一个常见类型的服务机器人是一个人的机器人后,已发现应用程序在多个领域如安全性、监测、和老人监控( 1, 2]。护士后,机器人可以有效地减少护士的工作量和医疗输送系统( 3]。自主移动机器人的设计和开发运输和交通医院供应和提高医院的效率提出了在 4]。护士可能会花30%的时间远离病人参与任务,如抓取各种药物或报告。使用机器人来执行这些任务,从而减少或消除,可以为病人和健康有重大利益输送系统。同样,提出设计一个自治drip-stand病人追随者机器人可以提供更便捷的工具,方便病人流动和支持在他们的运动在医院。

目前,患者需要手动拉滴站来容纳它连同他们的运动模式。病人通常是站在他们一边,确保有足够的松弛鼻饲管。通过研究各种观念更好的病人交互系统的设计,本文提出了一种新颖的机器人系统的设计。系统可以自动按照病人从后面并确保存在一个适当的滴站间距离和患者对于一个给定的容许注入管松弛。在提议的设计中,我们包含了一个标准的,现成的RGB摄像头作为传感器处理单元的一部分。我们把传感器接近地面,以更好地保护患者的隐私通过约束视角。额外的传感方式只使用基于深度传感性能比较研究与计算模型通过RGB相机。医院病人的常规服装是健壮的距离估计具有人工标记的纠正,从而使医院容易部署。

一个自治的总体性能要求滴站后类似于人的机器人。我们设计了目标跟踪和运动计划维护一个容许机器人和目标之间的距离。我们定义和处理各种功能在指定的输入图像的一部分,我们通过机载相机或深度传感器。这些特性可以用来确定物体的位置对传感器坐标系及其相关的速度。例如,在[ 5),一个目标检测器实现基于图像的色彩属性。他们用颜色直方图和均值漂移跟踪找到本地的区域类似于存储模板定义初始框架。在提出的跟踪算法 6)提高了经典均值漂移与spatial-colour特性来定义一个新的相似性度量。Bhattacharyya系数是用来计算相似性前面选择的目标和潜在目标。跟踪对象的使用另一种方法是使用一个RGB-D传感器结合其他传感激光和热传感等形式。RGB-D传感器捕捉RGB图像和单像素深度信息的实时数据流,以协助场景分割和检测( 7]。介绍的人跟踪系统( 8)是基于激光传感器,温度传感器,一个深度传感器结合腿和背心与热传感检测。这里,激光传感器可以本地化blob提取腿的位置移动。同时,RGB-D图像是用来跟踪目标和目标的位置估计和通过背心检测操作任务。

我们组织了摘要如下。部分 2礼物我们利用的视觉跟踪方法的基础知识。 第三节概述了提高轨迹控制器drip-stand病人追随者机器人。部分 4提出了一种基于摄像头的详细实验评价和比较病人追随者机器人,最后一节 5提出了一些结论。

跟踪病人通过从船上获得处理视频图像RGB相机。我们也探讨其他传感模式,如深度传感、和我们相比结果跟踪信息通过RGB相机。主要是,我们专注于利用图像通过这些标准RGB相机。这些相机的小尺寸和低成本允许轻松集成的最终设计drip-stand病人追随者机器人。这些相机的位置也基本在保护病人的隐私。我们还发现,视频图像的处理面临着进一步的挑战与存在的统一颜色分布在医院环境。周围的背景和前景图像包含病人穿着医院有统一的颜色分布。图 1显示了典型的医院环境的例子。

前面强调的一些关键部件被用作图像处理的一部分病人定位。本节介绍了机器人导航算法后病人的检测位置信息标记。

让代表的位置信息对机器人被定义为标志 P x , P y , P z (为了方便起见,这个坐标系定义在图像平面上的相机)。在这里, P x , P y 估计位置的图像缓冲区及其分段标记 z协调是通过针孔相机模型。图 10显示了一个示例的跟踪信息,我们获得了一个病人戴着脚乐队。

提出了机器人的轨迹控制,标志的形象维持当前帧的中心。在任何连续帧,角度偏差 θ在线性距离机器人∆和改变 D可以计算(图 10 (b))。然后我们这些增量的变化映射到车轮的角速度。

梯形速度剖面是一个实际的概要,大多数工业类型的机器人应用程序利用( 11- - - - - - 13]。这个概要文件可以分为三个部分对应于加速度,速度恒定,减速阶段。为了达到所需的位置,起初机器人正在加速,然后仍然保持在一个恒定的速度,最后减慢对增量的目标。例如,配置文件下的面积是机器人的总位移,这是有关线性偏差定义为当前位置的标记。这个概要文件的一个关键的优点是我们可以调整它的drip-stand病人追随者机器人。例如,我们可以调整它光滑的加速和减速阶段避免引爆滴站(图的行动 11)。

我们提出一个设计一个机器人的控制器来确定机器人时遵循线性平移或旋转动作。一般来说,对于一个给定的定义梯形剖面和增量的变化运动的病人,控制器是在加速或减速阶段的轨迹没有达到恒定速度阶段。缓解这个问题,我们提出了一个修正的线性和角运动轨迹剖面机器人(图 12)。例如,定义为平移速度剖面 (3) v = v 马克斯 , z ≥ d + e 1 , v 最小值 + v 马克斯 − v 最小值 e 1 − e 0 z − e 0 + d , d + e 0 ≤ z < d + e 1 , 0 , d − e 0 < z < d + e 0 , − v 最小值 + v 马克斯 − v 最小值 e 1 − e 0 z − d − e 0 , d − e 1 < z ≤ d − e 0 , − v 马克斯 , z ≤ d − e 1 , 在哪里 d是病人的预期增量距离对机器人(图 10 (b))。类似的描述可以为角速度概要文件定义如图 12 (b)。例如,在概要的描述在我们的研究中, x是所需的水平位移的标记图像帧,和320年确定为偏置值基于相机的属性和中央像素位置。

我们进行了一系列的实验在实验室环境中检查概念在本文提出的证据。环境布局包括三个连接走廊,受试者可以走的地方。模拟一个典型的环境中,我们把标准的家具。我们使用一个主题,即。,no additional subject was visible in the field of view. The experimental setup consists of a mobile platform equipped with an RGB camera and a depth sensor. Both the camera and the depth sensors are mounted on the robot closer to the ground level. There is also a camera placed in the experimental environment overlooking and recording the experiments. We recorded an external video to show the overall movements of the robot and the patient in the monitoring area. We used a depth sensor as an axillary sensing modality to compare and verify the distance computed through an RGB sensor, in the absence of any ground truth. We connected the robot to a wireless network through a central server. The central server is in the laboratory environment, which minimizes any delay in communication. We transmitted onboard information from the RGB camera and the depth sensors from the robot to the local host computer. We computed the required patient localization, and the desired robot movements based on the trajectory profiles are transmitted back to the robot.

我们进行了三组实验,我们在下一节中描述的主题穿着(a)掉看不到医院;(b)医院的裤子;(c)医院袜子;和(d)医院长袍。由于医院病人穿袜子的结果类似于第一种情况,我们这里不会显示相关的实验结果。受试者在实验中首次介入前的机器人启动跟踪。病人在行动之前所描述的机器人是通过图像处理和轨迹控制配置文件。在图中定义的最大和最小值 12手动修改基于病人的预期速度。

提出了一种设计drip-stand病人后机器人。设计由一个移动平台与支撑杆连接,静脉注射的药物。我们集成一个标准RGB相机靠近地板在我们的设计水平。我们可以进一步保护病人的隐私由于受限的视野和滴站的距离。跟踪信息是通过视觉处理的人工标记放在医院的衣服。各种设计的位置在各种类型的医院服装,和性能的drip-stand病人后机器人实验评估。为了避免drip-stand病人追随者的引爆行动机器人,我们提出了一个移动平台修改轨迹剖面。此增强功能限制速度命令和相关的加速和减速的最大大小。

提出了新颖的设计允许机器人跟随病人从后面。机器人总是保持病人指定的距离,这被定义为允许引入的休闲裤静脉药物管。我们还可以修改设计允许机器人遵循病人从侧面。其他研究人员提出类似的设计目标。(例如,设计 14]表明机器人后,病人只需拉动绳索连接到机器人。提出我们所知,我们的设计是独一无二的,我们可以进一步加强探索其广泛接受。