摘 要:服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人,能夠在非結構環境下為人類提供必要服務。本文主要研究了服務中的家庭服務機器人、助老機器人和醫療服務機器人研究中的主要研究進展,并分析歸納了醫療服務機器人技術發展的趨勢。
關鍵詞:服務機器人 家庭服務機器人 娛樂機器人 助老機器人 醫療服務機器人
1 引言
國際機器人聯合會定義服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人,它能完成有益于人類的服務工作,但不包括從事生產的設備。在我國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2022年)》中對智能服務機器人給予了明確的定義:“智能服務器機器人是在非結構環境下為人類提供必要服務的多種高技術集成的智能化裝備”[1]。
隨著我國進入老齡化,普通服務、醫療、護理和康復的需求不斷增加,同時由于人們對生活品質追求的提高,使得服務不管在質上還是量上都要滿足更高水準的要求。另一方面,人力相對缺乏,服務機器人具有巨大的發展潛力。
2 服務機器人技術研究主要進展
服務機器人技術是集電子學、機械學、生物力學、材料學、計算機視覺、數學分析、醫學、機器人等諸多學科為一體的新型交叉研究領域,已經成為國際機器人領域的一個研究熱點。
2.1家庭服務機器人
家庭機器人,也叫家政機器人,是指能夠完成一些家庭雜務的機器人[維基百科]。計劃通過該戰略讓2009年僅為10%的世界機器人市場占有率到2018年提升至20%。
2.2娛樂服務機器人
娛樂機器人以供人觀賞、娛樂為目的,具有機器人的外部特征,可以像人或某種動物一樣,同時具有機器人的功能。
2.3醫療服務機器人
2.3.1 手術機器人
機器人手術系統是集圖像識別及處理、電子學、計算機學、控制學等多項現代高科技手段于一體的綜合體,已廣泛應用于臨床多個學科。國內外手機機器人很多,下面介紹幾種典型的外科手術機器人。
1994年,美國ComputerMotion公司研制成功AESOP-10型手術機器人。
在國內由北京航空航天大學機器人研究所和清華大學計算機圖形圖像中心和海軍總醫院共同開發的遙控操作遠程醫用機器人系統。
為了進一步提高手術機器人的性能,未來主要研究方向有以下幾點:
(1)機器人結構研究:更好地適應實際操作的需要;(2)機器人遠程通信研究:進一步研究更好的遠程通信方法;(3)操作界面的研究:設計更加人性化的操作界面;(4)路徑規劃研究:規劃更有效的路徑;(5)人工智能研究:研究讓機器人完全自主手術的技術。
2.3.2 康復機器人
康復機器人是醫療服務機器人的一個重要分支。目前, 康復機器人的研究主要集中在康復機械手、智能輪椅和康復治療機器人等幾個方面。
(1) 康復機械手.康復機械手的目的是通過機器人手臂完成殘疾人的手臂功能。 機械手必須具有足夠的自由度以滿足每個用戶的需要, 根據機器人技術的發展水平。
(2)康復輪椅.把機械手安裝在輪椅上,這樣可以在任何地域使用,如美國的MOVAR系統和意大利的URMAD系統。
(3)康復治療機器人.康復機器人技術正朝著以人為本的要求發展,強調舒適安全性和人機互動。未來的發展應該更加注重以下幾個方面:
1.引入更加先進的機器人技術;2.時刻關注最新的康復理論;3.仿生學的研究:將仿生學更好地引入到康復機器人技術中,設計更實用的康復機器人。
3服務機器人的關鍵技術
3.1信息感知及導航定位
在服務機器人中, 信息感知及導航定位是一項核心技術,是機器人研究領域的難點和重點問題。
3.2 智能控制
現在實用的只能控制方法有多種,典型的有:多級遞階智能控制、基于知識的智能控制、模糊控制、神經控制、基于規則的仿人智能控制、基于模式識別的智能控制和混沌控制等。
3.3 執行機構
機器人執行機構的任務是根據機器人的指令完成機器人的運動和作業任務,通常由運動機構和執行結構組成。
常見的機器人的運動機構包括:電機和舵機。
4服務機器人發展趨勢
4.1 更加人性化
科學家正在研制可以通過“思維力”進行控制機械手臂可以完成各種復雜動作或通過“意志力”控制機器人進行各種動作。
4.2 更加智能化、自主化
4.3 增強環境適應性
隨著服務機器人應用領域的擴展,機器人的工作環境可以是室內、室外,其復雜的地面或地形、不同的重力條件導致機器人的機構設計和控制方法必須進行針對性、適應性的設計。
5 結論
隨著全球老齡化人口的增加和人們對醫療水平和生活品質的不斷提升,服務機器人的需求也在不斷增加,這也為服務機器人的發展提供了更廣闊的市場空間。從服務機器人當前的主要研究熱點來看,為了滿足服務機器人復雜環境下的適應性、可靠性,服務機器人將朝著自主化方向發展;為了進一步提高服務的精度,將采用更精密的算法及智能控制技術;為了進一步提供遠程服務,將采用更好的通信技術;為了進一步擴展服務機器人的應用范疇,將時刻關注最近的服務動態。
參考文獻
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作者簡介:毛楊(1991-),女,江蘇丹陽人,信息保障第5旅助理工程師,本科,主要從事信息工程專業方面的研究。
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