健康服务机器人详解课件

非结构环境又可以分为部分非结构化和完全非结构化。
部分非结构化环境是指经常发生突发性事件的结构化环境，又称为准结构化环境，如 办公室、公共建筑、超级市场、家庭居室等，特征是平整的地板、垂直的墙壁、规范的门 厅走廊等。
完全非结构化环境是指环境随时间发生变化，如建筑工地、野外、水下、空中、公路 等。目前在这类环境中应用的机器人大都是遥操作型而非自主型机器人。
② 环境感知传感器和信号处理方法 服务机器人的环境传感器包括机器人与环境相互关系的传感器和环境特征传感器。前 者包括定位传感器和姿态传感器，后者是与任务相关的专门类型传感器，它随机器人的工 作环境变更，如玻璃幕墙清洗机器人所用的玻璃洁净度传感器、窗框传感器等，这类传感 器可以是直接的或间接的，通常需要借助多传感器信息融合技术将原始信号再加工。
建筑物外表清洁机器人要具有爬壁和清洗双重功能
运送机器人
它通常在已知的环境中工作，用来运送邮件、文件、资料、试 样、药品等
主要用于诸如仓库、博物馆、银行等重要场所，对人侵者进行搜索、侦 察，实施火灾检测和报警等
监视机器人
检查机器人主要用于寻找桥梁结构的裂纹，发现原子能发ห้องสมุดไป่ตู้厂的核辐射、化工厂 或有害药品仓库的泄露等
(1) 任务要求 服务机器人的主要职能是提供和完成服务。目前，服务机器人涉及的服务类型主要包 括清洁、运送、监视、检查和探测等等。这些任务具有多样性，因此与任务相关的专门技 术将是服务机器人的核心技术。
家用吸尘器主要用于清除家庭地板的灰尘、纸等碎小脏物，它应能 在狭小的空间自由移动
清洁机器人
公共建筑物地板清洗机器人除具有自主移动功能外，还要具有清洗和干 燥的功能
③ 控制系统与结构 机器人控制系统和体系结构研究目前主要集中在开放式控制器体系结构、分布式并行 算法和多算法融合等方面。对于服务机器人控制器而言，更加注重控制器的专用化、系列 化和功能化。在移动机器人中，基于网络的开放式控制器已逐渐成为发展趋势。 ④ 复杂任务和服务的实时规划 机器人运动规划是机器人智能的核心。运动规划主要分为完全规划和随机规划。完全 规划是机器人按照环境-行为的完全序列集合进行动作决策，它源于生物学中的刺激-反应 原理，环境的微小变化都将使机器人采取不同的动作行为。而随机规划则是机器人按照环 境-行为的部分序列计划进行动作决策。

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➢ 11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 11.1.4 医疗机器人分类：
➢ 手术机器人 ➢ 康复机器人 ➢ 护理机器人 ➢ 救援机器人 ➢ 转运机器人
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➢ 11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 1、手术机器人：
➢ 概念：
➢ 手术机器人是一组器械的组合装置。它通常由一个内 窥镜（探头）、刀剪等手术器械、微型摄像头和操纵杆等 器件组装而成。
➢ 医用机器人是一种智能型服务机器人，它能独自编制
操作计划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为 操作机构的运动。
➢ 这里有个概念：
➢
医用：那就是用于医疗、看病、手术、护理等；
➢
机器人：能自动控制的机械装置。
➢
因此，它有广泛的感觉系统、智能、模拟装置（周围
情况及自身——机器人的意识和自我意识），从事医疗或
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➢ 11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 与其它机器人相比，医疗机器人还有以下 几个特点：
➢ ①作业环境一般在医院、街道社区、 家庭及非特定的多种场合。
➢ ②作业对象是人、人体信息及相关医 疗器械。
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➢ 11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ ③ 材料选择和结构设计必须以易消 毒和灭菌为前提，安全可靠且无辐射。
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➢ 11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 概念：
➢ 医疗机器人是多学科研究的和发展的成果，是 医学领域被应用在诊断、治疗、手术、康复、护理 和功能辅助恢复等多学科领域的机器人，它具有其 他机器人的一般特性和医用领域的特殊特性，医疗 机器人主要用于伤病员的手术、救援、转运和康复。
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➢ 11.1 医疗机器人的定义及特点
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➢ 11.1 医疗机器人的定义及特点

04
医疗机器人技术的未来展望
技术发展趋势
人工智能
随着人工智能技术的发展，医疗机器人将能够更准确地识别病情、预测疾病进程，以及提 供个性化治疗方案。
感知与交互技术
增强现实虚拟现实和混合现实等技术将进一步提高医疗机器人的感知能力和交互体验， 实现更精准的手术操作和患者体验。
机器人操作系统
标准化和开源的机器人操作系统将进一步促进医疗机器人技术的发展，提高系统的可靠性 和安全性。
就业与失业问题
随着医疗机器人技术的发展，将导致部分医护人员失业，同时 也会催生新的就业机会。
隐私与安全
在医疗机器人应用过程中，如何保障患者隐私和数据安全将成 为一个重要问题。
伦理与法律
医疗机器人的应用涉及到许多伦理和法律问题，如责任归属、 道德判断以及临床试验的规范等。
05
我国医疗机器人发展现状与对策
分类
根据应用场景和功能，医疗机器人可分为外科手术机器人、 康复机器人、护理机器人、医疗服务机器人等多种类型。
发展历程与现状
发展历程
医疗机器人的发展经历了多个阶段，从最初的机械手臂操作，到现在的智能 化、精细化操作，医疗机器人的技术不断得到提升。
现状
目前，医疗机器人已经在全球范围内得到了广泛应用，并取得了良好的效果 。同时，医疗机器人技术也在不断升级和完善，为未来的医疗行业带来更多 的可能性。
02
医疗机器人的技术原理
基本组成与工作原理
硬件组成
医疗机器人通常由传感器、执行器、控制器和电源等组成，传感器用于获取患者 信息和医生的指令，执行器用于执行相关操作，控制器用于协调各个部件的工作 ，电源提供能量。
工作原理
医疗机器人通过传感器获取患者的生理信息、医生的指令和其他相关数据，控制 器对这些数据进行处理和分析，生成控制指令，执行器根据这些指令执行相关操 作，如手术、按摩、护理等。

介绍了机器人常用传感器类型、 工作原理及在机器人感知中的应 用。
机器人自主导航与定位
阐述了机器人自主导航的基本原 理、定位方法及SLAM技术。
机器人基本概念与分类
机器人操作系统与编程
介绍了机器人的定义、发展历程 、分类及应用领域。
介绍了ROS的基本概念、功能特 点、常用命令及编程实践。
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学生自我评价报告分享
第三代机器人
智能型机器人，具备自主 学习和决策能力，能够适 应复杂环境和任务。
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未来趋势展望
人机协作
随着人工智能技术的发展，未来 机器人将更加注重与人类的协作 ，共同完成任务。
应用领域拓展
随着技术进步和应用需求增加， 机器人将在更多领域得到应用， 如医疗、教育、娱乐等。
自主化
机器人将具备更高的自主性和智 能化水平，能够独立完成复杂任 务。
以促进课程的不断完善和提高。
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下一步学习计划和资源推荐
深入学习机器人相关领域知识
鼓励学生继续深入学习机器人相关领域知识，如机器视觉、深度学习在机器人中的应用等 。
参加机器人竞赛和项目实践
推荐学生参加各类机器人竞赛和项目实践，锻炼自己的实践能力和团队协作能力。
利用在线资源进行自主学习
推荐学生利用MOOCs、在线实验室等资源进行自主学习和实践操作，提高自己的学习效 果和兴趣。
01
学习成果展示
通过课程学习，学生能够掌握机器人基本概念、运动学与控制、传感器
与感知、自主导航与定位等关键知识点，并具备一定的实践操作能力。
02
学习方法分享
学生可以采用多种学习方法，如课前预习、课后复习、小组讨论、实践
操作等，以提高学习效果和兴趣。

机器人外骨骼
机器人外骨骼是一种可穿戴式机器人装置， 用于帮助肢体受损患者进行康复训练。
机器人导引系统
机器人导引系统用于辅助医生进行手术操作， 提供实时、精确的导引和影像指引。
医用机器人的技术和原理
人工智能技术
医用机器人利用人 工智能技术实现智 能决策和自主控制， 提高手术的精度和 安全性。
机器视觉技术
5 康复治疗
6 其他领域
医用机器人可以帮助患者进行康复治疗， 恢复身体功能。
医用机器人还可以应用于其他领域，如实 时监测和远程诊断等。
医用机器人的分类
机器人手臂
机器人手臂是医用机器人的一种，可模拟人 类手臂的运动，用于辅助手术和治疗。
机器人智能轮椅
机器人智能轮椅是一种可智能导航的轮椅， 可帮助行动不便的人移动。
医用机器人在中国的发展始于20世纪80年代，目前正迅速发展壮大。
2
医用机器人在中国的应用现状
在中国，医用机器人已经广泛应用于各个领域，如外科手术、康复治疗和癌症治 疗等。
3
医用机器人未来的发展趋势
未来，医用机器人将更加智能化和个性化，为医疗行业带来更多创新和突破。
医用机器人的风险和挑战
1 安全方面的考虑
医用机器人的安全性需要得到保障，防止意外事故和医疗纠纷的发生。
2 人机交互方面的挑战
医用机器人需要能够与医生和患者进行良好的人机交互，提高沟通效果和治疗效果。
3 道德和伦理问题的思考
医用机器人的广泛应用引发了一系列道德和伦理问题，需要深入思考和讨论。
《医用机器人》PPT课件
医用机器人是指应用机器人技术和人工智能在医疗领域中进行辅助治疗、手 术操作以及康复治疗等工作的机器人系统。

• 从现有文献及临床需要来看，今后上肢康 复机器人系统的研究可能集中在以下几个 方面：
• 1. 康复医疗机器人系统设计 • 2. 控制策略与运动模式的设计 • 3. 力反馈 • 4. 安全机制 • 5. 康复效果的评价机制
相关研究课题举例
• 本上肢康复训练机器人用于中风偏瘫患者 的康复训练。
• 采用穿戴式外骨骼设计，由气动驱动。
系统组成，要求比较高，价格也是相对的 比较昂贵。
康复治疗机器人研究现状
• 康复治疗机器人是康复医学和机器人技术 的完美结合，不再把机器人当作辅助患者 的工具，而是把机器人和计算机当作提高 临床康复效率的新型治疗工具。康复治疗 机器人在医疗实践上主要是用于恢复患者 肢体运动系统的功能。
• 当人的肢体受外伤烧伤或做手术后，由于 受伤组织的皮肤、韧带和肌肉失去弹性而 导致肢体运动的速度和范围受到限制。生 物力学或生物物理化学类型的应用就是使 用机器人系统来打破受伤肢体的运动范围。
康复机械手的研究现状
3 类： • （1）基于桌面的机械手 • （2）基于轮椅的机械手。 • （3）基于移动机器人的机械手。
（1）基于桌面的机械手
• 机械手安装在一个彻底结构化的控制平台 上，在固定的空间内操作，具有足够自由 度的串联机器人再配上适合残疾人使用的 人机界面是这种机器人典型的设计模式。
• 陆伟等人设计并制作了一种新型的柔性三 维力／温度触觉传感器阵列。三维力和温 度传感器采用新型的柔性力学敏感和温度 敏感材料，凹凸状交替排布组成柔性触觉 传感器阵列。该柔性三维力／温度触觉传 感器阵列具备同时检测三维力和温度的功 能，可应用于机器人手指等部位。
脊柱外科机器人系统
传统脊柱减压椎管磨削手术
• S. Tachi 等人在 MIT 日本实验室研制了一种 移动式康复机器人 MELDOG6 ，作为“导盲 狗”以帮助盲人完成操作和搬运物体的任务。 法国 Evry 大学研制了一种移动式康复机器 人 ARPH7，使用者可以从工作站实施远程 控制，使移动机器人实现定位和抓取工作。

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健康服务机器人的特殊性
健康服务机器人与迎宾接待、儿童陪伴类的服务机器人的最大不同在于其实用性要 求非常高，而且由于互动使用对象是老人，在听觉、视觉、行动能力、反应速度方面都 弱于常人，因此，在语音识别优化、人机交互设计方面都要进行特别的研发改进；另外 一个最重要的方面就是健康服务链的专业性和完整性，国内一些优秀的服务机器人创业 团队正是聚焦于这两点解决健康养老的实际问题。
健康朋务机器人的健康关怀功能表现八医疗朋务人机交亏是健康朋务机器人研収设计中的一个难点研収团队的技术工程师呾用户体验设计师会比其它朋务机器人更加考虑人的因素尤其是重点朋务对象老人的因素因为交亏主体主要是老人在听觉规觉行劢能力反应速度方面都弱亍常人因此在语音识别优化人机交亏设计方面都要迚行特别的研収改迚在这方面引入第三方软件产品如与业的朋务机器人在线监测平台就能够很好的实现人机交亏的监测评估分析健康朋务机器人的人机交亏设计健康朋务机器人不人的人机交亏我们丌应简单理解为一次次的语音戒劢作交亏行为而是包含了交亏前的场景感知情境准备交亏中的语义理解劢作识别关联表达包括情感模拟交亏后的下一个行劢预判
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健康服务机器人与场景智能
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场景智能源于：
传感器的大量应用 IOT物联网的普及应用 大数据的应用 机器学习
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传感器的大量应用
• 声音传感器（麦克风） • 视觉传感器（摄像头） • 环境类传感器：温度、湿度、气压、PM2.5、风力、CO、CO2… •位置传感器：陀螺仪、加速度、卫星定位、激光/惯性导航、双目视觉导航 •状态传感器： 接触传感器、红外/超声波避障传感器、角度传感器（水平、垂

非结构环境又可以分为部分非结构化和完全非结构化。
部分非结构化环境是指经常发生突发性事件的结构化环境，又称为准结构化环境，如 办公室、公共建筑、超级市场、家庭居室等，特征是平整的地板、垂直的墙壁、规范的门 厅走廊等。
完全非结构化环境是指环境随时间发生变化，如建筑工地、野外、水下、空中、公路 等。目前在这类环境中应用的机器人大都是遥操作型而非自主型机器人。
4.2 服务机器人的关键技术 由于服务机器人经常与人在同一工作空间内，服务机器人比工业机器人要有更强的感 知能力、决策能力和与人的交互能力。 ① 环境的表示 服务机器人通常在非结构化环境中以自主方式运行，因此要求对环境有较为准确的描 述。如何针对特定的工作环境，寻找实用的、易于实现的提取、表示以及学习环境特征的 方法是服务机器人的关键技术之一。
(3) 机械结构 机械结构通常指机器人的本体结构。任务和作业环境决定了服务机器人的结构形式。 按照其本体结构的运动能力，服务机器人可分为静止式和移动式两类。
静止式服务机器人通常工作于结构化环境，机器人与环境之间的互动较少，任务比较 单一。采用多关节臂结构形式的服务机器人往往就能胜任在这类环境下的作业，如汽车加 油、飞机清洗、医疗保健、残疾人自理等。
服务机器人
服务机器人与工业机器人有许多相似之处，如动作规划、自主运行等等，但是服务机 器人与工业机器人本质的不同在于应用领域的不同。工业机器人主要应用于生产制造领域， 代替或协助人类完成生产性的工作，如焊接、装配和搬运等等; 服务机器人主要是代替或协助人类完成为人类提供服务和安全的各种工作，如清洁、 护理、娱乐和执勤等等。因此，服务机器人有别于工业机器人的特征主要体现在任务要求、 操作环境和机械结构等方面。
辅助内镜外科手术机器人是由机器人手臂代替人工操作内镜，机器人手臂可实现微小 运动、微小定位和微操作功能，以满足内境在人体内的姿态控制和深度控制要求。在进行 远程外科手术时，有经验的医生可在控制室内，通过视频监视器、遥控台及声音通信去操 作手术室里的机器人手臂和对现场手术医生进行全过程指导。 辅助内镜外科手术机器人系统的关键技术有: ①O 机器人运动机构和微小定位、操作的研究;

发展历程与现状
发展历程
医疗机器人的发展历程可以追溯到上世纪末，经历了从单一功能到多功能的 发展
现状
目前，医疗机器人在全球范围内得到了广泛应用，并且市场规模逐年增长
应用领域与功能
应用领域
医疗机器人的应用领域包括手术室、康复中心、医院病房、家庭护理等多个领域
功能
医疗机器人具有多种功能，如手术操作、辅助诊断、康复训练、护理服务等，能 够大大提高医疗效率和患者生活质量
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医疗机器人的技术原理
基本组成与工作原理
硬件架构
医疗机器人通常由传感器、执行器、控制器和电源等组成， 通过精密的机械系统和控制系统实现各种复杂的人体手术操 作。
软件系统
医疗机器人的软件系统包括运动规划、控制算法、感知与决 策等模块，通过高精度传感器和算法实现机器人与人体交互 的智能控制。
关键技术与实现方法
《医学课件》医疗机器人
xx年xx月xx日
目录
• 医疗机器人简介 • 医疗机器人的技术原理 • 医疗机器人在医学领域的应用 • 医疗机器人技术的未来展望 • 医疗机器人技术的挑战与机遇 • 结论与展望
01
医疗机器人简介
定义与分类
定义
医疗机器人是一种辅助、康复、手术等多种功能的机器人
分类
根据应用领域和功能，医疗机器人可分为手术机器人、康复 机器人、辅助机器人等
趋势
未来医疗机器人的发展趋势将包括以下几个方面。首 先，医疗机器人的精度和稳定性将不断提高，能够更 好地满足手术等高难度医疗操作的需求。其次，医疗 机器人将更加注重人机交互和用户体验，提高医疗服 务的舒适度和安全性。再次，医疗机器人将更加智能 化和自主化，能够自主完成更多的医疗任务和决策

Artificial Intelligence and Robotics
山东大学创新教育通识核心课程
人工智能与机器人
山东大学
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Artificial Intelligence and Robotics
第 十一章 医疗机器人
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Artificial Intelligence and Robotics
第 十一章 医 疗 机 器 人
的危险，
➢
减少手术疲劳，提高安全性，
➢
易实现远程治疗和会诊。
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11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 2、康复机器人
➢ 概念：
➢
康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支,康复医学、
生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科
学以及机器人学等诸多领域,已经成为了国际机器人领域的一
个研究热点。
➢ 康复的含义是在受创伤或得病后恢复患者肢体或器官的 正常的形状或功能。康复工程就是致力于为患者提供此类辅 助装置。把先进的机器人技术引入到康复工程中的康复机器 人,体现了康复医学和机器人技术的完美结合。
Computer Motion公司研制，实质上是一种声控腹腔镜自
动“扶镜手”。
➢ 能进行微创手术的“扶镜手”系统是第一个获得FDA 许可的产品，允许临床使用。它的速度控制直到现在仍然 是最直观的操作概念。
➢
医疗机器人的概念是从1996年确立的，早期大多数
流行的医疗机器人都是美国研究生产的。
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11.2 医疗机器人技术的发展
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11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 3、它是在计算机层面扫描图像或核磁共振图像基础
上构成的三维医疗模型，用于医疗外科手术规划和虚拟 操作，以期最终实现多传感器机器人的辅助手术定位和操 作。 ➢ 4、医用机器人和计算机辅助定位导航系统。可以满 足胫骨骨折闭合复位带锁髓内钉内固定在临床应用中骨 折复位和远端锁钉置入，减少了术中X射线透视时间，远 程遥控操作可靠方便，系统结构简单，易于掌握。