護士助手機器人總體方案及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、護士助手機器人是一種在醫(yī)院環(huán)境中工作、自主導(dǎo)航的室內(nèi)移動服務(wù)機器人。可以替代醫(yī)護人員進入傳染病病房，執(zhí)行運送藥品、食品、生活用品及噴霧消毒等醫(yī)護任務(wù)，在提高病房的自動化水平，保護醫(yī)護人員，避免交叉感染等方面具有重要應(yīng)用價值和前景。本課題來源于黑龍江省自然科學(xué)基金重點項目“護士助手機器人基礎(chǔ)技術(shù)研究”，結(jié)合課題要求，本文旨在設(shè)計具有自主導(dǎo)航功能的護士助手機器人試驗樣機，并對其涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。 論文綜述了護士助手機器人的國內(nèi)

2、外研究和發(fā)展現(xiàn)狀，并對移動機器人涉及的主要技術(shù)進行了概述。 針對護士助手機器人的性能和技術(shù)要求，提出了一種護士助手機器人的總體方案，包括機械本體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方式、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。護士助手機器人采用兩輪差速驅(qū)動的驅(qū)動形式，轉(zhuǎn)向靈活。設(shè)計了護士助手機器人控制系統(tǒng)，采用雙層控制結(jié)構(gòu)，執(zhí)行級由DSPTMS320F2812和ATmega16單片機來完成，組織級則由PC104來實現(xiàn)，組織級與執(zhí)行級的通訊采用CAN總線來完成。 針

3、對護士助手機器人的特點，設(shè)計超聲波傳感器模塊的硬件和軟件，構(gòu)建超聲波傳感器模塊的TWI通信網(wǎng)絡(luò)，研究其通訊協(xié)議及其接口設(shè)置，進行超聲波傳感器的測距實驗，并利用磁傳感器進行室內(nèi)環(huán)境絕對定位實驗研究。 對護士助手機器人模糊控制策略進行研究，設(shè)計模糊控制器，利用MOBOTSIM軟件對所設(shè)計的模糊控制器的進行避障，沿墻行走和尋求目標(biāo)等仿真實驗。 研究護士助手機器人的自主導(dǎo)航定位方法，建立差速驅(qū)動運動學(xué)模型，基于該模型在已知的結(jié)構(gòu)

4、環(huán)境中構(gòu)建完整的導(dǎo)航系統(tǒng)。研究相對定位的航位推算法，對航位推算法在護士助手機器人導(dǎo)航中的應(yīng)用進行實例分析。建立實驗環(huán)境的拓撲地圖，對基于拓撲地圖的運動算法進行分析。針對護士助手機器人運動過程中避障的實際問題，對超聲波傳感器的測障方法進行研究，提出基于超聲波傳感器測距避障的柵格地圖法，實現(xiàn)機器人的自主避障。 針對護士助手機器人路徑規(guī)劃中的具體實現(xiàn)問題進行研究，提出基于遺傳模擬退火算法的路徑規(guī)劃方法，并對算法的各個參數(shù)進行了研究和設(shè)