医疗护士助理机器人的开发设计与系统实现

作     者：林锦坤 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张智军

授予年度：2023年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：机器人开发设计 系统实现 医疗护士助理机器人 

摘      要：随着科技的进步,我国机器人产业快速增长,机器人产品已广泛应用在医学领域中。COVID-19疫情爆发给各国医疗系统带来极大挑战与压力,我国也面临困境,暴露出医护人员数量不足等问题。护士工作内容繁琐而细致,一些工作内容需要护士具备较高的专业素养和综合能力,而送药、测体温等属于较为简单、机械的重复性劳动。为了让护士有更充裕的时间向患者提供专业性更强的医疗服务,提升工作满意度,急需将护士从简单、机械的重复劳动中解放出来。本文提出一种医疗护士助理机器人的开发设计与系统实现方案,能够接收护士的指令与任务安排,从住院部的护士站自主导航前往到指定病房的床号附近,为患者运送药物、测量体温与血压脉搏,并提醒注意事项。对于医疗护士助理机器人的移动底盘层,搭建了它的机械结构模型,在机器人操作系统上搭建了底盘的仿真模型与住院部走廊仿真环境,设计并部署了地图构建、自主导航等多种算法与软件应用。对于医疗护士助理机器人的药物存取层,搭建了它的机械结构模型,优化了药箱开合机构,实现了药物存取层的硬件驱动控制系统与ROS控制节点。对于医疗护士助理机器人的体征测量层,搭建了它的机械结构模型,设计了血压脉搏测量、体温测量与肩部电机驱动控制的ROS控制节点模块。完成了医疗护士助理机器人各层模块的设计后,分别对它们进行实验测试,验证系统的可行性、有效性和准确性。展示了医疗护士助理机器人整体机械结构、外壳模型与实物平台综合情况。在住院部走廊仿真环境与实验室真实环境下,验证了医疗护士助理机器人的地图构建与自主导航功能。展示了机器人为患者提供药物运送、血压脉搏测量与体温测量服务的实际效果。设计了顶层应用下的软件流程与任务安排界面,实现了通过触控显示屏接收护士的指令与任务安排,让机器人自主导航前往到指定病房的床号附近,为患者提供药物运送、血压脉搏测量与体温测量的服务。