護(hù)士助手機(jī)器人總體方案及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、護(hù)士助手機(jī)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(dòng)服務(wù)機(jī)器人?？梢蕴娲t(yī)護(hù)人員進(jìn)入傳染病病房，執(zhí)行運(yùn)送藥品、食品、生活用品及噴霧消毒等醫(yī)護(hù)任務(wù)，在提高病房的自動(dòng)化水平，保護(hù)醫(yī)護(hù)人員，避免交叉感染等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值和前景。本課題來源于黑龍江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“護(hù)士助手機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)研究”，結(jié)合課題要求，本文旨在設(shè)計(jì)具有自主導(dǎo)航功能的護(hù)士助手機(jī)器人試驗(yàn)樣機(jī)，并對(duì)其涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。 論文綜述了護(hù)士助手機(jī)器人的國(guó)內(nèi)

2、外研究和發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)移動(dòng)機(jī)器人涉及的主要技術(shù)進(jìn)行了概述。 針對(duì)護(hù)士助手機(jī)器人的性能和技術(shù)要求，提出了一種護(hù)士助手機(jī)器人的總體方案，包括機(jī)械本體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方式、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。護(hù)士助手機(jī)器人采用兩輪差速驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)形式，轉(zhuǎn)向靈活。設(shè)計(jì)了護(hù)士助手機(jī)器人控制系統(tǒng)，采用雙層控制結(jié)構(gòu)，執(zhí)行級(jí)由DSPTMS320F2812和ATmega16單片機(jī)來完成，組織級(jí)則由PC104來實(shí)現(xiàn)，組織級(jí)與執(zhí)行級(jí)的通訊采用CAN總線來完成。 針

3、對(duì)護(hù)士助手機(jī)器人的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(jìn)行超聲波傳感器的測(cè)距實(shí)驗(yàn)，并利用磁傳感器進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境絕對(duì)定位實(shí)驗(yàn)研究。 對(duì)護(hù)士助手機(jī)器人模糊控制策略進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)模糊控制器，利用MOBOTSIM軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的模糊控制器的進(jìn)行避障，沿墻行走和尋求目標(biāo)等仿真實(shí)驗(yàn)。 研究護(hù)士助手機(jī)器人的自主導(dǎo)航定位方法，建立差速驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(duì)定位的航位推算法，對(duì)航位推算法在護(hù)士助手機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例分析。建立實(shí)驗(yàn)環(huán)境的拓?fù)涞貓D，對(duì)基于拓?fù)涞貓D的運(yùn)動(dòng)算法進(jìn)行分析。針對(duì)護(hù)士助手機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中避障的實(shí)際問題，對(duì)超聲波傳感器的測(cè)障方法進(jìn)行研究，提出基于超聲波傳感器測(cè)距避障的柵格地圖法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障。 針對(duì)護(hù)士助手機(jī)器人路徑規(guī)劃中的具體實(shí)現(xiàn)問題進(jìn)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(duì)算法的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了研究和設(shè)