基本信息
- 项目名称：
- 医疗与服务机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本机器人为医疗服务类机器人，用于实现医疗与服务机器人的查房、送药、搬运、呼叫等功能，灵活多动的机械手臂、明察秋毫的摄像头，蝙蝠般神秘的超声波传感器、表情丰富的点阵显示系统以及语音控制等模块，从而使得医疗与服务机器人更人性化、智能化。在医疗等领域具有较大的应用价值和较好的市场前景。
- 详细介绍：
- 一、整体功能描述 本机器人为一个全自主控制机器人，具有模拟医生护士查房、送药、搬运等功能。具体描述可以分为以下几个部分: 1、源于经典而超越经典的移动方式 2、点阵显示系统 3、无标志的路径识别 4、万向抓取机械臂 5、语音识别 二、各个模块功能介绍 1、源于经典而超越经典的移动方式 以轮式移动作为主要的移动方式，但是又在轮式的基础上做了改进，四个轮作可以在水平面内定点旋转，从而实现了无半径转弯和360的前进方向，打破了单一的前进方式。 2、点阵显示系统 这是一个16*16的LED点阵系统，突破了传统的服务类机器人“面无表情”的尴尬。16*16的点阵可以实现简单的表情、常用汉字及英文的显示，实现人机交互的可视化。 3、无标志的路径识别 打破传统机器人依靠识别地面固定线路的循迹方式，在没有任何路面标志的情况下前进、蔽障及完成相应移动任务。主要依靠摄像头和超声波，检测路面的凹凸和障碍物，寻找目标。 4、万向抓取机械臂 灵活多动，全方向的抓取物品，同时在摄像头的配合下完成物品的选择性抓取。 5、语音识别 非特定人的语音识别系统，整个系统在运行的过程中不需要任何的手动操作，任务的切换及紧急情况的处理，均可以通过语音操作执行，更人性化的设计。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- ◆作品设计、发明的目的 智能化机器人的研究是当今科研领域的热点课题，而机器人向实际应用方向发展更有其重要的现实意义与长远的研发价值。医疗与服务机器人正是引导机器人从实验室开发到实际应用方向发展的重要切入点，将科学应用于实践，以实践验证科学。 ◆创新点 ◇源于经典而超越经典的移动方式 以轮式移动作为主要的移动方式，但是又在轮式的基础上做了改进，四个轮作可以在水平面内定点旋转，从而实现了无半径转弯和360的前进方向，打破了单一的前进方式。 ◇点阵显示系统 这是一个16*16的LED点阵系统，突破了传统的服务类机器人“面无表情”的尴尬。16*16的点阵可以实现简单的表情、常用汉字及英文的显示，实现人机交互的可视化。 ◇无标志的路径识别 打破传统机器人依靠识别地面固定线路的循迹方式，在没有任何路面标志的情况下前进、蔽障及完成相应移动任务。主要依靠摄像头和超声波，检测路面的凹凸和障碍物，寻找目标。 ◇万向抓取机械臂 灵活多动，全方向的抓取物品，同时在摄像头的配合下完成物品的选择性抓取。 ◇语音识别 非特定人的语音识别系统，整个系统在运行的过程中不需要任何的手动操作，任务的切换及紧急情况的处理，均可以通过语音操作执行，更人性化的设计。 ◆技术关键 ◇基于摄像头的凹凸识别系统 ◇多个模块间的配合运行及联合调试 ◆主要技术指标 ◇语音识别准确率 ◇物品抓取的正确性及稳定性 ◇摄像头识别的准确性
科学性、先进性
- ◇零半径转弯 零半径转弯的原理是通过改变四个轮子的位置，使每个轮子都位于同一个圆上，然后均沿着切线方向运动，即可实现零半径转弯。 ◇语音识别 语音识别过程主要包括语音信号的预处理、特征提取、模式匹配几个部分。预处理包括预滤波、采样和量化、加窗、端点检测、预加重等过程。 ◇机械手臂 机械手臂具使用的是舵机控制，通过几个舵机以不同的位置相连接以后，即可实现万向的功能。◇基于摄像头的无标志型路径识别 道路得识别目前主要以对射式光电传感器和摄像头为主，而摄像头也以其检测距离远、前瞻性好等优点而受到青睐。 ◇点阵显示 这是一个由四个8*8点阵所组成的点阵显示系统，需要20个单片机I/O口，16个作为列扫描，4个通过4-16译码器以后进行行扫描。列扫描向需要点亮的led的列输出高电平，再由译码器选择当前的行，停留一定时间以后扫描下一行。经过这样的反复扫描以后，即可显示出预置的文字或图形。
获奖情况及鉴定结果
- “2010中国机器人大赛暨Robocup公开赛”中荣获 医疗与服务机器人创新设计与制作比赛 一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 与第一作者联系
作品可展示的形式
- 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- ◆技术特点 本机器人的技术特点体现在将一部分原有的技术作了改进，打破了一种思维定视，将改进以后的技术巧妙的融合成为一个服务类机器人。 ◆优势 我们的优势在于将服务类机器人定位于小型机器人，以低能耗响应当今的节约环保型社会。同时我们国家在这个领域的发展还处于初级阶段，在这方面的研究将会在一定程度上弥补这个缺憾。 ◆适应范围及推广前景的技术性说明 医疗机器人其实只是他的一个身份，只需在程序上着一定的改进，即可改造为一个家庭服务机器人，可以对老年人进行看护性服务，同时还可以添加一些娱乐性的功能，人性化的语言控制设计，适合各类人群，尤其适合老人操作。解决空巢老人孤单寂寞的现状。 ◆市场分析和经济效益预测 当今国内市场上在医疗机器人这一块主要以手术类为主，服务类机器人在市场上所占的比重较小。小型医疗服务类机器人实际成本是比较低的，但是又可以弥补一定的市场空白，如果批量生产，所带来的经济利益将会十分可观。
同类课题研究水平概述
- 医疗机器人技术是集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域，已经成为国际机器人领域的一个研究热点。在欧美、日本等西方发达国家，(家庭)服务机器人现在已广泛地应用于五大领域：医疗福利服务、商场超市服务、餐厅旅馆服务、维修清洗服务和家庭生活服务。西方许多先进国家都进行专门立项投资，积极开展医用机器人方面的研究，如美国国防部开展了Telepresence Surgery技术研究，日本也制定国家计划开展高技术医疗器械研究发展。由日本机械工程研究所（MEL）开发的护理机器人“MELKONG”专门用来照顾那些不便走动的病人。IBM 和加利福尼亚大学共同研制了ROBODOC机器人，欧洲从1992 年起，用这种工具进行关节替换手术数千例。医疗机器人领域的研究组织有：美国巴尔的摩约翰—霍普金斯大学三维研究小组、英国伦敦的皇家学院研究小组、意大利比萨圣安娜高等学院研究小组，另外还有一些在法国和德国的研究小组。日本是世界上发展商业服务机器人最早的国家，目前已有10多种服务型机器人问世，推动本国商业服务机器人产业发展已成为日本政府既定国策。现在，日本的松下电工、NEC、索尼、丰田、本田等公司都在每年投资上亿美元开发商业服务机器人，以保持自己在世界上的领先地位。 我国在这方面的研究相对滞后一些。2005年1月16日，我国第一台具有自主知识产权的家用服务机器人“自主吸尘机器人”，由浙江大学流体传动及控制国家重点实验室研制成功。沈阳新松机器人自动化股份公司研制出了一台名叫“亮亮”家庭机器人。哈尔滨工业大学与海尔集团合作开发出了了一系列智能型服务机器人。同时，清华大学、南开大学、天津大学等也都在临床医疗机器人方面有所研究。
