醫(yī)用服務機器人探討

★劉富凱（長春汽車工業(yè)高等?？茖W校）

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醫(yī)用服務機器人探討

★劉富凱
（長春汽車工業(yè)高等?？茖W校）

【摘要】作為一種新興的研究領(lǐng)域，醫(yī)用機器人的研究與應用越來越受到人們的關(guān)注。而作為醫(yī)用機器人的重要組成部分，醫(yī)用服務機器人在醫(yī)療服務方面將發(fā)揮出重要的作用和功能。本文詳細分析了醫(yī)用服務機器人的關(guān)鍵技術(shù)，并進一步提出醫(yī)用服務機器人的研究趨勢。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)用機器人；服務；關(guān)鍵技術(shù)；研究趨勢

一、醫(yī)用服務機器人的關(guān)鍵技術(shù)

（一）路徑規(guī)劃技術(shù)

實質(zhì)上，路徑規(guī)劃是指機器人在運動過程中所采取的一種導航和避障措施，也就是依照機器人感知到的環(huán)境情況，對起點和終點之間的路徑進行優(yōu)化，以避免與環(huán)境障礙發(fā)生碰撞。目前，根據(jù)機器人環(huán)境信息的獲取方式，路徑規(guī)劃可以分為三種類型：一種是采用柵格法或者可視圖法等規(guī)劃方法，對結(jié)構(gòu)化環(huán)境進行處理的、基于模型的路徑規(guī)劃；第二種是利用人工勢場法等，通過對環(huán)境條件的克服，實現(xiàn)對非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的處理的、建立在傳感器信息基礎(chǔ)上的路徑規(guī)劃；第三種則是通過對導航問題的分解，形成獨立單元的、建立在行為基礎(chǔ)上的路徑規(guī)劃。而隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，非結(jié)構(gòu)化情境下，基于多傳感器信息的路徑規(guī)劃技術(shù)，在避障方面獲得廣泛應用。

（二）傳感器信息融合技術(shù)

所謂的傳感器信息融合，是指綜合多種處于不同位置和狀態(tài)的傳感器信息，以彌補局部信息的不完整，消除冗余和矛盾信息，以此降低信息獲取的不確定性，進而實現(xiàn)機器人的科學決策和規(guī)劃，提高反應能力和速度，減輕因決策失誤造成的不良影響。

（三）語音識別技術(shù)

醫(yī)用服務機器人在進行工作時，聽懂醫(yī)務人員或者病人的口頭吩咐，并根據(jù)指令采取行動是必備的技術(shù)。為此，機器人需要一個“器官”，以接收聲音信號；此外，需要裝入語音識別系統(tǒng)對所接收的聲音信號進行識別。實現(xiàn)人與機器人的互動，不僅需要通過軟件設(shè)計對機器人進行操縱，還需要實現(xiàn)對機器人的示范教學，甚至通過信息交互，實現(xiàn)機器人在工作過程中交流。

（四）人機交互技術(shù)

在智能控制移動機器人的過程中，在處理環(huán)境信息、預測碰撞和計算最優(yōu)規(guī)劃時，會出現(xiàn)各種類型的問題，而僅是憑借機器人智能，無法切實解決問題，為此，需要建立良好的人機交互系統(tǒng)。眾所周知，現(xiàn)在的技術(shù)無法實現(xiàn)機器人對人類的完全替代，尤其是在分析和決策方面，因此需要人類實施幫助。當人主動對機器人行為進行控制時，機器人系統(tǒng)運行更加高效，容錯性更強，因此，人機交互式機器人會是機器人領(lǐng)域的必然選擇。

（五）視覺導航技術(shù)

視覺導航技術(shù)可以幫助機器人進行環(huán)境的探測和辨識，且空間分辨率、灰度分辨率以及探測精度高、探測范圍廣、信息獲取較為全面；實際卻存在探測目標難以分離的缺點。為了分開障礙與背景，需要極大的圖像計算量，使得系統(tǒng)具有較差的實時性能，需要特殊的處理技術(shù)進行處理。在視覺導航過程中，檢測和識別障礙物是最為困難卻也是最為重要的技術(shù)過程，需要正確識別和規(guī)劃路徑。

（六）機械系統(tǒng)設(shè)計

作為機器人系統(tǒng)的重要組成部分，機械系統(tǒng)是實現(xiàn)機器人運動的重要前提，當然機器人的機械系統(tǒng)比起普通的機械系統(tǒng)，具備更高的定位精度和更強的動態(tài)響應性能。主要地，為保證機器人的高精度和穩(wěn)定性，可以對以下方面加以注意：一是傳動部件需選用具備較低摩擦阻力的材料；二是通過傳動鏈的縮短，實現(xiàn)傳動和支撐強度的提高；三是通過最佳傳動比的選用，提高機械系統(tǒng)的分辨率，最大程度地加快等效執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)動速度；四是通過消除傳動間隙等方法，盡可能地縮小方向死區(qū)方面的誤差；五是通過材料的選用，提高機械系統(tǒng)的強度和剛度，實現(xiàn)支撐構(gòu)體的改進，進而實現(xiàn)振動頻率的減少和噪聲的降低。

二、醫(yī)用服務機器人的研究趨勢

（一）更高精度的定位

采用機械手進行定位時，設(shè)計和控制顯得較為笨拙，且在固定裝置方面容易出現(xiàn)問題；超聲波定位方式則抗干擾性差，很容易受到溫度和空氣等因素的影響；而激光定位方式具備較高的精度和靈活方便的處理方式，價格方面比較高，很容易受到光和金屬面的影響。這些定位方式都存在一定的缺陷，需要不斷增強技術(shù)能力，探索精度更高的定位方式，且保證較強的抗干擾性和價格的合理性。

（二）安全問題的保障

醫(yī)用服務機器人的安全不僅包括硬件安全，還包括軟件安全。具體地，可以考慮做到以下幾個方面：機器人運動過程中能量輸出的不斷減少；異常能量轉(zhuǎn)換效率的不斷降低；防護措施的不斷優(yōu)化；機器人控制技術(shù)的不斷完善。

（三）成本的降低

價格昂貴是醫(yī)用服務機器人廣泛應用的主要障礙，想要實現(xiàn)醫(yī)用服務機器人潛力的充分挖掘，需要國家、相關(guān)技術(shù)部門以及生產(chǎn)廠家共同增強技術(shù)水平，提高生產(chǎn)效率，以此實現(xiàn)醫(yī)用服務機器人成本的不斷降低。

三、總結(jié)

總而言之，醫(yī)用服務機器人的應用可以有效推動醫(yī)療技術(shù)的現(xiàn)代化，是實現(xiàn)醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)備現(xiàn)代化的主要標志。而隨著科學技術(shù)的不斷進步、醫(yī)療水平的不斷提高和老齡化問題的日益突出，醫(yī)用服務機器人的需求量不斷增加。而為了實現(xiàn)醫(yī)用服務機器人的廣泛應用，需要不斷增強技術(shù)研究，實現(xiàn)機器人的高精度、高安全性以及低成本。

參考文獻：

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作者簡介：劉富凱男1984·12漢籍貫黑龍江省學歷大學本科單位長春汽車工業(yè)高等?？茖W校職稱助教研究方向工業(yè)機器人。