智能的护理服务。实验结果显示，该机器人在人脸识别、语音交互和摔倒检测方面均表现出色。
中图分类号：TP242 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245342
中文引用格式： 赵泽北，冯沛林，谢晓睿，等. 基于ROS的家用老年服务机器人设计[J]. 电子技术应用，2025，51(4)：54-59.
英文引用格式： Zhao Zebei，Feng Peilin，Xie Xiaorui，et al. Design of a home-based elderly service robot using ROS[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(4)：54-59.
中文引用格式： 赵泽北，冯沛林，谢晓睿，等. 基于ROS的家用老年服务机器人设计[J]. 电子技术应用，2025，51(4)：54-59.
英文引用格式： Zhao Zebei，Feng Peilin，Xie Xiaorui，et al. Design of a home-based elderly service robot using ROS[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(4)：54-59.
Design of a home-based elderly service robot using ROS
Zhao Zebei，Feng Peilin，Xie Xiaorui，Zhang Jing
School of Automation Science and Electrical Engineering， Beihang University
Abstract： Addressing the current issues with elderly service robots, such as limited intelligent voice functions, insufficient perception capabilities, and low integration levels, this paper designed a robot with features including facial recognition, voice interaction, and fall detection. The robot is developed on the Robot Operating System (ROS) platform, equipped with a Jeston Nano main control board, a ZED2i stereo camera, and various other sensors. By employing facial recognition based on Haar features and LBPH algorithm, voice interaction using Alpaca-2 model, and fall detection based on ZED2i stereo camera, it provides more comprehensive and intelligent care services for the elderly. Experimental results demonstrate excellent performance of the robot in facial recognition, voice interaction, and fall detection.
Key words : elderly service robot；robot operating system （ROS）；facial recognition；voice interaction；intelligent perception
引言
随着人口的快速老龄化，服务于老年人口的具有医疗护理、日常照料等功能的智能设备需求日益增加，运用以人工智能、云计算、物联网为代表的智能化技术成为助老机器人的发展趋势[1-4]。
家用老年服务机器人经过几十年的发展，形成了情感交流、运动辅助与生理监测三大类型机器人。美国Jibo Inc公司于2018年开发了一款面向老年人的情感陪护机器人Jibo，Jibo具有两个可以转动的关节从而通过简单的动作表达情感，此外还能提供天气预报和音乐点播服务，但是机器人无法提供在线聊天服务[5]。以色列Intuition Robotics公司于2020年开发了一款老年情感陪护机器人ElliQ，ElliQ能够提供管家和咨询等服务，但是不能自主运动，互动氛围较差[6]。我国的优必选公司针对智慧养老不同领域的不同问题研发了一系列机器人，其中的优颐然机器人可以实现语言交流、人脸检测等功能，但是目前应用场景局限于医疗机构、养老机构服务场所，没有对家用场景进行适配[7]。
综上，目前的家庭老年服务机器人依旧存在智能语音功能单一、感知功能不足与集成化水平不高等问题，亟需与人工智能等技术进行结合提供更加综合、智能的护理服务[8-10]。针对这些问题，本文设计了一种兼具运动辅助与情感交流功能的老年综合服务机器人，利用先进的人工智能模型进行语音识别，实现了人脸识别、语音交互与摔倒检测的集成。
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作者信息：
赵泽北，冯沛林，谢晓睿，张静
（北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京 100191）
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