專利名稱：：醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本披露的主題通常涉及用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域：
。2
背景技術(shù)：
：對(duì)于患有從阿爾茨海默氏癡呆(Alzheimers)到壓力疾患的各種疾病的病人來說，提供遠(yuǎn)程健康護(hù)理的需要在增長(zhǎng)。為了將費(fèi)用減到最小，為這些病人提供家庭護(hù)理是理想的。家庭護(hù)理一般需要健康護(hù)理提供者的定期探訪，如護(hù)士或某些類型的助手。由于財(cái)務(wù)和/或人員問題，當(dāng)病人需要某些類型的幫助時(shí)，健康護(hù)理提供者可能并不在他們身邊。此外，現(xiàn)有職工必須不斷接受培訓(xùn)，這會(huì)造成培訓(xùn)人員的負(fù)擔(dān)。提供這樣的系統(tǒng)是理想的其允許健康護(hù)理人員遠(yuǎn)程護(hù)理病人，而本人不必在場(chǎng)。機(jī)器人用于從遠(yuǎn)程控制有害物質(zhì)到幫助執(zhí)行手術(shù)的各種應(yīng)用中。例如，頒發(fā)給Wang等的美國(guó)專利No.5,762，458披露了一種系統(tǒng)，其允許外科醫(yī)生通過使用機(jī)器人控制儀器，最少地進(jìn)行侵入醫(yī)學(xué)過程。家用"玩具，，機(jī)器人也得到了發(fā)展。這些機(jī)器人典型地具有相對(duì)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和用于產(chǎn)生詞語(yǔ)和聲音的某些類型的語(yǔ)音合成。提供允許對(duì)遠(yuǎn)程病人進(jìn)行監(jiān)控和協(xié)助的機(jī)器人系統(tǒng)將是理想的。
發(fā)明內(nèi)容機(jī)器人可包括接附在機(jī)架上的照相機(jī)和監(jiān)視器。機(jī)器人也可以具有接附在機(jī)架上并且和控制器連接的平臺(tái)?？刂破骺梢赃B接到寬帶接ti。圖l是機(jī)器人系統(tǒng)的例圖2是機(jī)器人電氣系統(tǒng)的示意圖3是該機(jī)器人電氣系統(tǒng)的另一示意圖；圖4是具有位于向上位置的臂的機(jī)器人視圖5是具有位于較低位置的臂的機(jī)器人視圖6是機(jī)器人完整平臺(tái)的視圖7是完整平臺(tái)的滾子組件的視圖8是機(jī)器人臂組件的視圖9是臂的抓爪組件的視圖IO是用于機(jī)器人的電池充電器的示意圖ll是可以用來計(jì)算機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的矢量圖。具體實(shí)施例方式披露的是包括遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的機(jī)器人系統(tǒng)。機(jī)器人可以包括照相機(jī)、監(jiān)視器和完整平臺(tái)，這些都接附在機(jī)器人機(jī)架上，可以通過也具有照相機(jī)和監(jiān)視器的遠(yuǎn)程控制臺(tái)來控制機(jī)器人。遠(yuǎn)程控制臺(tái)可以連接到基臺(tái)，基臺(tái)與機(jī)器人無(wú)線連接。照相機(jī)和監(jiān)視器允許位于遠(yuǎn)程位置的護(hù)理員通過機(jī)器人監(jiān)控和護(hù)理病人。完整平臺(tái)允許機(jī)器人在家中或設(shè)施處移動(dòng)，從而定位和/或跟隨病人。參考附圖，尤其是通過參考數(shù)字，圖1顯示了機(jī)器人系統(tǒng)10。機(jī)器人系統(tǒng)10包括機(jī)器人12、基臺(tái)14和遠(yuǎn)程控制臺(tái)16。遠(yuǎn)程控制臺(tái)16可以通過網(wǎng)絡(luò)18連接到基臺(tái)14。例如，網(wǎng)絡(luò)18可以是例如為互聯(lián)網(wǎng)的包交換網(wǎng)絡(luò)，或是諸如公共開關(guān)電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)之類的電路交換網(wǎng)絡(luò)或其他寬帶系統(tǒng)。基臺(tái)14可以通過調(diào)制解調(diào)器20或其他寬帶網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)18上。遠(yuǎn)程控制臺(tái)16可以包括電腦22，其具有監(jiān)視器24、照相機(jī)26、麥克風(fēng)28和揚(yáng)聲器30。電腦22也可以包含如操縱桿或鼠標(biāo)的輸入設(shè)備32?？刂婆_(tái)16典型地位于遠(yuǎn)離機(jī)器人12的位置。雖然只顯示了一個(gè)遠(yuǎn)程控制臺(tái)16，但系統(tǒng)10可以包括多個(gè)遠(yuǎn)程控制臺(tái)。此外，雖然僅僅顯示了一個(gè)機(jī)器人12，系統(tǒng)10可以具有多個(gè)機(jī)器人12是可以理解的。通常，任意數(shù)量的機(jī)器人12可以由任意數(shù)量的遠(yuǎn)程臺(tái)控制。例如，一個(gè)遠(yuǎn)程臺(tái)16可以連接到多個(gè)機(jī)器人12上，或一個(gè)機(jī)器人12可以連接到多個(gè)遠(yuǎn)程臺(tái)16上。機(jī)器人12包括接附到機(jī)器人機(jī)架36的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)34。照相機(jī)38、監(jiān)視器40、麥克風(fēng)42和揚(yáng)聲器44也接附到機(jī)器人機(jī)架36上。麥克風(fēng)42和揚(yáng)聲器30可以產(chǎn)生立體聲，機(jī)器人12也可以具有天線44，其無(wú)線連接到基臺(tái)14的天線46上。系統(tǒng)10允許在遠(yuǎn)程控制臺(tái)16的使用者通過輸入設(shè)備32來移動(dòng)機(jī)器人12。機(jī)器人照相機(jī)38連接到遠(yuǎn)程監(jiān)視器24上，以便在遠(yuǎn)程臺(tái)16的使用者能夠觀察病人。同樣地，機(jī)器人監(jiān)視器40連接到遠(yuǎn)程照相機(jī)26上，以便病人能夠觀察使用者。麥克風(fēng)28和42以及揚(yáng)聲器30和44允許病人和使用者之間進(jìn)行音頻交流。遠(yuǎn)程站電腦22可以運(yùn)行MicrosoftOS軟件和WINDOWSXP系統(tǒng)或其他例如LINUX的操作系統(tǒng)。遠(yuǎn)程電腦22也可以運(yùn)行視頻驅(qū)動(dòng)程序、照相機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、音頻驅(qū)動(dòng)程序和操縱桿驅(qū)動(dòng)程序。視頻圖像可以用例如MPEGCODEC壓縮軟件來傳送和接收。圖2和3顯示了機(jī)器人12的實(shí)施例。機(jī)器人12可以包括高級(jí)控制系統(tǒng)50和初級(jí)控制系統(tǒng)52。高級(jí)控制系統(tǒng)50可以包括連接到總線56的處理器54?？偩€通過輸入/輸出(I/O)端口58連接到照相機(jī)38上，通過串行輸出端口60和VGA驅(qū)動(dòng)程序62連接到監(jiān)視器40上。監(jiān)視器40可以包括觸摸屏功能，其允許病人通過觸摸監(jiān)視屏來進(jìn)行輸入。揚(yáng)聲器44通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器64連接到總線56上。麥克風(fēng)42通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器66連接到總線56上。高級(jí)控制器50也可以包含隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)設(shè)備68、永久RAM設(shè)備70和大容量存儲(chǔ)器設(shè)備72，它們都與總線62連接。大容量存儲(chǔ)器設(shè)備72可以包含病人的醫(yī)療記錄，在遠(yuǎn)程控制臺(tái)16的使用者能夠訪問該記錄。例如，大容量存儲(chǔ)器設(shè)備72可以包含病人的照片。使用者，尤其是健康護(hù)理員，能夠調(diào)出舊照片，并且在監(jiān)視器24上與照相機(jī)38提供的病人的當(dāng)前視頻圖像并列進(jìn)行對(duì)比。機(jī)器人天線44可以連接到無(wú)線收發(fā)器74上。例如，收發(fā)器74可以根據(jù)IEEE802.lla傳送和接收信息?？刂破?4可以運(yùn)行LINUX0S操作系統(tǒng)?？刂破?4也可以運(yùn)行XWINDOWS以及視頻、照相機(jī)和音頻驅(qū)動(dòng)程序，用來與遠(yuǎn)程控制臺(tái)16通訊。使用MPEGCODEC壓縮技術(shù)來收發(fā)視頻信息。此軟件可以允許使用者給病人發(fā)送e-mail,反之亦然，或者允許病人訪問互聯(lián)網(wǎng)。通常，高級(jí)控制器50操控機(jī)器人12和遠(yuǎn)程控制臺(tái)16之間的通訊。高級(jí)控制器50可以通過串口76和78連接到初級(jí)控制器52上。初級(jí)控制器52包括處理器80，其通過總線86連接到RAM設(shè)備82和永久RAM設(shè)備84上。機(jī)器人12包括多個(gè)馬達(dá)88和馬達(dá)編碼器90。編碼器90提供關(guān)于馬達(dá)88輸出的反饋信息。馬達(dá)88可以通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器92和激勵(lì)放大器94連接到總線86上。編碼器90可通過解碼器96連接到總線86上。機(jī)器人12同時(shí)具有許多近程式傳感器98(同時(shí)參見圖l)。通過信號(hào)調(diào)節(jié)電路100和模數(shù)轉(zhuǎn)換器102，位置傳感器98可連接到總線86上。初級(jí)控制器52運(yùn)行機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)器人12的軟件例行程序.例如，初級(jí)控制器52提供指令來驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，從而移動(dòng)機(jī)器人12，或者驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的臂。初級(jí)控制器52可以從高級(jí)控制器50接收運(yùn)動(dòng)指令?？蓮倪h(yuǎn)程控制臺(tái)接收運(yùn)動(dòng)指令作為運(yùn)動(dòng)命令。雖然顯示了兩個(gè)控制器，這是可以理解的機(jī)器人12可以具有控制高級(jí)和初級(jí)功能的一個(gè)控制器。機(jī)器人12的各種電氣設(shè)備可以通過電池104提供動(dòng)力，電池104可以通過電池充電站106(同時(shí)參見圖1)進(jìn)行充電。初級(jí)控制器52可以包括感測(cè)電池104功率級(jí)的電池控制電路108。初級(jí)控制器52能夠感測(cè)到何時(shí)功率降低到閾值以下，并且隨之給高級(jí)控制器50發(fā)送消息。高級(jí)控制器50可以包括電源管理軟件例行程序，其促使機(jī)器人12運(yùn)動(dòng)，以便當(dāng)電池功率降低到閾值以下時(shí)，電池104連接到充電器106上。作為另外一種選擇，使用者能夠指引機(jī)器人12到電池充電器106上。此外，電池可以被替換或者機(jī)器人12可以通過電線連接到墻壁電源出口上(未示出)。圖4顯示了機(jī)器人12的實(shí)施例。機(jī)器人12可以包括接附到機(jī)器人機(jī)架112上的完整平臺(tái)110。此完整平臺(tái)110允許機(jī)器人12向任何方向移動(dòng)。雖然未示出，機(jī)器人機(jī)架112可以包括保險(xiǎn)杠。機(jī)器人12可以具有臂114，其支撐照相機(jī)38和監(jiān)視器40。臂114可以具有兩個(gè)自由度，以便照相機(jī)26和監(jiān)視器24可以從圖4中所示的高位移動(dòng)到圖5中所示的低位。臂114可以具有端部執(zhí)行器116，例如能夠抓住物體的抓爪器。機(jī)器人12可以包括能夠在關(guān)閉位置和打開位置之間自動(dòng)移動(dòng)的抽屜118。抽屜118能夠用來給病人分發(fā)藥物。例如，抽屜118可以包括必須在某一時(shí)間服用的藥物。可以對(duì)機(jī)器人12進(jìn)行編程，以便抽屜118在需要的時(shí)刻打開。護(hù)士或其他健康護(hù)理人員可以定期"裝填"抽屜118。機(jī)器人也可以具有電池充電端口119。雖然對(duì)藥物進(jìn)行了描述，但這是可以理解的抽屜118能夠容納任何物品。如圖6所示，完整平臺(tái)110可以包括三個(gè)安裝到底板122的滾子組件120。滾子組件120—般相對(duì)平臺(tái)110等距間隔，并且允許在任4可方向上移動(dòng)。圖7顯示了滾子組件120的實(shí)施例。每個(gè)滾子組件120可以包括驅(qū)動(dòng)滾珠124，其通過一對(duì)傳動(dòng)滾子126驅(qū)動(dòng)。滾子組件120包括擋圏128和多個(gè)軸襯130，其允許滾珠124在x和y方向上旋轉(zhuǎn)，但阻止其在z方向的運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)滾子126連接到馬達(dá)組件132上。此組件132相應(yīng)于圖3中所示的馬達(dá)88。馬達(dá)組件132包括接附到馬達(dá)136上的輸出滑輪134。輸出滑輪134通過驅(qū)動(dòng)帶140連接到一對(duì)滾珠滑輪138上。滾珠滑輪138接附到驅(qū)動(dòng)銷142上，驅(qū)動(dòng)銷接附到傳動(dòng)托架144上。傳動(dòng)滾子126通過滾子銷146接附到傳動(dòng)托架144上。每個(gè)傳動(dòng)托架144具有由部分支架支撐的銷143。輸出滑輪134的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)了滾珠滑輪138。滾珠滑輪138的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了傳動(dòng)滾子126通過摩擦力來轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)滾珠124。旋轉(zhuǎn)滾珠124將移動(dòng)機(jī)器人12。傳動(dòng)滾子126是異相的，以便滾子中的一個(gè)總是能與滾珠124接觸。滾子銷146和托架144允許傳動(dòng)滾子126自由旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)其他的滾子組件120之一驅(qū)動(dòng)并且移動(dòng)機(jī)器人12時(shí)，允許正交方向的纟皮動(dòng)運(yùn)動(dòng)。圖8和9顯示了臂114的實(shí)施例。臂114可以包括第一連接機(jī)構(gòu)150，其可樞轉(zhuǎn)地安裝到機(jī)器人機(jī)架12的固定板152上。臂114也可以包括第二連接機(jī)構(gòu)154，其可樞轉(zhuǎn)地連接到第一連接機(jī)構(gòu)150上，以及包括第三連接機(jī)構(gòu)156，其可樞轉(zhuǎn)地連接到第二連接機(jī)構(gòu)154上。第一連接機(jī)構(gòu)150可以通過齒輪組件162連接到笫一馬達(dá)158和馬達(dá)編碼器160上。馬達(dá)158的轉(zhuǎn)動(dòng)將導(dǎo)致連接機(jī)構(gòu)150和臂114的相應(yīng)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連接機(jī)構(gòu)150可以通過軸承164連接到固定板152上。第二連接機(jī)構(gòu)154可以通過齒輪組件170和滑輪組件172連接到第二馬達(dá)166和編碼器168上?；喗M件172可以通過銷174連接到齒輪組件170，銷延伸穿過第一馬達(dá)158的齒輪組件162。第二連接構(gòu)154可以接附到能夠相對(duì)于第一連接機(jī)構(gòu)150旋轉(zhuǎn)的銷176上.滑輪組件172可以具有帶178，其連接一對(duì)分別接附到銷174和176上的滑輪180和182。銷176可以通過軸承182連接到第一連接機(jī)構(gòu)150上。構(gòu)造臂114，以允許線183通過連接機(jī)構(gòu)150、154和156內(nèi)部布線。第三連接機(jī)構(gòu)156可以連接到能夠相對(duì)于第二連接機(jī)構(gòu)154旋轉(zhuǎn)的銷184上。銷184可以通過軸承組件186連接到第二連接機(jī)構(gòu)154上。第三連接機(jī)構(gòu)156可以通過一對(duì)滑輪組件188在結(jié)構(gòu)上連接到第一連接機(jī)構(gòu)150上。不論第一連接機(jī)構(gòu)150和第二連接機(jī)構(gòu)154處于什么位置，滑輪組件188確保了第三連接機(jī)構(gòu)156處于水平位置。如圖4和5所示，笫三連接機(jī)構(gòu)156總是處于水平位置。這確保了照相機(jī)26始終位于同一方位，因此當(dāng)觀察病人時(shí)，減少了遠(yuǎn)程控制臺(tái)上定向障礙的可能性。抓爪器116接附到第三連接機(jī)構(gòu)156上。抓爪器116可以包括一對(duì)指狀物190,其可樞轉(zhuǎn)地接附到底板192上。指狀物190通過齒輪組件198連接到馬達(dá)194和編碼器196上。底板192通過軸承組件200連接到第三連接機(jī)構(gòu)156上馬達(dá)194能夠相對(duì)于笫三連接機(jī)構(gòu)156旋轉(zhuǎn)底板192和指狀物190。抓爪器116可以進(jìn)一步具有推桿202，其與指狀物190的凸輪面204接合，從而在打開和閉合位置之間移動(dòng)抓爪器指狀物190。推桿202可以通過連桿組件208連接到馬達(dá)206和編碼器(未示出)上。馬達(dá)206的驅(qū)動(dòng)將平移推桿202，并且移動(dòng)指狀物190。馬達(dá)206可具有力傳感器，其提供返回到遠(yuǎn)程控制臺(tái)的力反饋。遠(yuǎn)程控制臺(tái)的輸入裝置具有力反饋機(jī)構(gòu)，以便使用者感知到施加于抓爪器指狀物190上的力。在操作中，機(jī)器人12可位于需要監(jiān)控和/或幫助一個(gè)或更多的病人的家中或設(shè)施中。設(shè)施可以是醫(yī)院或住宅監(jiān)護(hù)設(shè)施。例如，機(jī)器人12可放置于家中，其中健康監(jiān)護(hù)人員可以監(jiān)控和/或幫助病人。同樣地，朋友或家庭成員可以與病人交流。機(jī)器人和遠(yuǎn)程控制臺(tái)的照相機(jī)和監(jiān)視器允許病人和遠(yuǎn)程控制臺(tái)的人之間進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)議。通過在遠(yuǎn)程控制臺(tái)16處操縱輸入設(shè)備32，可以操縱機(jī)器人12在家中或設(shè)施內(nèi)行動(dòng)。機(jī)器人12同時(shí)具有自動(dòng)運(yùn)動(dòng)。例如，可對(duì)機(jī)器人l2進(jìn)行編程，使其在某一時(shí)間自動(dòng)移動(dòng)到病人房間，以分發(fā)抽屜118內(nèi)的藥品，而不需要遠(yuǎn)程控制臺(tái)16的輸入?？蓪?duì)機(jī)器人12編程，從而一天24小時(shí)、每周7天地監(jiān)控和/或幫助病人。這樣的監(jiān)控能力通過機(jī)器人的自主充電功能得到增強(qiáng)。機(jī)器人10可由許多不同使用者控制。為了適應(yīng)這一點(diǎn)，機(jī)器人可以具有調(diào)停系統(tǒng)。調(diào)停系統(tǒng)可以集成到機(jī)器人12的操作系統(tǒng)。例如，調(diào)停技術(shù)可以嵌入高級(jí)控制器50的操作系統(tǒng)內(nèi)。例如，可以把使用者分成幾類，包括機(jī)器人自身、本地使用者、護(hù)理人員、醫(yī)生、家庭成員、或者服務(wù)人員。機(jī)器人可以不考慮與機(jī)器人操作發(fā)生沖突的輸入命令。例如，如果機(jī)器人撞到墻壁，系統(tǒng)可以忽略在墻壁方向上繼續(xù)的所有附加命令。本地使用者是與機(jī)器人一起出現(xiàn)的人。機(jī)器人可具有允許本地操作的輸入設(shè)備。例如，機(jī)器人可以包括接收和解釋音頻命令的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。護(hù)理人員是遠(yuǎn)程監(jiān)控病人的人。醫(yī)生是醫(yī)學(xué)專業(yè)人員，其能夠遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，也能夠訪問機(jī)器人內(nèi)存中包含的醫(yī)療檔案。家庭成員和服務(wù)人員遠(yuǎn)程訪問機(jī)器人。服務(wù)人員可以通過升級(jí)軟件或設(shè)置操作參數(shù)來保養(yǎng)系統(tǒng)?？梢栽跈C(jī)器人12和遠(yuǎn)程控制臺(tái)16之間傳遞信息包。信息包提供命令和反饋。每個(gè)信息包可以具有多個(gè)字段。例如，信息包可包括標(biāo)識(shí)符字段、前進(jìn)速度字段、角速度字段、停止字段、緩沖器字段、傳感器范圍字段、配置字段、文本字段和調(diào)試字段。遠(yuǎn)程使用者的標(biāo)識(shí)可設(shè)置在從遠(yuǎn)程控制臺(tái)16傳遞到機(jī)器人12上的信息的標(biāo)識(shí)符字段。例如，使用者可以將使用者標(biāo)識(shí)符輸入到由遠(yuǎn)程控制臺(tái)16運(yùn)行的應(yīng)用軟件的設(shè)置表中。使用者標(biāo)識(shí)符隨后與每個(gè)信息一起發(fā)送給機(jī)器人?？梢砸詢蓚€(gè)不同模式中的一個(gè)操作機(jī)器人12:專用模式或共享模式。在專用模式中，僅一個(gè)使用者能訪問控制機(jī)器人。專用模式可以具有分配給每個(gè)類型使用者的優(yōu)先權(quán)。例如，優(yōu)先權(quán)可以是按這個(gè)順序本地使用者、醫(yī)生、護(hù)理人員、家庭成員以及服務(wù)人員。在共享模式中，兩個(gè)或多個(gè)使用者可以共同訪問機(jī)器人。例如，護(hù)理人員可以訪問機(jī)器人，護(hù)理人員可隨后進(jìn)入共享模式，從而允許醫(yī)生問時(shí)訪問機(jī)器人。護(hù)理人員和醫(yī)生均可與病人進(jìn)行同步遠(yuǎn)程會(huì)議。調(diào)停配置可以具有四個(gè)機(jī)構(gòu)之一；通知、超時(shí)、隊(duì)列和召回。通知機(jī)構(gòu)可以通知當(dāng)前使用者或要求的使用者另一個(gè)使用者已經(jīng)訪問或希望訪問機(jī)器人。超時(shí)機(jī)構(gòu)為某些類型的使用者提供了限定的時(shí)間來完成對(duì)機(jī)器人的訪問，隊(duì)列機(jī)構(gòu)是用于訪問機(jī)器人的有序等待表。召回機(jī)構(gòu)通知使用者機(jī)器人可以被訪問。例如，家庭使用者可以接收這樣的電子郵件信息機(jī)器人已空閑，可以使用。表1和2顯示了機(jī)構(gòu)如何解決不同使用者的訪問要求。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>在控制臺(tái)16和機(jī)器人12之間傳送的信息可以加密。此外，使用者可能必須輸入密碼以進(jìn)入系統(tǒng)10。隨后由控制臺(tái)16給被選的機(jī)器人提供電子密鑰。機(jī)器人12驗(yàn)證密鑰，并且給控制臺(tái)16返回另一個(gè)密鑰。使用密鑰來加密過程中傳送的信息。圖IO顯示了電池充電器的實(shí)施例。機(jī)器人端口119可以包括次級(jí)繞組250，其與電池充電站106的初級(jí)繞組252磁耦合。初級(jí)繞組252通過繼電器電路256、保險(xiǎn)絲258和開關(guān)260連接到電力輸出插頭254上。繼電器256由充電器控制器262控制。充電器控制器262連接到充電器紅外(IR)收發(fā)器264上。充電器IR收發(fā)器264耦合機(jī)器人IR收發(fā)器266。機(jī)器人IR收發(fā)器266連接到初級(jí)控制器52上。機(jī)器人10同時(shí)可以具有校準(zhǔn)傳感器268，其能夠感測(cè)充電站106上的目標(biāo)270。例如，傳感器268可以包括光學(xué)發(fā)射器和接收器，其檢測(cè)從目標(biāo)270反射的光束，控制器52同時(shí)可以感測(cè)進(jìn)入電池104的電流，從而確定機(jī)器人12是否與充電站106對(duì)準(zhǔn)。次級(jí)繞組250通過充電器電路272連接到電池104上。次級(jí)繞組250和初級(jí)繞組252的每一個(gè)可以具有包泉磁芯276的金屬絲274。站106也可以具有振蕩器/斷路器電路(未示出)，從而增加磁傳遞到次級(jí)繞組250的電壓。在搡作中，機(jī)器人10自主或由使用者控制而移動(dòng)到電池充電站106處。移動(dòng)機(jī)器人IO，直到傳感器268與目標(biāo)270對(duì)準(zhǔn)。隨后初級(jí)控制器52通過收發(fā)器264和266發(fā)送命令給充電器控制器262.充電器控制器262隨后關(guān)閉繼電器256，其中電力通過繞組250和252傳遞給電池104。當(dāng)對(duì)電池104進(jìn)行充電，或電池充電過程被使用者打斷時(shí)，初級(jí)控制器52給充電器控制器262傳遞命令，以開啟繼電器256。機(jī)器人10隨后移動(dòng)離開充電站106。圖11顯示了矢量圖，其可用于按以下方程式來計(jì)算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>(3)及i其中Wi是第一滾珠124的驅(qū)動(dòng)角速度。W2是第二滾珠124的驅(qū)動(dòng)角速度。i是第三滾珠124的驅(qū)動(dòng)角速度。V是機(jī)器人的輸入線速度。V具有分量V,和Vy，其中；V,-lVlcos6而Vy=1Vlsin6。cj)是機(jī)器人的輸入角速度。設(shè)角速度矢量W-[W,，W2，W3]t。(4)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>而速度矢量V=[vx，vy，^]T(6)W=AV(7)從方程式(7)中計(jì)算出角速度矢量w，并且與馬達(dá)編碼器測(cè)量出的實(shí)際w數(shù)值進(jìn)行比較。一種算法執(zhí)行誤差校正程序，從而補(bǔ)償實(shí)際和理想數(shù)值之間的差異。雖然描述了并在附圖中顯示了某些典型實(shí)施例，應(yīng)該理解這些實(shí)施例僅僅是對(duì)廣泛的發(fā)明起說明作用，并且不限定于此廣泛的發(fā)明，本發(fā)明不限于顯示和說明的特定結(jié)構(gòu)和布置，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，各種其他變體是可能發(fā)生的。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>權(quán)利要求1.一種機(jī)器人系統(tǒng)，其包括機(jī)架；接附于所述機(jī)架的平臺(tái)；接附于所述機(jī)架的照相機(jī)；接附于所述機(jī)架的監(jiān)視器；寬帶接口；以及接附于所述機(jī)架并和所述寬帶接口連接的控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的臂。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述臂包括抓爪器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的揚(yáng)聲器。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的麥克風(fēng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的無(wú)線收發(fā)器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電池充電站，連接到所述機(jī)架并且能夠連接到所迷電池充電站的電池和電源管理軟件程序，其中，所述完整平臺(tái)移動(dòng)所述機(jī)架，以便所述電池連接到所述電池充電站。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述完整平臺(tái)包括多個(gè)滾子組件。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括大容量存儲(chǔ)器設(shè)備，其連接到所述控制器上，并且存儲(chǔ)視頻圖像。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所迷機(jī)架包括在開啟和關(guān)閉位置之間移動(dòng)的抽屜。11.一種機(jī)器人，其包括機(jī)架，其具有在開啟和關(guān)閉位置之間移動(dòng)的抽屜；接附于所述機(jī)架的移動(dòng)平臺(tái)；接附于所述機(jī)架的照相機(jī)；以及接附于所述機(jī)架并和所述移動(dòng)平臺(tái)連接的控制器。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的臂。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)器人，其中，所述臂包括抓爪器。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的揚(yáng)聲器。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的麥克風(fēng)。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的無(wú)線收發(fā)器。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括電池充電站，連接到所述機(jī)架并且能夠連接到所述電池充電站的電池和電源管理軟件程序，其中，所述完整平臺(tái)移動(dòng)所述機(jī)架，以便所述電池連接到所述電池充電站。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括接附于所述機(jī)架的監(jiān)視器。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括大容量存儲(chǔ)設(shè)備，其存儲(chǔ)視頻圖像。20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器人，其中，所述控制器運(yùn)行程序，從而在預(yù)定時(shí)間將所述抽屜移動(dòng)到開啟位置。21.—種用于將藥品分發(fā)給病人的方法，其包括移動(dòng)機(jī)器人到病人身邊；以及移動(dòng)機(jī)器人的抽屜到開啟位置，抽屜包含藥品。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，機(jī)器人受遠(yuǎn)程控制。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，抽屜在預(yù)定時(shí)間開啟。24.—種用于監(jiān)控病人的方法，其包括移動(dòng)機(jī)器人，從而一天24小時(shí)、一周7天的在不同時(shí)間間隔觀察病人。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，機(jī)器人周期性地移動(dòng)到電池充電站。26.根據(jù)權(quán)利要求24所迷的方法，其中，機(jī)器人受遠(yuǎn)程控制。27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，機(jī)器人將現(xiàn)有視頻圖像和事先存在的視頻圖像提供到遠(yuǎn)程控制臺(tái)。28.—種連接到寬帶網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)，其包括連接到網(wǎng)絡(luò)的笫一遠(yuǎn)程控制臺(tái)；通過寬帶網(wǎng)絡(luò)連接到所述遠(yuǎn)程控制臺(tái)的基臺(tái)；以及無(wú)線連接到所述基臺(tái)的機(jī)器人。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述基臺(tái)的第二遠(yuǎn)程控制臺(tái)，所述機(jī)器人調(diào)停所述笫一和第二控制臺(tái)之間的對(duì)所述機(jī)器人的控制。30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器人包括機(jī)器人照相機(jī)和機(jī)器人監(jiān)視器，所述遠(yuǎn)程控制臺(tái)包括連接到所述機(jī)器人監(jiān)視器上的遠(yuǎn)程照相機(jī)，以及連接到所述機(jī)器人照相機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)視器。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器人包括接附于機(jī)架的完整平臺(tái)。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中，所述臂包括抓爪器。34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的揚(yáng)聲器。35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的麥克風(fēng)。36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的無(wú)線收發(fā)器。37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電池充電站，連接到所述機(jī)架并且能夠連接到所述電池充電站的電池和電源管理軟件程序，其中，所述完整平臺(tái)移動(dòng)所述機(jī)架，以便所述電池連接到所述電池充電站。38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述完整平臺(tái)包括多個(gè)滾子組件。39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)視頻圖像的大容量存儲(chǔ)器設(shè)備。40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)架包括在打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)的抽屜。41.一種用于遠(yuǎn)程操作機(jī)器人從而監(jiān)控病人的方法，其包括；通過從遠(yuǎn)程控制臺(tái)到基臺(tái)的寬帶網(wǎng)絡(luò)，傳送命令從而移動(dòng)機(jī)器人；從基臺(tái)到機(jī)器人無(wú)線傳送命令；以及響應(yīng)命令移動(dòng)機(jī)器人。42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，進(jìn)一步包括從機(jī)器人到遠(yuǎn)程控制臺(tái)傳送視頻圖像。43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，進(jìn)一步包括從遠(yuǎn)程控制臺(tái)到機(jī)器人傳送視頻圖像。44.根據(jù)權(quán)利要求41所迷的方法，進(jìn)一步包括移動(dòng)機(jī)器人抽屜到開啟位置處，從而分發(fā)藥品。45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，從機(jī)器人傳送現(xiàn)有視頻圖像和事先存在的視頻圖像到遠(yuǎn)程控制臺(tái)，46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，機(jī)器人自主移動(dòng)到電池充電站。47.—種遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)，其包括第一遠(yuǎn)程控制臺(tái)；第二遠(yuǎn)程控制臺(tái)；以及包含控制器的機(jī)器人，該控制器在所述第一和第二遠(yuǎn)程控制臺(tái)之間調(diào)停所述機(jī)器人的訪問控制。48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器人包括機(jī)器人照相機(jī)和機(jī)器人監(jiān)視器，所述遠(yuǎn)程控制臺(tái)包括連接到所述機(jī)器人監(jiān)視器的遠(yuǎn)程照相機(jī)，以及連接到所述機(jī)器人照相機(jī)上的遠(yuǎn)程監(jiān)視器。49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器人包括接附于機(jī)架的完整平臺(tái)。50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的臂。51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，其中，所述臂包括抓爪器。52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的揚(yáng)聲器。53.根據(jù)杈利要求49所迷的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的麥克風(fēng)。54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的無(wú)線收發(fā)器。55.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電池充電站，連接到所述機(jī)架并且能夠連接到所述電池充電站的電池和電源管理軟件程序，其中，所述完整平臺(tái)移動(dòng)所述機(jī)架，以便所述電池連接到所述電池充電站。56.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，其中，所述完整平臺(tái)包括多個(gè)滾子組件。57.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)視頻圖像的大容量存儲(chǔ)器設(shè)備。58.根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)架包括在打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)的抽屜。59.—種用于遠(yuǎn)程操作機(jī)器人從而監(jiān)控病人的方法，其包括；從第一遠(yuǎn)程控制臺(tái)傳送第一命令，從而移動(dòng)移動(dòng)式機(jī)器人；從第二遠(yuǎn)程控制臺(tái)傳送第二命令，從而移動(dòng)移動(dòng)式機(jī)器人；確定哪個(gè)命令具有優(yōu)先權(quán)；以及，響應(yīng)傳送的具有優(yōu)先權(quán)的命令，移動(dòng)移動(dòng)式機(jī)器人。60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，進(jìn)一步包括從移動(dòng)式機(jī)器人到遠(yuǎn)程控制臺(tái)傳送視頻圖像。61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，進(jìn)一步包括從遠(yuǎn)程控制臺(tái)到移動(dòng)式機(jī)器人傳送視頻圖像。62.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，進(jìn)一步包括移動(dòng)移動(dòng)式機(jī)器人的抽屜到開啟位置處，從而分發(fā)藥品。63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中，從移動(dòng)式機(jī)器人傳送現(xiàn)有視頻圖像和事先存在的視頻圖像到遠(yuǎn)程控制臺(tái)。64.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，機(jī)器人自主移動(dòng)到電池充電站。65.—種機(jī)器人，其包括機(jī)架；接附于所述機(jī)架的移動(dòng)平臺(tái)；接附于所迷壽幾架的照相機(jī)；存儲(chǔ)病人事先存在的視頻圖像的大容量存儲(chǔ)器；以及連接到所述移動(dòng)平臺(tái)的控制器。66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的臂。67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的機(jī)器人，其中，所述臂包括抓爪器。68.根據(jù)權(quán)利要求65所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的揚(yáng)聲器。69.根據(jù)權(quán)利要求65所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的麥克風(fēng)。70.根據(jù)權(quán)利要求65所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)架的無(wú)線收發(fā)器。71.根據(jù)權(quán)利要求65所述的機(jī)器人，進(jìn)一步包括電池充電站，連接到所述機(jī)架并且能夠連接到所述電池充電站的電池和電源管理軟件程序，其中，所述完整平臺(tái)移動(dòng)所述機(jī)架，以便所述電池連接到所述電池充電站。72.根據(jù)權(quán)利要求65所述的機(jī)器人，其中，所述移動(dòng)平臺(tái)包括多個(gè)滾子組件。73.根據(jù)權(quán)利要求65所述的機(jī)器人，其中，所述控制器運(yùn)行程序，以移動(dòng)所述機(jī)架的抽屜到開啟位置處。74.—種監(jiān)控病人的方法，其包括存儲(chǔ)事先存在的病人視頻圖像；捕獲現(xiàn)有的病人視頻圖像；以及傳送事先存在的視頻圖像和現(xiàn)有的視頻圖像到遠(yuǎn)程控制臺(tái)。75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中，機(jī)器人受遠(yuǎn)程控制。76.—種機(jī)器人系統(tǒng)，其包括電池充電站；機(jī)器人#幾架；連接到所述機(jī)器人機(jī)架的電池；接附于所述機(jī)器人機(jī)架的移動(dòng)平臺(tái)；接附于所述機(jī)器人機(jī)架的照相機(jī)；以及接附于所述機(jī)器人機(jī)架并和所述移動(dòng)平臺(tái)連接的控制器，所述控制器操作電源管理軟件程序，使得所述移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)所述機(jī)器人機(jī)架，以便所述電池連接到所述電池充電站。77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)器人機(jī)架的臂。78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述臂包括抓爪器。79.根據(jù)權(quán)利要求76所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)器人機(jī)架的揚(yáng)聲器。80.根據(jù)權(quán)利要求76所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)器人機(jī)架的麥克風(fēng)。81.根據(jù)權(quán)利要求76所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述機(jī)器人機(jī)架的無(wú)線收發(fā)器。82.根據(jù)權(quán)利要求76所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述移動(dòng)平臺(tái)包括多個(gè)滾子組件。83.根據(jù)權(quán)利要求76所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)視頻圖像的大容量存儲(chǔ)器設(shè)備。84.—種操作機(jī)器人的方法，其包括操作機(jī)器人內(nèi)的軟件程序，從而確定是否機(jī)器人需要電力；以及，當(dāng)機(jī)器人需要電力時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人到電池充電站。85.根據(jù)權(quán)利要求84所迷的方法，其中，機(jī)器人受遠(yuǎn)程控制。全文摘要一種包括遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的機(jī)器人系統(tǒng)。該機(jī)器人可包括照相機(jī)、監(jiān)視器和完整平臺(tái)，這些都接附于機(jī)器人機(jī)架上。機(jī)器人可以由遠(yuǎn)程控制臺(tái)控制，該控制臺(tái)也具有照相機(jī)和監(jiān)視器。遠(yuǎn)程控制臺(tái)可以連接到基臺(tái)，基臺(tái)與機(jī)器人無(wú)線連接。照相機(jī)和監(jiān)視器允許位于遠(yuǎn)程位置的監(jiān)護(hù)人員通過機(jī)器人監(jiān)控和看護(hù)病人。完整平臺(tái)允許機(jī)器人在家中或設(shè)施處移動(dòng)，從而定位和/或跟隨病人。文檔編號(hào)G06F11/00GK101422044SQ03822914公開日2009年4月29日申請(qǐng)日期2003年7月25日優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日發(fā)明者C·S·喬丹,J·索塔德,K·P·拉比,S·E·布特納,Y·王申請(qǐng)人:英塔茨科技公司