護士助手機器人總體方案及其關鍵技術研究.pdf

1、護士助手機器人是一種在醫(yī)院環(huán)境中工作、自主導航的室內移動服務機器人。可以替代醫(yī)護人員進入傳染病病房，執(zhí)行運送藥品、食品、生活用品及噴霧消毒等醫(yī)護任務，在提高病房的自動化水平，保護醫(yī)護人員，避免交叉感染等方面具有重要應用價值和前景。本課題來源于黑龍江省自然科學基金重點項目“護士助手機器人基礎技術研究”，結合課題要求，本文旨在設計具有自主導航功能的護士助手機器人試驗樣機，并對其涉及的關鍵技術進行研究。 論文綜述了護士助手機器人的國內

2、外研究和發(fā)展現狀，并對移動機器人涉及的主要技術進行了概述。 針對護士助手機器人的性能和技術要求，提出了一種護士助手機器人的總體方案，包括機械本體結構、驅動方式、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。護士助手機器人采用兩輪差速驅動的驅動形式，轉向靈活。設計了護士助手機器人控制系統(tǒng)，采用雙層控制結構，執(zhí)行級由DSPTMS320F2812和ATmega16單片機來完成，組織級則由PC104來實現，組織級與執(zhí)行級的通訊采用CAN總線來完成。 針

3、對護士助手機器人的特點，設計超聲波傳感器模塊的硬件和軟件，構建超聲波傳感器模塊的TWI通信網絡，研究其通訊協(xié)議及其接口設置，進行超聲波傳感器的測距實驗，并利用磁傳感器進行室內環(huán)境絕對定位實驗研究。 對護士助手機器人模糊控制策略進行研究，設計模糊控制器，利用MOBOTSIM軟件對所設計的模糊控制器的進行避障，沿墻行走和尋求目標等仿真實驗。 研究護士助手機器人的自主導航定位方法，建立差速驅動運動學模型，基于該模型在已知的結構

4、環(huán)境中構建完整的導航系統(tǒng)。研究相對定位的航位推算法，對航位推算法在護士助手機器人導航中的應用進行實例分析。建立實驗環(huán)境的拓撲地圖，對基于拓撲地圖的運動算法進行分析。針對護士助手機器人運動過程中避障的實際問題，對超聲波傳感器的測障方法進行研究，提出基于超聲波傳感器測距避障的柵格地圖法，實現機器人的自主避障。 針對護士助手機器人路徑規(guī)劃中的具體實現問題進行研究，提出基于遺傳模擬退火算法的路徑規(guī)劃方法，并對算法的各個參數進行了研究和設