病房巡视机器人系统综合管理平台的设计与实现

论文摘要

智能空间是集信息化、智能化、理解和决策控制为一体的复杂系统。将智能空间与服务机器人相结合,提高了机器人全面的感知环境和执行任务的能力。本文以山东大学第二医院住院区为应用环境,建立基于智能空间技术的病房巡视机器人系统综合管理平台,实现在医院环境下护士通过该平台控制巡视机器人完成病房巡视。本文主要开展了如下工作。针对医院智能空间数据的特点,设计了医院环境下的数据库结构。在分析医院数据库结构的基础上,设计了用户信息管理表、病人信息管理表、病房巡视机器人服务信息表、病房巡视任务管理数据表和医院结构环境信息表,实现了智能空间数据的有效管理。针对医院数据库在实际环境下的应用,优化了数据库的物理设计,包括：索引设计、存储过程设计和触发器设计,提高了系统的运行和维护效率。针对医院智能空间信息传输的特点,设计了基于智能空间无线网络的信息传输系统结构。详细设计了巡视机器人与综合管理平台之间的图像采集与传输系统,采用H.264图像编解码算法,有效地减少了网络带宽的使用。设计了一种基于UDP的网络通讯协议,使图像在无线局域网中快速、稳定的传输。采用基于多线程技术的改进并行传输图像方式,提高了图像传输的实时性。针对医院智能空间信息交互的特点,设计了综合管理平台与巡视机器人之间的控制、反馈和传感器数据的通讯指令,实现了综合管理平台对机器人的实时监控。针对医院智能空间的任务需求,详细规划了综合管理平台的任务。对智能空间任务信息采用自下而上的分析方法,建立了任务信息模型。基于事件的方法分析机器人、智能设备和管理平台之间的信息传递和交换过程,生成任务信息流图,描述了信息在流动过程中的状态和含义。基于综合管理平台任务调度的结构和特点,提出了一种资源分配最优化的巡视任务调度算法,并对其进行了详细的软件设计,有效地提高了巡视任务执行效率。针对ADO数据库技术开发MS SQL Server2000的特点,实现了综合管理平台数据库表类的封装。针对医院智能空间的任务要求,设计了综合管理平台的系统结构和人机交互界面。最后以机器人巡视病房609为案例,分别讨论了图像传输特性和综合管理平台的功能应用。实验结果表明：本文设计图像采集与传输系统采集的图像质量好、稳定性高、实时性好,能够满足病房巡视过程中图像信息的采集和传输的任务要求：本文设计并实现的病房巡视机器人系统综合管理平台可以满足医院智能空间下管理机器人病房巡视的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.3.1 医院环境下数据库的搭建
• 1.3.2 基于无线网络的信息通信软件设计
• 1.3.3 综合管理平台的任务规划与调度算法
• 1.3.4 综合管理平台在医院环境下的具体应用
• 1.4 本文的章节安排
• 第二章 面向医院智能空间的数据库设计
• 2.1 医院数据库结构分析
• 2.2 医院数据库表设计
• 2.2.1 用户信息管理表
• 2.2.2 病人信息管理表
• 2.2.3 病房巡视机器人服务信息表
• 2.2.4 病房巡视任务管理数据表
• 2.2.5 医院结构环境信息表
• 2.3 医院数据库物理设计
• 2.3.1 索引设计
• 2.3.2 存储过程设计
• 2.3.3 触发器设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于医院智能空间无线网络的信息传输
• 3.1 信息传输系统的结构
• 3.2 图像的采集与传输
• 3.2.1 图像采集与传输系统结构
• 3.2.2 基于H.264图像编解码算法
• 3.2.3 基于UDP网络通讯协议
• 3.2.4 图像传输方式
• 3.2.5 图像采集与传输软件实现
• 3.3 综合管理平台与机器人的实时信息交互
• 3.4 本章小结
• 第四章 面向病房巡视的综合管理平台任务规划与调度
• 4.1 综合管理平台任务规划
• 4.1.1 综合管理平台的人机交互任务
• 4.1.2 综合管理平台的病人信息管理任务
• 4.1.3 综合管理平台的病房巡视管理任务
• 4.1.4 综合管理平台的病人活动区监测任务
• 4.2 任务信息模型的建立
• 4.2.1 任务信息模型结构
• 4.2.2 任务信息流分析
• 4.3 综合管理平台任务调度算法
• 4.3.1 任务调度的结构和特点
• 4.3.2 任务调度算法的设计
• 4.3.3 任务调度算法的软件实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于医院智能空间的综合管理平台实现与应用
• 5.1 ADO数据库技术
• 5.1.1 ADO技术开发流程
• 5.1.2 数据库表类的实现
• 5.2 病房巡视机器人系统综合管理软件平台的建立
• 5.2.1 综合管理平台的系统结构
• 5.2.2 综合管理平台的人机交互界面
• 5.3 综合管理平台实验分析
• 5.3.1 图像传输性能实验分析
• 5.3.2 巡视病房综合实验分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要研究结果
• 6.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文和科研成果
• 硕士期间参加的科研工作
• 学位论文评阅及答辩情况表