基於TRIZ理論的服務機器人改進研究

本文將TRIZ理論引入到教學中，為醫療服務機器人的創新設計提供了新的思路,該作品在中國機器人大賽中獲得醫療創新組的冠軍驗證了相應的技術方案的可行性。

在整個的教學研究過程中為了實現醫療服務機器人更多的功能及應用充分的利用了TRIZ理論創新辦法在教學中設計出了一份創新的設計方案。

(一)基於分割原理的改進

分割原理是使物體成為可組合的的部分。在一個完整的系統中,當其中一部分存在問題的時候需要將整個系統分割成若干的部分將其中有害或有益的部分抽取。為了使醫療服務機器人的結構功能框架更加的完善將其分割成控制器最小系統、電源電路系統、電機系統﹑模擬舵機系統、驅動系統和穩壓系統。系統模組分割如圖3所示。

同樣的,當模組的某一部分出現問題時，需要將其單獨拿出具體分析並且完備功能。在設計的過程中會出現攝像頭的手勢識別出現誤差和錯誤輸出的骨骼圖將會發生偏折,造成不穩定的問題,在解決問題的時候需將其單獨抽出。

(二)基於區域性特性原理的改進

區域性特性原理是將物體或外部環境的同類結構轉換成異類結構。在方案的設計中使系統各個模組部分充分的展現其功能，需要將其中的一些部分另行加工處理。在方案的考慮中手勢識別是一個關鍵的部分如果手勢識別出現了問題就會出現機器人判斷失誤最終做出錯誤的路徑運動致使機器人出現人機互動問題導致其的決定動作與醫患的目的不相同。

因此基於TRIZ理論中的“區域性特性原理”創新辦法利用Kinect體感裝置其採用全新空間定位技術的3D體感攝像頭，利用即時動態捕捉、影像辨識等功能實時捕捉使用者的動作達到輸入功能,擺脫了傳統輸入裝置的束縛,最終完善了系統,提高了穩定性。

(三)基於動態性原理的改進

動態性原理是使物體或其環境自動調整以使其在每個動作階段的效能達到最佳。為了增加醫療服務機器人操作流程的方便性在靠背和抬腳部分透過舵機控制其狀態設計了輪椅與病床自動轉換裝置,僅需一個簡單的手勢指令便可使其間進行自由的轉換。為了展示明顯的實驗效果狀態切換沒有加入過渡過程,當輪椅接收到指令後,輪椅靠背及腿部託板在舵機的帶動下直接翻轉。實現了整個裝置的操作的流暢性,提升了自動化程度。機器人座椅模式和病床模式切換過程如圖4所示。