机器人概论论文室内护理机器人的发展

1、.华南农业大学 机器人概论论文 题目：室内护理机器人的发展 学院：工程学院 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 日期：2013.6.19;摘 要 随着电子技术和信息技术的发展，对于机器人的研究和开发也发展迅速的。机器人技术已经运用到了多个领域，也逐渐的深入到人们的生活中。 家庭护理机器人主要是针对家庭中的重症病人、残疾人和行动不便的老人。在现今的生活中，人们的工作繁忙，生活压力和成本居高不下，一旦家庭中有亲 人病重，就要抽出时间照顾亲人，然而这样有会影响生活收入来源。一边要支出，一边无来源。这给重症病人的家庭带来极大的困扰。而家庭护理机器人就是就为解决这样一种困扰带来出路。 红外导

2、航、自主充电、障碍物识别、人性化语音交互系统等技术的日益成熟，给家庭护理机器人的发展带来广阔的前景。家庭护理机器人主要由：智能移动系统、自主充电系统、服务系统三部分组成。多功能、智能化、人性化是家庭护理机器人未来的发展方向。对多种技术的运用，有助于提高机器人的智能性和人性化。 而家庭护理机器人的产业化发展，成本的降低，也会给一个老龄化的社会解决养老问题带来一个新的途径。同时，这也将为国民经济注入新的活力，带动一系列产业链的发展。关键词：家庭护理机器人 智能 技术支持 发展前景 目 录摘要·········

3、··················································

4、·····1目录············································

5、83;···················21. 前言·····························

6、83;······························32. 护理机器人的概念·················

7、83;······························32.1. 社区家庭护理服务·················&

8、#183;·····························33. 护理机器人的设计和分析·················

9、3;························43.1. 护理机器人的技术支持·······················

10、····················43.1.1. 红外导航自主充电···························&#

11、183;··················43.1.2. 室内移动目标的检测····························

12、83;···············43.1.3. 机器人手臂································&#

13、183;···················53.1.4. 人机交互系统····························

14、······················54. 护理机器人的运用前景·························

15、3;··················64.1. 家庭方面······························

16、·························64.2. 社会方面·······················&#

17、183;·······························65. 结论·················&#

18、183;··········································66. 参考文献······

19、··················································

20、·77. 致谢················································

21、·············71. 前言现今的中国已经踏入了老龄化的社会，人口老龄化已经的成为了现今社会里亟待解决的问题。中国的养老体系还存在着诸多问题。国家的资金投入不足，养老设施不完善等问题使得老年人成为了社会的一种负担（尤其是身患疾病的老人），老年人的身心健康也尤为让人担心。除了老年人，家庭中身患残疾的成员或者康复中的成员，他们都会对家庭的生活带来不便，而且过多的依赖家庭，也可能使得他们出现负面的思想。由此，家庭护理机器人的出现，会给这部分家庭带来更阳光的生活。

22、老年人可以摆脱对子女的依赖，行动不便的病人可以摆脱对家人的依赖靠自己的能力独立生活。这样对于个人的身心健康是很有益的。对于国家层面来讲，这为解决人口老龄化问题带来新的方向，也对于残疾人的社会救助带去新的方式。2. 护理机器人的概念 护理机器人的概念是通过机器及自动化的方式完成护理的目的。家庭护理机器人就是能在家庭中完成护理目的护理机器人。2.1. 社区家庭护理服务家庭护理服务主要包括以下内容表1 家庭护理服务内容表1、 物理降温 2、 心电图3、 留置管道护理4、 血压监测5、 吸氧6、 灌肠7、 尿糖监测8、 辅助咳痰9、 石膏牵引护理10、 膀胱训练11、 化验标本采集12、 口腔护理13

23、、 塞剂给予14、 小量注射15、 会阴护理16、 器械使用指导17、 服药指导18、 鼻饲19、 心理护理20、 静脉输液21、 导尿22、 照护者指导23、 中小换药24、 膀胱冲洗25、 血糖监测26、 伤口拆线27、 康复训练28、 健康咨询29、 褥疮护理30、 临终护理对于家庭护理机器人要完成的主要有：物理降温、血压监测、尿糖监测、器械使用指导、心理护理、健康咨询、血糖监测、心电图、服药指导、口腔护理、导尿、康复训练、褥疮护理等。3. 护理机器人的设计和分析家庭护理的机器人主要由智能移动系统、自主充电系统、服务系统三部分组成。3.1. 护理机器人的技术支持 随着计算机等科技的发展，

24、带给了机器人更多的技术支持，对于不同技的运用，使得机器人的功能更加丰富，更贴近生活，更加人性化，可操作性更高。3.1.1. 红外导航自主充电 红外导航自主充电主要是用来解决室内移动机器人路径规划及自主冲电的的方法。移动的机器人在位置及感知不到红外线时，通过激光测距感知外部环境，将多分辨率时变势场法和传统的模糊控制结合起来，实时调整机器人的移动方向，实现避障和路径规划，不需要记忆先验证信息，让机器人快速离开局部环境，找到外界的红外信号，由红外信号进行导航，跟踪红外线，实现准确定位于充电器上。多分辨率时变势场法和模糊控制的应用有效的解决了机器人漫游过程和红外跟踪过程的过渡及红外跟踪过程中的震荡问题

25、。3.1.2. 室内移动目标的检测在一个有人居住的环境中，难免会有移动物体的存在，如：人，宠物等。机器人在室内的环境中运行，避免不了与这些移动物体的接触。为了避免这些移动物体的与机器人的相互影响，保证机器人的正常工作以及人的安全，室内机器人检测运动目标的功能必不可少。此方法首先将RGB图像转换为更适合图像处理的HIS图像，然后将背景差和时间差有效的融合，以克服室内光线的突然性变化，最后通过背景差和时间差的合理选择性应用，可准确的提取室内运动的物体。方法的核心是在HIS颜色模式下，通过背景差和时间差的合理应用，从而极大地提高了室内运动目标的检测和提取的准确性。使得机器人能在复杂多变的环境中实现对

26、运动目标的检测。3.1.3. 机器人手臂机器人手臂主要是用来完成提、拉、抓取等动作。从而使得机器人可以完成更加细腻的任务。首先根据人体工程学标准设计机械手的整体结构、各个关节的运动及其驱动方式。对关键部件进行了优化设计，应用ADAMS机械仿真软件，建立柔性牵拉绳模型，并进行仿真，解决结构设计不合理的部分，避免运动不确定的问题。其次，运用优化设计理论对及其手抓模型进行了优化设计，达到较小力矩下抓握的目的，借助ADAMS设计抓握模型，根据抓握力的趋势可以判断，该机器手可以稳定抓取物体。最后，借助MATLAB/simulink下面的simMechanics机械系统仿真模块，对机器手进行了抽象模型，该模型可以直接调用simulink的各种控制信号源为驱动信号，使得机械系统与控制系统有机的结合起来。3.1.4. 人机交互系统对于一个机器人来说，只会死板的完成某一项任务是不足的，它还应该可以识别人的语音，增加其的可操作性。新型多模态人性化语音交互系统的结构如 图2所示。说话人识别模块作为系统的基本模块