说到服务机器人，大多数人的认知还停留在商场、餐厅门口的“前台招待人员”或者“吉祥物”，简单的对话逗逗它，又或者在酒店里负责配送物品，引路，指示信息的机器人。
比如上图，这类机器人其实是服务机器人最基础的雏形。他们均具备一定程度的自主能力，可在相应的环境内运动并执行预期任务，在家庭或者专业环境中提供高水平的帮助和简便性。
但有一类特殊的“人”，不光可以24小时昼夜工作，同时还不惧怕病毒。他们也是服务机器人。近几年的医疗发展中可以看到部分已经率先实现了机器人工作：机器人可以承担送药、导诊、智能采血、隔离病房巡诊，甚至连消毒、清洁、宣传防疫知识等也可以完全胜任。在此次疫情中，机器人不仅减轻了医护人员的工作量，也降低了交叉传染的风险，在防疫抗疫方面功不可没。
那除此之外服务机器人还能做什么？服务于什么样的人群和场景呢？主要可以分为3大类：
1) 医疗用服务机器人（B端产品）：智能采血机器人，隔离病房巡诊机器人，消杀机器人
2）商用服务机器人（B端产品）：送餐机器人，引导类机器人，服务机器人，安保巡逻机器人等
3）家用服务机器人（C端产品）：工具类机器人（如智能扫地机器人），教育型机器人等
其中，商用服务机器人近年来发展迅速，日渐成熟。不过，再成熟也不代表它可以满足所有的“发号施令”。在服务过程中，会遇到各种问题。比如，以配送服务机器人为例，它的作用主要就是进行快递包裹配送的人工智能机器人。然而配送型服务机器人难点之一就是在需要进行上下楼的条件下，如何控制电梯，自动进入到电梯并到达相应的楼层。
那么，服务机器人的核心技术到底有哪些呢？一张服务机器人的功能模块图你就能立刻知晓：
在当前现有服务机器人功能中，人机交互，环境感知和运动控制是三大核心功能。环境感知犹如机器人的眼睛，为机器人的运动控制指路，可以到底指定地点，完成指定服务。在服务过程中，人机交互是必不可少的功能。
对于服务机器人而言，交互系统包含了UI界面、面部识别、语音识别、支付系统等等。这是直接面向用户的功能，是“服务”的最直接体现。
图源：云迹官网
而环境感知和运动控制是分不开的，两者相互配合才可以完成服务。为什么要这样说呢？
机器人想要完成服务，达到指定的地点，就需要精确的运动控制。如何能做到精确，那就要依靠各类传感器。
服务机器人的常规环境感知和控制系统框图如下：
整个系统包含了：机械系统、驱动系统、控制系统、电源系统，以及依靠传感器系统传递的环境参数。
传感器作为机器人的眼睛，不同场景的可实现的功能大同小异，就是让机器人可以“看见”。在整个机器人运动控制系统中，服务机器人的传感器系统常用到下面这些：
结合控制系统框图，应用上层中的这些传感器可以归纳为外部传感器系统，主要完成两个功能：
1）构建地图：利用激光雷达或相机对三维环境构建二维栅格地图或者三维高精度点云地图等；
2）使用地图：机器人在作业过程中实时计算传感器采集数据，利用子图匹配等算法在已知地图中进行匹配得到定位和障碍物信息。
在环境感知中，主要面临以下问题：
1、 高动态环境导致建图失败或者定位失败。机器人构建地图的过程中是依赖环境不变假设，虽然可以通过一定的算法避免动态环境造成的影响，但是并不能完全保证机器人能够正常工作。
2、地图的长期生命周期问题，通常如果环境变化，需要机器人重新进行建图作业，否则无法工作。
3、高精度的点云地图依赖昂贵的激光雷达传感器和复杂的算法以及大量的计算资源，高精度的点云地图难以获得。
而在硬件底层的传感器系统中，也有各种问题。硬件底层的内部传感器主要是负责驱动系统的信息收集，多以电机运动信息为主，包括电机转速、电机转角等。当前大部分无刷电机均自带编码器，由于无刷电机转速快的特点，能达到每分钟几万转速，对编码传感器的精度和稳定性都有很高的要求，传统的光栅编码器已经越来越不能适应无刷电机高速的特点，光电编码器逐渐由磁编码器替代。
其中在电机位置检测传感器方面，英飞凌的XENSIV TM磁传感器结合了高精度和可靠的质量，提供了行业中完备的磁传感器技术。在传感解决方案领域拥有40多年的丰富经验，可以实现多场景的功能。诸如霍尔传感器，AMR（各向异性磁阻) ， GMR (巨磁阻) 或TMR(隧道磁阻) 传感器等任君选择，完全可以根据想要的应用场景，找到最合适的传感器解决方案。
以TLE5012B磁位置传感器为例，应用场景丰富，在汽车电子领域和机器人领域均能广泛使用，如汽车方向盘的角度测量等。在服务机器人中，常见于机械臂关节电机端及输出轴端位置检测、外骨骼机器人下肢关节的角度检测。相比于光栅编码器来说，TLE5012B具有高分辨率和高稳定性并且其输出值为绝对测量角度，其角度分辨率最高可达15bit，即0.01°，普通500线的光栅分辨率只能达到0.72°per/line；在开链形式的高精度机械臂使用中，不同的工况条件下机械臂形变均不同，尤其需要高精度反馈传感器测量机械臂关节处的角度，据此对机械臂位姿进行修正。
此外，TLE5012B拥有着360度全方位无死角的感知范围，可以通过用单块集成巨磁电阻(i GMR) 测量正、余弦角分量， 在内部进行原始信号(正弦和余弦)的数字处理以计算磁场(磁铁) 的角度。数据通信是由双向同步串行通信(SSC) 完成的SPI-compatible。传感器配置被存储在寄存器中，可以被SSC接口访问。TLE5012B还提供四种其他接口：脉冲宽度调制(PWM) 协议，缩短pwm-code(SPC) 协议、霍尔开关模式(HSM) 和增量接口(IIF) ，这些接口可以与SSC并联使用或单独使用。
TLE5012B开发板
在整个服务机器人的控制系统中，除了传感器，我们可以看到许多英飞凌产品的身影。从可靠的充电器，高效的电池管理到紧凑电机控制和必不可少的传感器，再到基于硬件的各种安全解决方案，产品范围几乎涵盖了服务机器人所需设计的方方面面，英飞凌全方位保驾护航。
比如电源系统是机器人执行机构、传感器电力来源，需要稳定的供给不同幅值电压。同时可能还需要有大功率器件为电机、机械臂等机构提供电源。这就需要DC-DC电源模块、IGBT、转换器TLE7368、功率器件高边开关、大量MOS管等。
比如机器人控制器，针对简单场景的服务机器人可以使用ARM Cortex-M0或Cortex-M4的处理器，如英飞凌的XMC1000系列、XM4000系列控制器。那么对于一些在复杂场景中工作的服务机器人，单核的32位处理器因为工作频率较低、外设资源不足可能就无法胜任，这是就需要多核的处理器，如英飞凌的Aurix?系列控制器。多核处理器在工作频率、外设资源上应对复杂场景中的任务游刃有余，同时多核处理器更适应于多线程程序，能够大大提升运行效率，提高产品竞争力。
2020年是服务机器人快速发展的元年，英飞凌的优质产品可以帮助企业快速的进入市场。如想了解服务机器人整体解决方案更多信息，即刻点击阅读：
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