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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本機(jī)器人為醫(yī)療服務(wù)類(lèi)機(jī)器人，用于實(shí)現(xiàn)醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人的查房、送藥、搬運(yùn)、呼叫等功能，靈活多動(dòng)的機(jī)械手臂、明察秋毫的攝像頭，蝙蝠般神秘的超聲波傳感器、表情豐富的點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)以及語(yǔ)音控制等模塊，從而使得醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人更人性化、智能化。在醫(yī)療等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用價(jià)值和較好的市場(chǎng)前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 一、整體功能描述 本機(jī)器人為一個(gè)全自主控制機(jī)器人，具有模擬醫(yī)生護(hù)士查房、送藥、搬運(yùn)等功能。具體描述可以分為以下幾個(gè)部分: 1、源于經(jīng)典而超越經(jīng)典的移動(dòng)方式 2、點(diǎn)陣顯示系統(tǒng) 3、無(wú)標(biāo)志的路徑識(shí)別 4、萬(wàn)向抓取機(jī)械臂 5、語(yǔ)音識(shí)別 二、各個(gè)模塊功能介紹 1、源于經(jīng)典而超越經(jīng)典的移動(dòng)方式 以輪式移動(dòng)作為主要的移動(dòng)方式，但是又在輪式的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，四個(gè)輪作可以在水平面內(nèi)定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)半徑轉(zhuǎn)彎和360的前進(jìn)方向，打破了單一的前進(jìn)方式。 2、點(diǎn)陣顯示系統(tǒng) 這是一個(gè)16*16的LED點(diǎn)陣系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)的服務(wù)類(lèi)機(jī)器人“面無(wú)表情”的尷尬。16*16的點(diǎn)陣可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的表情、常用漢字及英文的顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的可視化。 3、無(wú)標(biāo)志的路徑識(shí)別 打破傳統(tǒng)機(jī)器人依靠識(shí)別地面固定線路的循跡方式，在沒(méi)有任何路面標(biāo)志的情況下前進(jìn)、蔽障及完成相應(yīng)移動(dòng)任務(wù)。主要依靠攝像頭和超聲波，檢測(cè)路面的凹凸和障礙物，尋找目標(biāo)。 4、萬(wàn)向抓取機(jī)械臂 靈活多動(dòng)，全方向的抓取物品，同時(shí)在攝像頭的配合下完成物品的選擇性抓取。 5、語(yǔ)音識(shí)別 非特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中不需要任何的手動(dòng)操作，任務(wù)的切換及緊急情況的處理，均可以通過(guò)語(yǔ)音操作執(zhí)行，更人性化的設(shè)計(jì)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- ◆作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 智能化機(jī)器人的研究是當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題，而機(jī)器人向?qū)嶋H應(yīng)用方向發(fā)展更有其重要的現(xiàn)實(shí)意義與長(zhǎng)遠(yuǎn)的研發(fā)價(jià)值。醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人正是引導(dǎo)機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)到實(shí)際應(yīng)用方向發(fā)展的重要切入點(diǎn)，將科學(xué)應(yīng)用于實(shí)踐，以實(shí)踐驗(yàn)證科學(xué)。 ◆創(chuàng)新點(diǎn) ◇源于經(jīng)典而超越經(jīng)典的移動(dòng)方式 以輪式移動(dòng)作為主要的移動(dòng)方式，但是又在輪式的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，四個(gè)輪作可以在水平面內(nèi)定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)半徑轉(zhuǎn)彎和360的前進(jìn)方向，打破了單一的前進(jìn)方式。 ◇點(diǎn)陣顯示系統(tǒng) 這是一個(gè)16*16的LED點(diǎn)陣系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)的服務(wù)類(lèi)機(jī)器人“面無(wú)表情”的尷尬。16*16的點(diǎn)陣可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的表情、常用漢字及英文的顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的可視化。 ◇無(wú)標(biāo)志的路徑識(shí)別 打破傳統(tǒng)機(jī)器人依靠識(shí)別地面固定線路的循跡方式，在沒(méi)有任何路面標(biāo)志的情況下前進(jìn)、蔽障及完成相應(yīng)移動(dòng)任務(wù)。主要依靠攝像頭和超聲波，檢測(cè)路面的凹凸和障礙物，尋找目標(biāo)。 ◇萬(wàn)向抓取機(jī)械臂 靈活多動(dòng)，全方向的抓取物品，同時(shí)在攝像頭的配合下完成物品的選擇性抓取。 ◇語(yǔ)音識(shí)別 非特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中不需要任何的手動(dòng)操作，任務(wù)的切換及緊急情況的處理，均可以通過(guò)語(yǔ)音操作執(zhí)行，更人性化的設(shè)計(jì)。 ◆技術(shù)關(guān)鍵 ◇基于攝像頭的凹凸識(shí)別系統(tǒng) ◇多個(gè)模塊間的配合運(yùn)行及聯(lián)合調(diào)試 ◆主要技術(shù)指標(biāo) ◇語(yǔ)音識(shí)別準(zhǔn)確率 ◇物品抓取的正確性及穩(wěn)定性 ◇攝像頭識(shí)別的準(zhǔn)確性
科學(xué)性、先進(jìn)性
- ◇零半徑轉(zhuǎn)彎 零半徑轉(zhuǎn)彎的原理是通過(guò)改變四個(gè)輪子的位置，使每個(gè)輪子都位于同一個(gè)圓上，然后均沿著切線方向運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)零半徑轉(zhuǎn)彎。 ◇語(yǔ)音識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程主要包括語(yǔ)音信號(hào)的預(yù)處理、特征提取、模式匹配幾個(gè)部分。預(yù)處理包括預(yù)濾波、采樣和量化、加窗、端點(diǎn)檢測(cè)、預(yù)加重等過(guò)程。 ◇機(jī)械手臂 機(jī)械手臂具使用的是舵機(jī)控制，通過(guò)幾個(gè)舵機(jī)以不同的位置相連接以后，即可實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向的功能。◇基于攝像頭的無(wú)標(biāo)志型路徑識(shí)別 道路得識(shí)別目前主要以對(duì)射式光電傳感器和攝像頭為主，而攝像頭也以其檢測(cè)距離遠(yuǎn)、前瞻性好等優(yōu)點(diǎn)而受到青睞。 ◇點(diǎn)陣顯示 這是一個(gè)由四個(gè)8*8點(diǎn)陣所組成的點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，需要20個(gè)單片機(jī)I/O口，16個(gè)作為列掃描，4個(gè)通過(guò)4-16譯碼器以后進(jìn)行行掃描。列掃描向需要點(diǎn)亮的led的列輸出高電平，再由譯碼器選擇當(dāng)前的行，停留一定時(shí)間以后掃描下一行。經(jīng)過(guò)這樣的反復(fù)掃描以后，即可顯示出預(yù)置的文字或圖形。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- “2010中國(guó)機(jī)器人大賽暨Robocup公開(kāi)賽”中榮獲 醫(yī)療與服務(wù)機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作比賽 一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與第一作者聯(lián)系
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- ◆技術(shù)特點(diǎn) 本機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)體現(xiàn)在將一部分原有的技術(shù)作了改進(jìn)，打破了一種思維定視，將改進(jìn)以后的技術(shù)巧妙的融合成為一個(gè)服務(wù)類(lèi)機(jī)器人。 ◆優(yōu)勢(shì) 我們的優(yōu)勢(shì)在于將服務(wù)類(lèi)機(jī)器人定位于小型機(jī)器人，以低能耗響應(yīng)當(dāng)今的節(jié)約環(huán)保型社會(huì)。同時(shí)我們國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展還處于初級(jí)階段，在這方面的研究將會(huì)在一定程度上彌補(bǔ)這個(gè)缺憾。 ◆適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明 醫(yī)療機(jī)器人其實(shí)只是他的一個(gè)身份，只需在程序上著一定的改進(jìn)，即可改造為一個(gè)家庭服務(wù)機(jī)器人，可以對(duì)老年人進(jìn)行看護(hù)性服務(wù)，同時(shí)還可以添加一些娛樂(lè)性的功能，人性化的語(yǔ)言控制設(shè)計(jì)，適合各類(lèi)人群，尤其適合老人操作。解決空巢老人孤單寂寞的現(xiàn)狀。 ◆市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) 當(dāng)今國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上在醫(yī)療機(jī)器人這一塊主要以手術(shù)類(lèi)為主，服務(wù)類(lèi)機(jī)器人在市場(chǎng)上所占的比重較小。小型醫(yī)療服務(wù)類(lèi)機(jī)器人實(shí)際成本是比較低的，但是又可以彌補(bǔ)一定的市場(chǎng)空白，如果批量生產(chǎn)，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利益將會(huì)十分可觀。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、機(jī)械力學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)學(xué)分析、機(jī)器人等諸多學(xué)科為一體的新型交叉研究領(lǐng)域，已經(jīng)成為國(guó)際機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在歐美、日本等西方發(fā)達(dá)國(guó)家，(家庭)服務(wù)機(jī)器人現(xiàn)在已廣泛地應(yīng)用于五大領(lǐng)域：醫(yī)療福利服務(wù)、商場(chǎng)超市服務(wù)、餐廳旅館服務(wù)、維修清洗服務(wù)和家庭生活服務(wù)。西方許多先進(jìn)國(guó)家都進(jìn)行專門(mén)立項(xiàng)投資，積極開(kāi)展醫(yī)用機(jī)器人方面的研究，如美國(guó)國(guó)防部開(kāi)展了Telepresence Surgery技術(shù)研究，日本也制定國(guó)家計(jì)劃開(kāi)展高技術(shù)醫(yī)療器械研究發(fā)展。由日本機(jī)械工程研究所（MEL）開(kāi)發(fā)的護(hù)理機(jī)器人“MELKONG”專門(mén)用來(lái)照顧那些不便走動(dòng)的病人。IBM 和加利福尼亞大學(xué)共同研制了ROBODOC機(jī)器人，歐洲從1992 年起，用這種工具進(jìn)行關(guān)節(jié)替換手術(shù)數(shù)千例。醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的研究組織有：美國(guó)巴爾的摩約翰—霍普金斯大學(xué)三維研究小組、英國(guó)倫敦的皇家學(xué)院研究小組、意大利比薩圣安娜高等學(xué)院研究小組，另外還有一些在法國(guó)和德國(guó)的研究小組。日本是世界上發(fā)展商業(yè)服務(wù)機(jī)器人最早的國(guó)家，目前已有10多種服務(wù)型機(jī)器人問(wèn)世，推動(dòng)本國(guó)商業(yè)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為日本政府既定國(guó)策。現(xiàn)在，日本的松下電工、NEC、索尼、豐田、本田等公司都在每年投資上億美元開(kāi)發(fā)商業(yè)服務(wù)機(jī)器人，以保持自己在世界上的領(lǐng)先地位。 我國(guó)在這方面的研究相對(duì)滯后一些。2005年1月16日，我國(guó)第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的家用服務(wù)機(jī)器人“自主吸塵機(jī)器人”，由浙江大學(xué)流體傳動(dòng)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制成功。沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份公司研制出了一臺(tái)名叫“亮亮”家庭機(jī)器人。哈爾濱工業(yè)大學(xué)與海爾集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)出了了一系列智能型服務(wù)機(jī)器人。同時(shí)，清華大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、天津大學(xué)等也都在臨床醫(yī)療機(jī)器人方面有所研究。
