医用服务机器人探讨

2015-02-13刘富凯长春汽车工业高等专科学校

同行 2015年4期

★刘富凯（长春汽车工业高等专科学校）

医用服务机器人探讨

★刘富凯
（长春汽车工业高等专科学校）

【摘要】作为一种新兴的研究领域，医用机器人的研究与应用越来越受到人们的关注。而作为医用机器人的重要组成部分，医用服务机器人在医疗服务方面将发挥出重要的作用和功能。本文详细分析了医用服务机器人的关键技术，并进一步提出医用服务机器人的研究趋势。

【关键词】医用机器人；服务；关键技术；研究趋势

一、医用服务机器人的关键技术

（一）路径规划技术

实质上，路径规划是指机器人在运动过程中所采取的一种导航和避障措施，也就是依照机器人感知到的环境情况，对起点和终点之间的路径进行优化，以避免与环境障碍发生碰撞。目前，根据机器人环境信息的获取方式，路径规划可以分为三种类型：一种是采用栅格法或者可视图法等规划方法，对结构化环境进行处理的、基于模型的路径规划；第二种是利用人工势场法等，通过对环境条件的克服，实现对非结构化环境的处理的、建立在传感器信息基础上的路径规划；第三种则是通过对导航问题的分解，形成独立单元的、建立在行为基础上的路径规划。而随着计算机技术的不断发展，非结构化情境下，基于多传感器信息的路径规划技术，在避障方面获得广泛应用。

（二）传感器信息融合技术

所谓的传感器信息融合，是指综合多种处于不同位置和状态的传感器信息，以弥补局部信息的不完整，消除冗余和矛盾信息，以此降低信息获取的不确定性，进而实现机器人的科学决策和规划，提高反应能力和速度，减轻因决策失误造成的不良影响。

（三）语音识别技术

医用服务机器人在进行工作时，听懂医务人员或者病人的口头吩咐，并根据指令采取行动是必备的技术。为此，机器人需要一个“器官”，以接收声音信号；此外，需要装入语音识别系统对所接收的声音信号进行识别。实现人与机器人的互动，不仅需要通过软件设计对机器人进行操纵，还需要实现对机器人的示范教学，甚至通过信息交互，实现机器人在工作过程中交流。

（四）人机交互技术

在智能控制移动机器人的过程中，在处理环境信息、预测碰撞和计算最优规划时，会出现各种类型的问题，而仅是凭借机器人智能，无法切实解决问题，为此，需要建立良好的人机交互系统。众所周知，现在的技术无法实现机器人对人类的完全替代，尤其是在分析和决策方面，因此需要人类实施帮助。当人主动对机器人行为进行控制时，机器人系统运行更加高效，容错性更强，因此，人机交互式机器人会是机器人领域的必然选择。

（五）视觉导航技术

视觉导航技术可以帮助机器人进行环境的探测和辨识，且空间分辨率、灰度分辨率以及探测精度高、探测范围广、信息获取较为全面；实际却存在探测目标难以分离的缺点。为了分开障碍与背景，需要极大的图像计算量，使得系统具有较差的实时性能，需要特殊的处理技术进行处理。在视觉导航过程中，检测和识别障碍物是最为困难却也是最为重要的技术过程，需要正确识别和规划路径。

（六）机械系统设计

作为机器人系统的重要组成部分，机械系统是实现机器人运动的重要前提，当然机器人的机械系统比起普通的机械系统，具备更高的定位精度和更强的动态响应性能。主要地，为保证机器人的高精度和稳定性，可以对以下方面加以注意：一是传动部件需选用具备较低摩擦阻力的材料；二是通过传动链的缩短，实现传动和支撑强度的提高；三是通过最佳传动比的选用，提高机械系统的分辨率，最大程度地加快等效执行元件的转动速度；四是通过消除传动间隙等方法，尽可能地缩小方向死区方面的误差；五是通过材料的选用，提高机械系统的强度和刚度，实现支撑构体的改进，进而实现振动频率的减少和噪声的降低。

二、医用服务机器人的研究趋势

（一）更高精度的定位

采用机械手进行定位时，设计和控制显得较为笨拙，且在固定装置方面容易出现问题；超声波定位方式则抗干扰性差，很容易受到温度和空气等因素的影响；而激光定位方式具备较高的精度和灵活方便的处理方式，价格方面比较高，很容易受到光和金属面的影响。这些定位方式都存在一定的缺陷，需要不断增强技术能力，探索精度更高的定位方式，且保证较强的抗干扰性和价格的合理性。

（二）安全问题的保障

医用服务机器人的安全不仅包括硬件安全，还包括软件安全。具体地，可以考虑做到以下几个方面：机器人运动过程中能量输出的不断减少；异常能量转换效率的不断降低；防护措施的不断优化；机器人控制技术的不断完善。

（三）成本的降低

价格昂贵是医用服务机器人广泛应用的主要障碍，想要实现医用服务机器人潜力的充分挖掘，需要国家、相关技术部门以及生产厂家共同增强技术水平，提高生产效率，以此实现医用服务机器人成本的不断降低。