[發明專利]基于ROS的多功能智能醫療服務機器人系統

有效

• 申請號: 202010899366.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112025729B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 黃汐威;汪仁杰;閆澤昊;張登雨;孫玲玲
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 楊小凡

1.基于ROS的多功能智能醫療服務機器人系統，包括由通訊模塊連接的主控模塊和底層控制模塊，以及分別為主控模塊和底層控制模塊供電的電源模塊，其特征在于主控模塊包括視覺SLAM模塊和激光SLAM模塊，主控模塊分別與深度相機（2）和激光雷達（1）連接，深度相機（2）獲取周圍環境三維信息并上傳主控模塊，主控模塊通過視覺SLAM模塊將三維信息轉換成稀疏點云圖后，再將稀疏點云圖轉換為2D柵格圖，激光雷達（1）獲取周圍環境距離值并上傳主控模塊，主控模塊通過激光SLAM模塊構建激光局部地圖，主控模塊采用改進貝葉斯法則進行地圖融合，融合算法如下：

其中P₁為通過激光SLAM模塊的激光局部地圖產生的柵格占有概率，P₂為通過視覺SLAM模塊的2D柵格圖產生的柵格占有概率，1-P₁和1-P₂分別表示兩種柵格圖的未占有概率，融合計算每個柵格的占有率P_f，并將其與預設的閾值T比較，大于閾值時判定為占有，小于閾值時融合柵格的概率仍為P_f，當激光SLAM模塊單獨判定的柵格為占有時，該融合柵格為占有，主控模塊基于融合地圖進行路徑規劃；

所述主控模塊還包括二維碼識別模塊和藥品信息數據庫，底層控制模塊連接有機械臂（5），主控模塊通過深度相機（2）獲取二維碼圖像，經二維碼識別模塊得到二維碼信息，通過藥品信息數據庫中的二維碼信息與藥品信息的對應關系得到包括藥品坐標的藥品信息，將藥品坐標輸入RTT算法，完成主控模塊對機械臂（5）的抓取動作的控制，最后經基于融合地圖的路徑規劃完成藥品配送；

所述二維碼識別模塊采用目標檢測算法，通過連通域判別法對二維碼圖像進行區域標記，將像素分為前景元素和背景元素的二值圖像，識別過程包括如下：

S21，從二維碼圖像中第一個像素開始，將當前標簽設置為1；

S22，若像素是一個未被標記的前景元素，則賦予其當前標簽，并將其添加至序列中，進行S23，若像素是背景元素或已經被標記，則對二維碼圖像中的下一個元素重復S22；

S23，從序列中挑出一個元素，并查看其相鄰元素，若相鄰元素是未被標記的前景元素，則賦予其當前標簽，并將其添加至序列中，重復S23，直至序列中的元素均被查看；

S24，轉到S22二維碼圖像中的下一個像素，并將當前標簽增加1；

S25，計算每個區域的面積，即前景元素個數；

S26，設定前景元素個數的閾值，清除低于閾值的區域。

2.如權利要求1所述的基于ROS的多功能智能醫療服務機器人系統，其特征在于所述路徑規劃包括全局路徑規劃和局部路徑規劃，全局路徑規劃為起點到目的地全局規劃，采用Dijkstra算法，機器人首先確定自己所在坐標和終點坐標，然后一層層在2D柵格圖上進行搜索，直至搜到終點，最后計算最短路徑；局部路徑規劃為駛向終點過程中，實時根據環境在原全局路徑規劃的基礎上進行調整，采用DWA算法在速度空間中采樣多組速度，并模擬所有采樣速度在一定時間內的運動軌跡，最后通過評價函數對產生的所有軌跡打分，選擇最優速度。

3.如權利要求1所述的基于ROS的多功能智能醫療服務機器人系統，其特征在于所述三維信息轉換成稀疏點云圖需通過數據預處理模塊，數據預處理模塊是將三維信息和IMU聯合定標與時鐘同步后，分別進行特征檢測與跟蹤、IMU預積分，特征檢測與跟蹤包括特征點提取和光流跟蹤，特征點是通過判斷檢測點鄰域像素點的灰度值是否大于預設的閾值P，若連續n個鄰域像素點的灰度值大于閾值P，判定檢測點為特征點。