护士助手机器人是工作在医院环境中,在医护人员的控制下给病房中病人提供送药品、送病例册等服务的一种特殊医用机器人,它在医疗服务机器人领域占有重要的地位。护士助手机器人的出现_能降低了医护人员的劳动强度,在避免医护人员每天要完成大量重复性工作等方面具有重要的应用前景。本文设计的护士助手机器人是一个完整的控制系统,对其中涉及到的重要功能分别进行了研究和设计。针对护士助手机器人性能要求,设计了护士助手机器人总体结构和硬件组成部分,包括护士助手机器人移动平台和机械臂的驱动系统和控制系统、外部各个传感器系统,并设计了接口板电路。设计了一种基于里程计/地磁传感器的导航定位系统,经仿真实验证明了该系统能满足护士助手机器人导航定位的要求。设计了一种基于模糊控制的移动机器人避障系统。结合人们在实际生活中的避障习惯以及医院的实际情况,本系统制定了详细的模糊规则库,经过模糊推理和解模糊化后得到护士助手机器人避障时的转向角。利用MATLAB软件中的模糊逻辑工具箱建立和分析模糊控制器。将模糊控制器作为一个整体,连接到本设计中的避障系统中,进行了护士助手机器人避障仿真实验,验证了护士助手机器人在遇到障碍物时能有效地进行避障。针对护士助手机械臂在运动时容易产生关节突变加剧机械结构磨损和共振,造成驱动电机的性能达不到要求等问题,在分析护士助手机械臂运动学模型的基础上对护士助手机械臂运动进行了轨迹规划。设计了关节空间中三次多项式插值算法和笛卡尔空间中直线插补算法及曲线插补算法,并且分别进行了算法仿真实验,实验证明了本系统设计的轨迹规划算法能保证护士助手机械臂在运动过程中的连续性和平滑性。针对护士助手机器人在实际工作中需要进行远程控制的问题,设计了护士助手机器人人机交互系统,包括工作现场的实时视频显示,护士助手机械臂控制,机器人移动平台控制,一维条形码识别等功能。本系统设计的一维条形码识别系统,可以让护士助手机器人识别药瓶上的条形码后,判断所需要抓取的药品是否正确。最后对护士助手机械臂控制和机器人的导航定位与避障进行了实验验证。实验结果表明,护士助手机械臂能完成对药品的抓取以及护士助手机器人在运动过程中能够避开障碍物并且到达指定的目的地。