在整個教學(xué)和科研過程中，為了實現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更多的功能和應(yīng)用，充分利用TRIZ理論創(chuàng)新方法，在教學(xué)中設(shè)計了創(chuàng)新設(shè)計方案。
(一)基于分割原理的改進(jìn)
分割 原理是使對象可組合的一部分。在一個完整的系統(tǒng)中，當(dāng)一個部分出現(xiàn)問題時，需要將整個系統(tǒng)分割分成幾個部分，提取有害或有益的部分。為了使醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和功能框架更加完善，分割由控制器最小系統(tǒng)、電源電路系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、模擬舵機(jī)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和穩(wěn)壓系統(tǒng)組成。系統(tǒng)模塊分割如圖3所示。
同樣，當(dāng)模塊的某個部分出現(xiàn)問題時，需要單獨進(jìn)行分析，充分發(fā)揮功能。在設(shè)計過程中，相機(jī)手勢識別會出現(xiàn)錯誤，輸出骨架圖也會出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致問題不穩(wěn)定，解決問題時需要單獨提取。
(二)基于局部特性原理的改進(jìn)
局部特性原理是將物體或外部環(huán)境的同質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為異質(zhì)結(jié)構(gòu)。在方案的設(shè)計中，系統(tǒng)的所有模塊都可以充分展示自己的功能，有些需要單獨處理。手勢識別是該方案考慮的關(guān)鍵部分。如果手勢識別出現(xiàn)問題，機(jī)器人會做出錯誤的判斷，最終做出錯誤的路徑運動，從而導(dǎo)致機(jī)器人的人機(jī)交互出現(xiàn)問題，進(jìn)而導(dǎo)致決策動作與醫(yī)患目的產(chǎn)生差異。
因此，基于TRIZ理論的“局部特性 原理”創(chuàng)新方法，Kinect體感設(shè)備這一采用全新空間定位技術(shù)的3D體感相機(jī)，可以實時捕捉用戶的動作，配合實時動態(tài)捕捉、圖像識別等功能實現(xiàn)輸入功能，擺脫傳統(tǒng)輸入設(shè)備的束縛，最終完善系統(tǒng)，提高穩(wěn)定性。
(三)基于動態(tài)性原理的改進(jìn)
動態(tài)性 原理是使物體或其環(huán)境自動調(diào)整，以達(dá)到在每個運動階段的最佳表現(xiàn)。為了增加醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人操作過程的便利性，通過轉(zhuǎn)向器控制靠背和抬腿部分的狀態(tài)，設(shè)計了輪椅和病床之間的自動轉(zhuǎn)換裝置，只需簡單的手勢指令即可自由轉(zhuǎn)換。為了顯示明顯的實驗效果，在狀態(tài)切換中沒有加入躍遷過程。當(dāng)輪椅收到指令時，輪椅的靠背和腿支撐板在轉(zhuǎn)向器的驅(qū)動下直接翻轉(zhuǎn)。實現(xiàn)了整個裝置運行的平穩(wěn)性，提高了自動化程度。機(jī)器人模式和病床模式之間的切換過程如圖4所示。
