基于TRIZ理论的服务机器人改进研究

本文将TRIZ理论引入教学，为医疗服务机器人的创新设计提供了新的思路。该作品获得中国机器人大赛医学创新组冠军，验证了相应技术方案的可行性。

在整个教学和科研过程中，为了实现医疗服务机器人更多的功能和应用，充分利用TRIZ理论创新方法，在教学中设计了创新设计方案。

(一)基于分割原理的改进

分割 原理是使对象可组合的一部分。在一个完整的系统中，当一个部分出现问题时，需要将整个系统分割分成几个部分，提取有害或有益的部分。为了使医疗服务机器人的结构和功能框架更加完善，分割由控制器最小系统、电源电路系统、电机系统、模拟舵机系统、驱动系统和稳压系统组成。系统模块分割如图3所示。

同样，当模块的某个部分出现问题时，需要单独进行分析，充分发挥功能。在设计过程中，相机手势识别会出现错误，输出骨架图也会出现错误，导致问题不稳定，解决问题时需要单独提取。

(二)基于局部特性原理的改进

局部特性原理是将物体或外部环境的同质结构转化为异质结构。在方案的设计中，系统的所有模块都可以充分展示自己的功能，有些需要单独处理。手势识别是该方案考虑的关键部分。如果手势识别出现问题，机器人会做出错误的判断，最终做出错误的路径运动，从而导致机器人的人机交互出现问题，进而导致决策动作与医患目的产生差异。

因此，基于TRIZ理论的“局部特性 原理”创新方法，Kinect体感设备这一采用全新空间定位技术的3D体感相机，可以实时捕捉用户的动作，配合实时动态捕捉、图像识别等功能实现输入功能，摆脱传统输入设备的束缚，最终完善系统，提高稳定性。

(三)基于动态性原理的改进

动态性 原理是使物体或其环境自动调整，以达到在每个运动阶段的最佳表现。为了增加医疗服务机器人操作过程的便利性，通过转向器控制靠背和抬腿部分的状态，设计了轮椅和病床之间的自动转换装置，只需简单的手势指令即可自由转换。为了显示明显的实验效果，在状态切换中没有加入跃迁过程。当轮椅收到指令时，轮椅的靠背和腿支撑板在转向器的驱动下直接翻转。实现了整个装置运行的平稳性，提高了自动化程度。机器人模式和病床模式之间的切换过程如图4所示。