醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)導(dǎo)航算法與自主充電系統(tǒng)研究.pdf

1、醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人在非典過后得到國(guó)內(nèi)研究者的重視，同時(shí)日益突出的醫(yī)療保健需求與醫(yī)院傳統(tǒng)純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)模式的低效服務(wù)之間的矛盾也促使相關(guān)技術(shù)研究逐步展開。本文在公司需求基礎(chǔ)上對(duì)醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)定位、導(dǎo)航及自動(dòng)充電算法及方案進(jìn)行研究，采用易于移植的操作系統(tǒng)ROS進(jìn)行高效開發(fā)。開展的相關(guān)工作如下：
　　本文對(duì)ROS自帶導(dǎo)航算法中不適合醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人部分進(jìn)行改進(jìn)，提出增加原有自定位方法中觀測(cè)模型的修補(bǔ)項(xiàng)，以提高機(jī)器人在動(dòng)態(tài)環(huán)境下自定位的可能性，

2、通過公式推導(dǎo)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)可證明改進(jìn)思路具有自定位更強(qiáng)魯棒性；采用直線導(dǎo)航和類BUG避障方案代替原有COSTMAP及局部速度控制方式，通過仿真實(shí)驗(yàn)證明改進(jìn)方法在全局路徑規(guī)劃中較原有方案行進(jìn)距離更短，更具實(shí)時(shí)性，對(duì)原有方案具有一定替代性。接著在現(xiàn)有機(jī)器人平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過對(duì)自動(dòng)充電設(shè)計(jì)需求及注意事項(xiàng)的總結(jié)，設(shè)計(jì)機(jī)器人自動(dòng)充電整個(gè)體系。充電方式采用機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件控制相結(jié)合的方式，用于確保機(jī)器人可以以高成功率實(shí)現(xiàn)功能。由于自動(dòng)充電實(shí)現(xiàn)過程中采用里程

3、計(jì)坐標(biāo)為其全局坐標(biāo)系，因此機(jī)器人里程計(jì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性對(duì)于自動(dòng)充電的順利完成具有特殊意義。文中采用卡爾曼濾波來融合當(dāng)今流行的光流法里程計(jì)信息及機(jī)器人自身編碼器里程計(jì)信息來提高里程計(jì)的精度。實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)試可知此方法具有可行性，但由于視覺里程計(jì)的易受光線及地面特征明顯程度影響，此方法在工程實(shí)現(xiàn)上具有一定難度。最后通過實(shí)體機(jī)器人平臺(tái)實(shí)驗(yàn)逐步測(cè)試文中提及的自定位方式、局部導(dǎo)航修改方法及自動(dòng)充電系統(tǒng)的可行性，并在模擬醫(yī)院場(chǎng)景中實(shí)驗(yàn)整體工程樣機(jī)，通過可靠