李玉杰，宋晓萌，宋凌宁，许力丹

1 作品简介

iCAREbot医疗垃圾自动捡拾机器人具有以下特点：

（1）实现机器人在医院复杂环境下的灵活运动；

（2）设计能够灵活抓取/放置物品的机械手系统；

（3）机器人自主规划移动路径，在高速运动的同时能够自主规避障碍；

（4）机器人准确识别常见医疗垃圾，如纱布、针筒、一次性用品等；

（5）服务机器人能够与用户进行语音交互，完成一般指令；

（6）实现对室内空气质量的实时监测；

（7）协调各机构的运转，保证机构间相互配合；

（8）对设计的机构进行对应的校核计算，画出对应的三维及二维图纸；

（9）对上述三维设计图进行结构仿真模拟，检测其可行性与稳定性；

（10）对其进行不断优化和完善；

（11）根据最终得到的数据和控制结果进行模型搭建并调试。

机器人具体功能逻辑如图1所示。

图1 机器人功能逻辑图

机器人实物如图2所示。

图2 机器人

2 工作原理

本机器人采用面向对象的设计方式，对软硬件进行了多层次的抽象。

系统最上层为HTPC层，运行Windows10系统，运行于其上的人机交互界面程序由C语言编写，负责机器人各软硬件资源的调度。

系统第二层为Arduino层，其上C++编写的程序通过Serial Port协议与HTPC通信，可对各传感器的细节操作进行抽象。

系统第三层为多轴控制器层，该层通过虚拟串口与Arduino层相连，本质上是以STM32为核心的单片机，负责响应上层指令，并发出多路脉冲。

系统第四层为闭环步进电机驱动板，通过普通I/O口响应多轴控制板的指令，下与电机相连，统筹电机各相绕组的通断。……