基于SLAM技术的医疗服务机器人.pdf
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2023-03-10
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基于 SLAM 技术的医疗服务机器人
随着机器人技术的不断发展，机器人正在进入国民生活的医疗领域，医疗服
务机器人正成为机器人技术推广的新领域。本研究从 SLAM 技术的发展现状入
手，描述了基于此技术的医疗服务机器人五大性能，地图构建、路径规划、实时
定位、自动回充、语音控制，分析了复杂环境下的 SLAM 算法优化，提出一种
基于 SLAM 技术的医疗服务机器人的设计与实现。鉴于具有成本相对较低，对
传感器性能要求低，算法整体运算压力小，具有广阔的应用前景。
标签：医疗；服务机器人；SLAM
Abstract： With the continuous development of robot technology， robot is
entering the medical field of national life ， medical service robot is becoming a new
field of robot technology promotion. Starting with the development of slam
technology， this paper describes the five performances of medical service robot
based on SLAM technology，including map construction，path planning， real-time
positioning， automatic refilling and voice control， and analyzes the optimization of
SLAM algorithm in complex environment. This paper presents the design and
implementation of a medical service robot based on SLAM technology. In view of the
relatively low cost， low demand for sensor performance and low computational
pressure of the algorithm as a whole， it has a broad application prospect.
Keywords： medical treatment； service robot； SLAM
前言
随着市场需求的不断走高，机器人应用越来越广泛，尤其在医疗服务业方面，
机器人学的一个重要分支是移动机器人。预计 2020 年，服务类机器人年销售收
入有望超过 300 亿元，市场定位和产业升级的需求让导航定位成为刻不容缓的任
务[1]。机器人技术是融合了机械，电子，传感器，计算机，人工智能等许多科
学知识，涉及到当今许多前沿领域技术[2，3]。移动机器人从实验室走向应用，
需要稳定的运动系统，可靠的导航系统，精确的感知能力和安全性。移动机器人
能够在各种复杂的环境下进行自主定位和导航是完成任务的前提，室内定位技术
相对于传统的室外定位技术有其特殊性。主要表现在 GPS 信号变弱、障碍物多、
干扰源多、多层建筑中的定位及未知环境定位。室内定位技术是基于对室内环境
了解的基础上，减少对环境依赖的室内定位是亟需解决的难题。
在机器人领域中，不依赖 GPS 定位技术具有广阔的应用前景。自主定位基
于惯性单元的航迹推算，利用惯导或里程计，对自身位置进行递归推算。导致航
位推算法只适于短时短距的位姿估计，而对于大范围的定位常利用传感器对环境
进行观测，通过环境地图匹配，可实现精确定位。如果把机器人位姿看作系统状
态，可以用贝叶斯滤波对其位姿进行估计。鉴于里程计和惯导系统误差累积效应，
需用其他方法进行定位修正，对远距离精确导航定位不适用。随着科技发展和现
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