1986年英国首先研制了第一台轮椅式服务机器人,从此拉开了轮椅式服务机器人研究的序幕。目前已经有了很多国家加入到轮椅式服务机器人研究的队伍之中,如德国Ulm研制的MAID项目、美国麻省理工学院研究的WHEELESLEY项目以及法国研究的VAHM项目等。由于各个项目的研究方法和针对对象的差异,每个实验室研究的轮椅式服务机器人所能解决的问题和功能范围也都不尽相同[14]。

如图1-1所示是德国的不莱梅大学研发的轮椅式服务机器人Rolland,这款机器人是通过操作杆控制的,得益于其可以把语言转换为XML形式的能力,用户可以通过语言扩展这款机器人的地图信息。此外这所大学的自动化研究所同时也开发了可以声控的轮椅式服务机器人FRIEND,如图1-2所示的。84448

Rolland             图1-2 FRIEND            图1-3 MAID

如图1-3所示是德国UIM大学1998年在诺威工业商品博览会上展示的轮椅式服务机器人MAID。该轮椅式服务机器人是乌尔姆大学在一个商业轮椅基础上改造的,曾在人口众多的乌尔姆市中心车站进行了超过36小时的现场实验。实验表明,该轮椅式服务机器人可以自动检测前方有无行人或障碍物并自动避让,当判断出现无法行驶的状况时甚至可以提醒前方的行人让道。针对不同的运行环境,该轮椅式服务机器人应对有两种运行模式——宽区域航行和狭窄区域航行,这大大提高了运行的准确性。鉴于此项目的先进性,德国科学技术部给予其了大量的财政支持,并计划两年后正式推出面世[13]。

如图1-4所示的是日本残疾人国家康复中心开发的轮椅式服务机器人,主要针对的使用者是物理残疾者。有别于其他同类产品,该轮椅式服务机器人在使用者的上方安装了多个视觉传感器,不仅可以实现通过手势控制,甚至可以探测周围360度范围内的物体。在智能系统的控制下,当探测器发现存在障碍物时机器人可以随时停下。得益于无线集成技术,该轮椅式服务机器人也可以把探测到的图像发送到手机上。论文网

日本研制的另一种轮椅式服务机器人同样也具有视觉功能,可以通过检测使用者的脸部的方向获得使用者的意图,把使用者的操作将至最低。实验样机是由一个商业轮椅改造而成的,现在已经投入实验,由一台PC机控制。现在已经实现了通过检测人脸的方向来控制机器人的运动的功能,这只是该项目的第一步。

 日本开发的轮椅式服务机器人  RoboChair           图1-5 香港开发的轮椅式服务机器人

我国对于轮椅式服务机器人的研究起步相对较晚,与国外相比在机构的复杂性和灵活性还有一定的差距,但也取得了很大进展。目前上海交通大学、中科院和香港中文大学等都在发挥自身特色积极研发轮椅式服务机器人,在研究水平上也已接近国外先进水平。

如图1-5所示是香港中文大学研发的的轮椅式服务机器人,该轮椅式服务机器人的特点是具有友好的UI界面,可以简单地进行多种高级控制。如图1-4所示是我国中科院自动化研究所正与英国的Essex大学合作研发的轮椅式服务机器人RoboChair。该轮椅式服务机器人其配备有3G无线通信系统和视觉系统,碰到特殊情况时亲属或护理人员可以对其进行远程操控[16]。

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