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在整個(gè)教學(xué)和科研過程中，為了實(shí)現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更多的功能和應(yīng)用，充分利用TRIZ理論創(chuàng)新方法，在教學(xué)中設(shè)計(jì)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。

(一)基于分割原理的改進(jìn)

分割原理是使對象可組合的一部分。在一個(gè)完整的系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)部分出現(xiàn)問題時(shí)，需要將整個(gè)系統(tǒng)分割分成幾個(gè)部分，提取有害或有益的部分。為了使醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和功能框架更加完善，分割由控制器最小系統(tǒng)、電源電路系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、模擬舵機(jī)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和穩(wěn)壓系統(tǒng)組成。系統(tǒng)模塊分割如圖3所示。

基于TRIZ理論的服務(wù)機(jī)器人改進(jìn)研究

同樣，當(dāng)模塊的某個(gè)部分出現(xiàn)問題時(shí)，需要單獨(dú)進(jìn)行分析，充分發(fā)揮功能。在設(shè)計(jì)過程中，相機(jī)手勢識別會出現(xiàn)錯(cuò)誤，輸出骨架圖也會出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致問題不穩(wěn)定，解決問題時(shí)需要單獨(dú)提取。

(二)基于局部特性原理的改進(jìn)

局部特性原理是將物體或外部環(huán)境的同質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為異質(zhì)結(jié)構(gòu)。在方案的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的所有模塊都可以充分展示自己的功能，有些需要單獨(dú)處理。手勢識別是該方案考慮的關(guān)鍵部分。如果手勢識別出現(xiàn)問題，機(jī)器人會做出錯(cuò)誤的判斷，最終做出錯(cuò)誤的路徑運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致機(jī)器人的人機(jī)交互出現(xiàn)問題，進(jìn)而導(dǎo)致決策動(dòng)作與醫(yī)患目的產(chǎn)生差異。

因此，基于TRIZ理論的“局部特性原理”創(chuàng)新方法，Kinect體感設(shè)備這一采用全新空間定位技術(shù)的3D體感相機(jī)，可以實(shí)時(shí)捕捉用戶的動(dòng)作，配合實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、圖像識別等功能實(shí)現(xiàn)輸入功能，擺脫傳統(tǒng)輸入設(shè)備的束縛，最終完善系統(tǒng)，提高穩(wěn)定性。

(三)基于動(dòng)態(tài)性原理的改進(jìn)

動(dòng)態(tài)性原理是使物體或其環(huán)境自動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到在每個(gè)運(yùn)動(dòng)階段的最佳表現(xiàn)。為了增加醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人操作過程的便利性，通過轉(zhuǎn)向器控制靠背和抬腿部分的狀態(tài)，設(shè)計(jì)了輪椅和病床之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，只需簡單的手勢指令即可自由轉(zhuǎn)換。為了顯示明顯的實(shí)驗(yàn)效果，在狀態(tài)切換中沒有加入躍遷過程。當(dāng)輪椅收到指令時(shí)，輪椅的靠背和腿支撐板在轉(zhuǎn)向器的驅(qū)動(dòng)下直接翻轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)了整個(gè)裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性，提高了自動(dòng)化程度。機(jī)器人模式和病床模式之間的切換過程如圖4所示。

基于TRIZ理論的服務(wù)機(jī)器人改進(jìn)研究