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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:毛曉宇
研究生(外文):Hsiao-Yu Mao
論文名稱:醫院服務型機器人系統開發
論文名稱(外文):Development of Hospital Service Robot Systems
指導教授:廖駿偉郭重顯郭重顯引用關係
指導教授(外文):J. W. LiawC. H. Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:醫療機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
論文頁數:84
中文關鍵詞:醫院服務型機器人全方位移動模糊控制自主避障
外文關鍵詞:hospital service robotsomni-wheeled robot platformsfuzzy controlsautonomous navigations
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智慧型機器人是近年來相當熱門的研究主題。由於其具備多重感測、自主控制以及與環境互動等能力,所以能達成人們所賦予之任務。目前智慧型機器人相關應用涵蓋了辦公室公文與物品傳遞、居家保全、醫療照護等等。基於智慧型機器人之未來重要性,本論文提出一醫院服務型機器人;透過機器人之反應導航及無線網路通訊功能,照護人員能在遠端以搖桿對機器人下達控制指令,並控制機器人到達所指定的診間,並且透過即時通訊軟體(Skype)與病人進行遠距會談。在機器人控制平台實現方面,本研究係以嵌入式系統為核心(ARM7 TDMI S3C44B0X),研發機器人遠距操控與自主避障功能。此外,由於醫院動線複雜,本研究以超音波感測器配合模糊演算法實現反應導航功能。同時,本研究亦採用全方位移動設計,以使機器人具備更靈敏之移動特性。最後,本機器人於一模擬醫院診間之場合進行實際測試,並由醫師於遠端下達指令使機器人於不同病房或診間移動,並與病人透過視訊進行語音互動。由實驗結果來看,此一機器人不但可藉由遠端操控到達所預期之目的地,移動過程也可由伺服器進行位置監控並避開障礙物,且到達使用者指定之目的地。
The intelligent robot is one of the most important research topics in recent years. Due to the capabilities of multiple sensing, intelligent control and interactions with environments, intelligent robots are capable of dealing with assigned tasks. Currently, intelligent robots may be responsible of documents delivery, home security, and healthcare. Based on the importance of intelligent robots in the future, this thesis proposes a hospital service robot system. The users such as physicians or nurses may manipulate the robot via a joystick through the network so that the robot can reach a desired location. At the same time, a video conferencing software (e.g. Skype) is further used to carry out the tele-presence approach. The proposed robot controller is constructed using the ARM (advanced RISK machine) based embedded system, and the controller is responsible of detecting obstacle distances as well as guiding robots and avoiding obstacles using the fuzzy logic based reaction navigations. On the other hand, an omni-wheeled robot platform is proposed to perform more expeditious movements. Consequently, the proposed hospital service robot prototype is implemented. This robot is also successfully tested in a simulated infirmary environment. Experimental results show that the physician can manipulate the robot in a remote site, and the robot follows the physician command to reach a desired location for video conferencing while avoiding obstacles around the robot.
中文摘要
英文摘要
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 序論
1-1 研究背景
1-2 研究動機
1-3 研究目的
1-4 研究架構
第二章 文獻回顧
2-1 醫院服務型機器人
2-1-1 HelpMate醫院服務機器人
2-1-2 HOSPI醫院服務機器人
2-2 居家照護服務型機器人
2-2-1 Cero照護機器人
2-2-2 Care-O-Bot家庭照護機器人
2-3 導覽服務型機器人
第三章 研究方法
3-1 系統功能與規格
3-2 全方位移動運動學
3-3 模糊控制理論
3-3-1 模糊集合(Fuzzy Set)
3-3-2 歸屬函數(Membership Function;MF)
3-3-3 模糊推論
3-3-4 模糊控制系統
3-4 模糊導航演算法
3-4-1 尋標控制模式
3-4-2 避障控制模式
3-4-3 沿牆控制模式
3-4-4 平均速度推論
第四章 系統開發與實驗結果
4-1 機構設計
4-2 環境感測模組
4-2-1 超音波感測器
4-2-2 超音波感測器控制
4-3 控制系統應用
4-4 速度控制
4-5 實際測試
4-5-1 視訊介面
4-5-2 使用者控制介面
4-5-3 反應導航測試
4-5-4 定位誤差測試
4-5-5 實際操控測試
第五章 結論與未來研究規劃
參考文獻
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