一、項目概述

1.1 引言

隨著計算機和單片機的發展，自動化控制正在不斷地更新和進步，越來越多越來越先進的機器人相繼問世，陪護機器人的出現也就成為必然。

1.2 項目背景/選題動機

隨著計算機和單片機的發展，自動化控制正在不斷地更新和進步，越來越多越來越先進的機器人相繼問世。隨著社會和時代的發展，醫療護理的費用會不斷增長，因此可以設想設計一種陪護機器人來陪護病人，臥床病人在無人陪護，要取某種東西的時候，需要機器人的幫助。

二、需求分析

2.1 功能要求

在履帶車機器人的基礎上，添加一組升降架，在升降加上安裝一組手臂，可以實現取放水杯、物品等，在視頻采集系統的幫助下，病人可以通過無線控制器驅動陪護機器人到達指定位置，然后控制升降器電動機使升降架升起到需要的高度，再調整好方位，驅動手臂抓取所要取的水杯或其他物品。使臥床的病人在無人陪護的情況下也可以自己取到所需要的的物品。

2.2 性能要求

在驅動機器人時速度、方向都要控制好，本體要具有很好的穩固性，升降架在升降過程中應該協調流暢，在取放物品時，要做到準確到位，另外還需要抓緊抓牢。

三、方案設計

3.1 系統功能實現原理

系統硬件結構框圖

原理：

陪護機器人主要由四部分組成：1、履帶車2、升降架3、機械手臂4、攝像頭

履帶車由電機、驅動輪、承重輪、履帶和車架組裝而成，在車架上裝有電源、電路板、無線接收器，在車體上部有一組（兩排）滑槽。陪護機器人的移動是由履帶車的移動來實現的，履帶車可以實現前進、后退、轉向，使陪護機器人移動到所需要的位置。

升降架是由多組平行四邊形的不銹鋼板鉸接而成，下部一端鉸接在車體滑槽一端，另一端則設置為可以在滑槽中滑動并且與電機相連，在電機的驅動下可以實現在滑槽中來回滑動，從而使升降架升起或降低，使陪護機器人可以取到不同高度的物體，放在不同的高度位置。

機械手臂實現取放物品，兩組手臂可以實現同方向轉動，調節方位，亦可以相向或反向轉動，取放物品。

攝像頭采集視頻信息，采集到的信息發射到電腦接收器上，由電腦顯示視頻信息，操作者根據視頻信息來操縱陪護機器人。

3.2 硬件平臺選用及資源配置

1、EVK1100 控制器2、電源系統3、電機驅動系4、履帶車本體5、升降系統

6、無線通信系統系統7、視頻采集系統

EVK1100 控制器

EVK1100 控制器是陪護機器人本體的控制中心，在接收來自無限控制器的信號后，指示各個電機作出相應。

二、電源系統

電源系統主要由兩塊電池組成：一塊為12V的動力電源，這塊電池主要給各個電機提供動力，包括履帶車電動機、升降架電動機、機械手臂電動機、攝像頭電動機，還要給攝像頭提供動力；另一塊為5V電池，主要為單片機提供動力。

三、電機驅動系統

電機驅動系統是整體的動力系統，其中包括履帶車電機、升降架電機、機械手臂電機、攝像頭轉動電機。

履帶車本體

履帶車本體由電機、驅動輪、承重輪、履帶和車架組裝而成，在車架上裝有電源、電路板、無線接收器，在車體上部有一組（兩排）滑槽。陪護機器人的移動是由履帶車的移動來實現的，履帶車可以實現前進、后退、轉向，使陪護機器人移動到所需要的位置。

五、升降系統

升降系統主要由升降架、升降電機、滑槽組成，升降架是由多組平行四邊形的不銹鋼板鉸接而成，下部一端鉸接在車體滑槽一端，另一端則設置為可以在滑槽中滑動并且與電機相連，在電機的驅動下可以實現在滑槽中來回滑動，從而使升降架升起或降低，使陪護機器人可以取到不同高度的物體，放在不同的高度位置。

六、無線通信系統系統

無線通信系統系統主要由陪護機器人本體上的無線信號發射器和電腦無線信號接收器組成。主要功能是幫助電腦完成對陪護機器人的控制，實現信息反饋。

七、視頻采集系統

視頻采集系統主要由攝像頭、攝像頭轉動電機、電池等組成，視頻采集系統將采集到的信息發射到電腦接收器上，由電腦顯示視頻信息，操作者根據視頻信息來操縱陪護機器人。

3.3系統軟件架構

3.4 系統軟件流程

程序運行流程圖

在視頻采集系統的幫助下，病人可以通過無線控制器驅動陪護機器人到達指定位置，然后控制升降器電動機使升降架升起到需要的高度，再調整好方位，驅動手臂抓取所要取的水杯或其他物品,然后操縱陪護機器人返回，使臥床的病人在無人陪護的情況下也可以自己取到所需要的的物品。

3.5 系統預計實現結果

在視頻采集系統的幫助下，病人可以通過無線控制器驅動陪護機器人到達指定位置，然后控制升降器電動機使升降架升起到需要的高度，再調整好方位，驅動手臂抓取所要取的水杯或其他物品,然后操縱陪護機器人返回，使臥床的病人在無人陪護的情況下也可以自己取到所需要的的物品。

另外，制造陪護機器人的成本較低，性價比高，還節省了人力。如果陪護機器人能夠批量生產，將為社會帶來很大的收益