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基本信息
- 項目名稱：
- 醫(yī)療與服務(wù)機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本機器人為醫(yī)療服務(wù)類機器人，用于實現(xiàn)醫(yī)療與服務(wù)機器人的查房、送藥、搬運、呼叫等功能，靈活多動的機械手臂、明察秋毫的攝像頭，蝙蝠般神秘的超聲波傳感器、表情豐富的點陣顯示系統(tǒng)以及語音控制等模塊，從而使得醫(yī)療與服務(wù)機器人更人性化、智能化。在醫(yī)療等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用價值和較好的市場前景。
- 詳細介紹：
- 一、整體功能描述 本機器人為一個全自主控制機器人，具有模擬醫(yī)生護士查房、送藥、搬運等功能。具體描述可以分為以下幾個部分: 1、源于經(jīng)典而超越經(jīng)典的移動方式 2、點陣顯示系統(tǒng) 3、無標(biāo)志的路徑識別 4、萬向抓取機械臂 5、語音識別 二、各個模塊功能介紹 1、源于經(jīng)典而超越經(jīng)典的移動方式 以輪式移動作為主要的移動方式，但是又在輪式的基礎(chǔ)上做了改進，四個輪作可以在水平面內(nèi)定點旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了無半徑轉(zhuǎn)彎和360的前進方向，打破了單一的前進方式。 2、點陣顯示系統(tǒng) 這是一個16*16的LED點陣系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)的服務(wù)類機器人“面無表情”的尷尬。16*16的點陣可以實現(xiàn)簡單的表情、常用漢字及英文的顯示，實現(xiàn)人機交互的可視化。 3、無標(biāo)志的路徑識別 打破傳統(tǒng)機器人依靠識別地面固定線路的循跡方式，在沒有任何路面標(biāo)志的情況下前進、蔽障及完成相應(yīng)移動任務(wù)。主要依靠攝像頭和超聲波，檢測路面的凹凸和障礙物，尋找目標(biāo)。 4、萬向抓取機械臂 靈活多動，全方向的抓取物品，同時在攝像頭的配合下完成物品的選擇性抓取。 5、語音識別 非特定人的語音識別系統(tǒng)，整個系統(tǒng)在運行的過程中不需要任何的手動操作，任務(wù)的切換及緊急情況的處理，均可以通過語音操作執(zhí)行，更人性化的設(shè)計。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- ◆作品設(shè)計、發(fā)明的目的 智能化機器人的研究是當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱點課題，而機器人向?qū)嶋H應(yīng)用方向發(fā)展更有其重要的現(xiàn)實意義與長遠的研發(fā)價值。醫(yī)療與服務(wù)機器人正是引導(dǎo)機器人從實驗室開發(fā)到實際應(yīng)用方向發(fā)展的重要切入點，將科學(xué)應(yīng)用于實踐，以實踐驗證科學(xué)。 ◆創(chuàng)新點 ◇源于經(jīng)典而超越經(jīng)典的移動方式 以輪式移動作為主要的移動方式，但是又在輪式的基礎(chǔ)上做了改進，四個輪作可以在水平面內(nèi)定點旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了無半徑轉(zhuǎn)彎和360的前進方向，打破了單一的前進方式。 ◇點陣顯示系統(tǒng) 這是一個16*16的LED點陣系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)的服務(wù)類機器人“面無表情”的尷尬。16*16的點陣可以實現(xiàn)簡單的表情、常用漢字及英文的顯示，實現(xiàn)人機交互的可視化。 ◇無標(biāo)志的路徑識別 打破傳統(tǒng)機器人依靠識別地面固定線路的循跡方式，在沒有任何路面標(biāo)志的情況下前進、蔽障及完成相應(yīng)移動任務(wù)。主要依靠攝像頭和超聲波，檢測路面的凹凸和障礙物，尋找目標(biāo)。 ◇萬向抓取機械臂 靈活多動，全方向的抓取物品，同時在攝像頭的配合下完成物品的選擇性抓取。 ◇語音識別 非特定人的語音識別系統(tǒng)，整個系統(tǒng)在運行的過程中不需要任何的手動操作，任務(wù)的切換及緊急情況的處理，均可以通過語音操作執(zhí)行，更人性化的設(shè)計。 ◆技術(shù)關(guān)鍵 ◇基于攝像頭的凹凸識別系統(tǒng) ◇多個模塊間的配合運行及聯(lián)合調(diào)試 ◆主要技術(shù)指標(biāo) ◇語音識別準(zhǔn)確率 ◇物品抓取的正確性及穩(wěn)定性 ◇攝像頭識別的準(zhǔn)確性
科學(xué)性、先進性
- ◇零半徑轉(zhuǎn)彎 零半徑轉(zhuǎn)彎的原理是通過改變四個輪子的位置，使每個輪子都位于同一個圓上，然后均沿著切線方向運動，即可實現(xiàn)零半徑轉(zhuǎn)彎。 ◇語音識別 語音識別過程主要包括語音信號的預(yù)處理、特征提取、模式匹配幾個部分。預(yù)處理包括預(yù)濾波、采樣和量化、加窗、端點檢測、預(yù)加重等過程。 ◇機械手臂 機械手臂具使用的是舵機控制，通過幾個舵機以不同的位置相連接以后，即可實現(xiàn)萬向的功能。◇基于攝像頭的無標(biāo)志型路徑識別 道路得識別目前主要以對射式光電傳感器和攝像頭為主，而攝像頭也以其檢測距離遠、前瞻性好等優(yōu)點而受到青睞。 ◇點陣顯示 這是一個由四個8*8點陣所組成的點陣顯示系統(tǒng)，需要20個單片機I/O口，16個作為列掃描，4個通過4-16譯碼器以后進行行掃描。列掃描向需要點亮的led的列輸出高電平，再由譯碼器選擇當(dāng)前的行，停留一定時間以后掃描下一行。經(jīng)過這樣的反復(fù)掃描以后，即可顯示出預(yù)置的文字或圖形。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- “2010中國機器人大賽暨Robocup公開賽”中榮獲 醫(yī)療與服務(wù)機器人創(chuàng)新設(shè)計與制作比賽 一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
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)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- ◆技術(shù)特點 本機器人的技術(shù)特點體現(xiàn)在將一部分原有的技術(shù)作了改進，打破了一種思維定視，將改進以后的技術(shù)巧妙的融合成為一個服務(wù)類機器人。 ◆優(yōu)勢 我們的優(yōu)勢在于將服務(wù)類機器人定位于小型機器人，以低能耗響應(yīng)當(dāng)今的節(jié)約環(huán)保型社會。同時我們國家在這個領(lǐng)域的發(fā)展還處于初級階段，在這方面的研究將會在一定程度上彌補這個缺憾。 ◆適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明 醫(yī)療機器人其實只是他的一個身份，只需在程序上著一定的改進，即可改造為一個家庭服務(wù)機器人，可以對老年人進行看護性服務(wù)，同時還可以添加一些娛樂性的功能，人性化的語言控制設(shè)計，適合各類人群，尤其適合老人操作。解決空巢老人孤單寂寞的現(xiàn)狀。 ◆市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測 當(dāng)今國內(nèi)市場上在醫(yī)療機器人這一塊主要以手術(shù)類為主，服務(wù)類機器人在市場上所占的比重較小。小型醫(yī)療服務(wù)類機器人實際成本是比較低的，但是又可以彌補一定的市場空白，如果批量生產(chǎn)，所帶來的經(jīng)濟利益將會十分可觀。
同類課題研究水平概述
- 醫(yī)療機器人技術(shù)是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機械學(xué)、機械力學(xué)、材料學(xué)、計算機圖形學(xué)、計算機視覺、數(shù)學(xué)分析、機器人等諸多學(xué)科為一體的新型交叉研究領(lǐng)域，已經(jīng)成為國際機器人領(lǐng)域的一個研究熱點。在歐美、日本等西方發(fā)達國家，(家庭)服務(wù)機器人現(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)。西方許多先進國家都進行專門立項投資，積極開展醫(yī)用機器人方面的研究，如美國國防部開展了Telepresence Surgery技術(shù)研究，日本也制定國家計劃開展高技術(shù)醫(yī)療器械研究發(fā)展。由日本機械工程研究所（MEL）開發(fā)的護理機器人“MELKONG”專門用來照顧那些不便走動的病人。IBM 和加利福尼亞大學(xué)共同研制了ROBODOC機器人，歐洲從1992 年起，用這種工具進行關(guān)節(jié)替換手術(shù)數(shù)千例。醫(yī)療機器人領(lǐng)域的研究組織有：美國巴爾的摩約翰—霍普金斯大學(xué)三維研究小組、英國倫敦的皇家學(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和德國的研究小組。日本是世界上發(fā)展商業(yè)服務(wù)機器人最早的國家，目前已有10多種服務(wù)型機器人問世，推動本國商業(yè)服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為日本政府既定國策。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發(fā)商業(yè)服務(wù)機器人，以保持自己在世界上的領(lǐng)先地位。 我國在這方面的研究相對滯后一些。2005年1月16日，我國第一臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的家用服務(wù)機器人“自主吸塵機器人”，由浙江大學(xué)流體傳動及控制國家重點實驗室研制成功。沈陽新松機器人自動化股份公司研制出了一臺名叫“亮亮”家庭機器人。哈爾濱工業(yè)大學(xué)與海爾集團合作開發(fā)出了了一系列智能型服務(wù)機器人。同時，清華大學(xué)、南開大學(xué)、天津大學(xué)等也都在臨床醫(yī)療機器人方面有所研究。
