随着我国人口老龄化的逐步加剧、二孩生育政策的放开以及就业压力的增大,越来越多的年轻人面临着担负更加沉重的家庭经济负担的问题,这使他们在辛勤工作时无暇去更好地照看老人和孩子。人工智能、机器人、物联网等技术的不断发展以及人们对智能化产品的需求,使得家用多功能机器人进入普通家庭成为必然趋势。本文所研究的家用多功能机器人系统有助于人们更好地照看老人和孩子,有助于人们掌握家庭环境情况,有助于人们保障家庭安全,对推动智能生活普及、实现智慧城市和维护社会稳定也具有非常重要的现实意义。本文以Raspberry Pi微控制器为核心,联合Arduino微控制器,设计并开发了家用多功能机器人系统,用于辅助家庭成员,保障家庭安全。该系统在环境监控方面具有环境数据监控、实时视频监控的功能;在运动行为上具有实时远程控制的功能;在安全认证方面具有人脸识别功能。在环境监控模块,本文采用Wi-Fi协议、TCP/IP协议和HTTP协议来实现无线网络信号传递,采用H.264视频编码方案对实时监控视频图像信号进行编码解码,采用RTP/RTCP协议来实现视频流的传输,采用C/S架构、B/S架构、数据库与服务器的设计来实现家庭环境监控数据的储存和显示,从而实现家用多功能机器人系统的环境数据监控与实时视频监控功能。在远程移动控制模块,本文设计了一个用户可通过手机控制端远程对家用多功能机器人进行移动控制的系统。用户可通过手机控制端远程向机器人发送命令关键字,机器人的Raspberry Pi微控制器在捕捉到信号后对命令关键字进行解析,并将解析的关键字发送给Arduino微控制器,Arduino微控制器先对解析后的关键字进行辨别,得出用户所需的机器运动方式,进而控制底层驱动器去执行,从而实现用户对机器人系统的远程移动控制。在人脸识别模块中,本文设计了一个基于深度学习的人脸识别安全验证系统。在嵌入式设备中移植训练好的Res-Net人脸识别模型,使用机器学习算法对人脸图像进行检测,并提取68个人脸的关键点,使用深度残差网络算法进行进一步识别,最后通过比较欧式距离来识别使用者身份,从而实现家用多功能系统的人脸安全验证功能。在系统实现部分,本文首先介绍了机器人系统所涉及的有关硬件接口,并绘制硬件接口电路图和设计系统功能算法,然后绘制了电路接口原理图,编程实现了系统功能,最后分别对机器人系统中不同功能模块进行了用例测试。最终表明,本文设计的家用多功能机器人系统能准确监测到室内温湿度、烟雾浓度等家庭环境数据,能对家庭环境进行实时视频监控且监控画面清晰流畅,能以人脸识别的方式对用户身份进行准确鉴别,能实现用户灵活地控制机器人的远程移动。