医用服务机器人探讨

★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。

三、总结

总而言之，医用服务机器人的应用可以有效推动医疗技术的现代化，是实现医疗卫生设备现代化的主要标志。而随着科学技术的不断进步、医疗水平的不断提高和老龄化问题的日益突出，医用服务机器人的需求量不断增加。而为了实现医用服务机器人的广泛应用，需要不断增强技术研究，实现机器人的高精度、高安全性以及低成本。

参考文献：

[1]张红霞.医用机器人的研究与发展[J].电子世界,2013,(4):72-73.

[2]张晓玉,王凯旋.机器人辅助技术、康复机器人与智能辅具[J].中国康复,2013,28(4):33-34.

[3]唐雷,李长树,陈瑞新等.走进医学领域的机器人[J].科学（上海）,2014,66(4):27-30.

作者简介：刘富凯男1984·12汉籍贯黑龙江省学历大学本科单位长春汽车工业高等专科学校职称助教研究方向工业机器人。