一款贴心的陪护机器人系统方案设计

功能要求

在履带车机器人的基础上，添加一组升降架，在升降加上安装一组手臂，可以实现取放水杯、物品等，在视频采集系统的帮助下，病人可以通过无线控制器驱动陪护机器人到达指定位置，然后控制升降器电动机使升降架升起到需要的高度，再调整好方位，驱动手臂抓取所要取的水杯或其他物品。使卧床的病人在无人陪护的情况下也可以自己取到所需要的的物品。
 
性能要求

在驱动机器人时速度、方向都要控制好，本体要具有很好的稳固性，升降架在升降过程中应该协调流畅，在取放物品时，要做到准确到位，另外还需要抓紧抓牢。
 
二、方案设计

系统功能实现原理

图1：系统硬件结构框图

 
原理：

陪护机器人主要由四部分组成：1、履带车2、升降架3、机械手臂4、摄像头
履带车由电机、驱动轮、承重轮、履带和车架组装而成，在车架上装有电源、电路板、无线接收器，在车体上部有一组（两排）滑槽。陪护机器人的移动是由履带车的移动来实现的，履带车可以实现前进、后退、转向，使陪护机器人移动到所需要的位置。

升降架是由多组平行四边形的不锈钢板铰接而成，下部一端铰接在车体滑槽一端，另一端则设置为可以在滑槽中滑动并且与电机相连，在电机的驱动下可以实现在滑槽中来回滑动，从而使升降架升起或降低，使陪护机器人可以取到不同高度的物体，放在不同的高度位置。

机械手臂实现取放物品，两组手臂可以实现同方向转动，调节方位，亦可以相向或反向转动，取放物品。

摄像头采集视频信息，采集到的信息发射到电脑接收器上，由电脑显示视频信息，操作者根据视频信息来操纵陪护机器人。
 
硬件平台选用及资源配置

1、EVK1100 控制器
2、电源系统
3、电机驱动系
4、履带车本体
5、升降系统
6、无线通信系统系统
7、视频采集系统

EVK1100 控制器

EVK1100 控制器是陪护机器人本体的控制中心，在接收来自无限控制器的信号后，指示各个电机作出相应。
 
电源系统

电源系统主要由两块电池组成：一块为12V的动力电源，这块电池主要给各个电机提供动力，包括履带车电动机、升降架电动机、机械手臂电动机、摄像头电动机，还要给摄像头提供动力；另一块为5V电池，主要为单片机提供动力。
 
电机驱动系统

电机驱动系统是整体的动力系统，其中包括履带车电机、升降架电机、机械手臂电机、摄像头转动电机。
 
履带车本体

履带车本体由电机、驱动轮、承重轮、履带和车架组装而成，在车架上装有电源、电路板、无线接收器，在车体上部有一组（两排）滑槽。陪护机器人的移动是由履带车的移动来实现的，履带车可以实现前进、后退、转向，使陪护机器人移动到所需要的位置。
 
升降系统

升降系统主要由升降架、升降电机、滑槽组成，升降架是由多组平行四边形的不锈钢板铰接而成，下部一端铰接在车体滑槽一端，另一端则设置为可以在滑槽中滑动并且与电机相连，在电机的驱动下可以实现在滑槽中来回滑动，从而使升降架升起或降低，使陪护机器人可以取到不同高度的物体，放在不同的高度位置。
 
无线通信系统系统

无线通信系统系统主要由陪护机器人本体上的无线信号发射器和电脑无线信号接收器组成。主要功能是帮助电脑完成对陪护机器人的控制，实现信息反馈。
 
视频采集系统

视频采集系统主要由摄像头、摄像头转动电机、电池等组成，视频采集系统将采集到的信息发射到电脑接收器上，由电脑显示视频信息，操作者根据视频信息来操纵陪护机器人。
 
3.3系统软件架构

图2：系统软件架构图

3.4 系统软件流程

图3：程序运行流程图

 
在视频采集系统的帮助下，病人可以通过无线控制器驱动陪护机器人到达指定位置，然后控制升降器电动机使升降架升起到需要的高度，再调整好方位，驱动手臂抓取所要取的水杯或其他物品,然后操纵陪护机器人返回，使卧床的病人在无人陪护的情况下也可以自己取到所需要的的物品。
 
系统预计实现结果

在视频采集系统的帮助下，病人可以通过无线控制器驱动陪护机器人到达指定位置，然后控制升降器电动机使升降架升起到需要的高度，再调整好方位，驱动手臂抓取所要取的水杯或其他物品,然后操纵陪护机器人返回，使卧床的病人在无人陪护的情况下也可以自己取到所需要的的物品。
 
另外，制造陪护机器人的成本较低，性价比高，还节省了人力。如果陪护机器人能够批量生产，将为社会带来很大的收益。

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