老年服务型机器人智能轮椅床的开发研制可行性研究报告汇.doc

基于超声技术的焊接熔深测试研究可行性研究报告 一、选题的必要性 1、项目所处技术领域产业政策； 项目所处技术领域为机器人领域，隶属于制造业，目前江西省正大力发展制造业信息化、自动化，提升技术含量，增加产品附加值。智能轮椅床的研制融合了智能机器人技术与多功能康复床技术，包括结构设计与仿真、语音识别交互、机器视觉、导航定位、模式识别、多传感器融合、嵌入式交互接口技术等，涉及机械、控制、传感器、人工智能等领域，其技术上的研制成功对制造业信息化及其他工业生产具有重要的参考价值和理论指导意义，尤其嵌入式交互接口技术的实现，可以直接应用到其他产品或系统，对于提高产品技术含量，增大附加价值具有重要的意义。另外，随着世界老龄化进程的加快，而且中国也正进入老龄化社会，照顾老人问题即将成为一个严重的社会问题。同时，由于各种灾难和疾病造成的残障人士也逐年增加。老年人和残障人士的动作、行动存在着诸多的不便，他们的休息、出行、照顾如果采用专门的人力，将严重增加社会的负担（因为老龄化社会本身劳动力就存在着短缺）。项目针对老年人和残障人士特点，研制可供老人休息、“行走”、娱乐、心理安慰及自我照顾的交互式轮椅床智能机器人，符合社会现状及发展趋势，并可与协作单位进一步开发、推广、批量生产，在满足社会需求，为社会服务的过程中，不断的创造经济价值，为江西省制造业发展添砖加瓦。（项目意义具体可参见项目立项书项目意义项） 2、项目所处技术领域技术发展现状； （1）国内外研究现状 从1986年英国开始研制第一台智能轮椅以来，许多国家投入较多的资金来研究智能轮椅。如美国麻省理工学院WHEELESLEY项目、法国VAHM项目、德国乌尔姆大学MAID项目、西班牙SIAMO项目、加拿大AAI公司TAO项目、欧盟TIDE项目、KISS学院TINMAN项目、中国台湾中正大学机电系LUOSON项目、我国863智能机器人智能轮椅项目、第三军医大学外科研究所项目等。初期的研究，赋予轮椅的功能一般都是低级控制，如简单的运动、速度控制等。随着机器人技术及人工智能的发展，轮椅也出现了更高的智能性，如具备了较好的交互性、适应性与自主性。 西班牙的SIAMO项目始于1996年，目标是根据用户残障程度及特殊需求建造多功能系统。为达到要求，项目特别研究了系统的模块化和灵活性，也着重开发了人机界面，使用户易于控制轮椅。SIAMO项目的第一个成果是一个轮椅模型。法国的VAHM项目始于1989年，第一阶段的智能轮椅有轮椅、PC486、超声波传感器、人机界面和一个图形屏幕组成，具有手动、自动、半自动三种模式。德国乌尔姆大学MAID项目是在商业轮椅的基础上研制的，已经具备了较高的智能性，能够识别和判断行驶的前方是否有障碍物或行人挡路，并能采取绕行路线，并在1998年汉诺威工业商品博览会上进行了实地现场表演。麻省理工学院智能实验室WHEELESLEY项目的智能轮椅，是一半自主式的机器人轮椅，装有一个Macintosh笔记本电脑用于人机界面交互，具备两种级别的控制：高级方向指令和低级计算机控制路线，并且拥有菜单、操纵杆和用户界面三种控制模式。 我国智能轮椅方面的研究起步较晚，在机构的复杂性和灵活性上和国外相比存在着一定的差距，但也根据自身特色研制出技术指标接近国外先进水平的智能轮椅，主要研究单位有中国科学院自动化研究所、上海交通大学和第三军医大学等。 中国科学院自动化研究所研制了一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅，并于20OO年l1月通过“863”智能机器人主题专家组的鉴定。此项研究高度重视了智能轮椅人机控制界面的设计，使人能通过语音控制轮椅自由行走，轮椅可以实现简单的人机对话功能，并成功研制了中国第一台智能轮椅样机。上海交通大学开发成功一种声控轮椅，主要是为四肢全部丧失功能的残疾者设计，使用者只需发出“开”、“前”、“后”、“左”、“右”、“快”、“慢”、“停”等指令，轮椅可在1．2秒内按指令执行。 总的看来，智能轮椅方面的研究国外的应用对象偏重于残障人士，而且各个具体项目的目的有所不同，智能性方面达到了较高的水平。国内中国科学院自动化研究所成功研制了智能轮椅样机，上海交通大学研制了具有简单指令功能的声控轮椅，但还都没有针对老年人设计的智能轮椅产生。 在床的研制方面，研究多集中在医用护理床和多功能康复床方面，主要针对医用患者如医用护理治疗牵引床、华佗三维康复床、组合型多功能偏瘫康复床等，针对老年人特点的休息、娱乐、“行走”的功能床少见报道。从功能上来说，一般通过机械机构手动或电动实现，功能相对不很复杂，智能性上尚还欠缺。 轮椅床的研制主要考虑了患者休息与“行走”功能的结合，目前国内的研究多集中在简单组合的初级功能上，主要针对对象也主要是医用患者。吴景岐1994年设计了一种可以手动调节的轮