護(hù)理床動(dòng)作控制的個(gè)性化推薦模式研究.pdf

1、個(gè)性化推薦一直以來都是數(shù)據(jù)挖掘與分析領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。它對減輕數(shù)據(jù)負(fù)載，提高服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)具有極其重大的意義。近年來，個(gè)性化推薦系統(tǒng)越來越多地被應(yīng)用在電子商務(wù)、醫(yī)療服務(wù)等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域額中。隨著老年人口的日益增多，老年人的護(hù)理、保健以及康復(fù)日漸成為了全社會(huì)關(guān)注的重要問題之一。人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，使得原有的保健方式急需變革，護(hù)理床傳統(tǒng)的手動(dòng)、語音控制方式越來越不能滿足社會(huì)和家庭的護(hù)理需要，因此研究一種更具自動(dòng)化、個(gè)性化的護(hù)理床控

2、制方式成為急迫的需求，而將個(gè)性化推薦思想引入護(hù)理床動(dòng)作控制領(lǐng)域正是解決上述矛盾的一種有效途徑。本文在設(shè)計(jì)了具有手動(dòng)、語音和定時(shí)控制的護(hù)理床基礎(chǔ)上，提出了一種基于改進(jìn)AP聚類算法的護(hù)理床動(dòng)作控制的個(gè)性化推薦模式。這是一種能有效減輕護(hù)理人員勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)受護(hù)理人自理能力，注重人性化和個(gè)性化的護(hù)理床動(dòng)作控制新方法，具有很高的研究價(jià)值。本項(xiàng)目得到廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目“多功能護(hù)理及生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置”(2010A030500006)和佛山市科技計(jì)

3、劃項(xiàng)目“多功能護(hù)理機(jī)器人”(FZ2010013)的資助。
　　 首先，本文介紹了研究內(nèi)容的相關(guān)背景知識和研究意義;分析了護(hù)理床研究現(xiàn)狀和個(gè)性化推薦系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。
　　 其次，本文介紹了傳統(tǒng)推薦系統(tǒng)所采用的主要推薦算法，分析護(hù)理床動(dòng)作控制個(gè)性化推薦系統(tǒng)與傳統(tǒng)推薦系統(tǒng)的差異，根據(jù)護(hù)理床動(dòng)作控制個(gè)性化推薦系統(tǒng)的特性，選擇聚類分析作為護(hù)理床動(dòng)作控制推薦系統(tǒng)的基礎(chǔ)推薦技術(shù);分析基于聚類分析的推薦方法，深入研究聚類分析相似度與距離

4、的計(jì)算方法，再通過對比基于劃分聚類、基于層次聚類、基于密度聚類、基于模型和基于網(wǎng)格聚類等多種聚類方法的優(yōu)缺點(diǎn)和特定的使用范圍，選定基于劃分的聚類方法作為護(hù)理床動(dòng)作控制個(gè)性化推薦的基礎(chǔ)性算法，并詳細(xì)分析了幾種評價(jià)聚類結(jié)果質(zhì)量的有效性指標(biāo)，選取類內(nèi)比例(In-Group Proportion，IGP)有效性指標(biāo)作為評價(jià)聚類算法最佳聚類數(shù)目的指標(biāo)，從而為后續(xù)聚類算法中參數(shù)的選取提供理論依據(jù)。
　　 第三，本文詳細(xì)分析了基于劃分聚類方法

5、中兩種最經(jīng)典的聚類算法:K均值(K-Means)聚類算法和吸引子傳播(Affinity Propagation，AP)聚類算法。通過對隨機(jī)產(chǎn)生50個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的聚類結(jié)果進(jìn)行對比分析，K-Means算法的聚類結(jié)果隨著初始聚類中心選取的不同而改變，且經(jīng)過200次的迭代還未趨于穩(wěn)定狀態(tài)，而AP聚類算法無需預(yù)先指定初始聚類中心點(diǎn)，而且僅經(jīng)過39次迭代后便趨于穩(wěn)定，分析了AP聚類算法中兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)(參考度P與阻尼系數(shù)lam)對聚類結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)證明

6、在無先驗(yàn)知識的情況下，AP聚類算法明顯要優(yōu)于K-Means算法。對本文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了詳細(xì)描述與預(yù)處理，針對護(hù)理床在執(zhí)行動(dòng)作過程中所受到的機(jī)械與電氣等約束，構(gòu)建了一套融合規(guī)則對護(hù)理床動(dòng)作的聚類結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并給出了加入融合規(guī)則后的基于護(hù)理床動(dòng)作控制推薦模式的改進(jìn)AP聚類算法具體步驟。
　　 第四，本文將護(hù)理床劃分為了4個(gè)相互獨(dú)立的床面板，對主要的動(dòng)作類型進(jìn)行了動(dòng)作分解，對護(hù)理床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作了整體構(gòu)思。設(shè)計(jì)了以ATmeg

7、a16芯片為主控制芯片，包含數(shù)據(jù)采集、分析和處理的護(hù)理床動(dòng)作控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);構(gòu)建了一套完整的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)（人機(jī)界面控制器）與下位機(jī)（電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）的通信。下位機(jī)采取了自上而下，逐步細(xì)化的軟件設(shè)計(jì)方法，完成了數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)解析、信號檢測等功能的實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)采用三層架構(gòu)模型，通過LINQtoSQL創(chuàng)建通用實(shí)體類，實(shí)現(xiàn)三層之間的數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)庫的操縱。本文從硬件設(shè)計(jì)與制作到軟件編寫兩個(gè)方面建立了各個(gè)功能模塊之間的聯(lián)系，構(gòu)建

8、了一個(gè)從護(hù)理床使用者輸入-＞上位機(jī)深度分析-＞下位機(jī)處理控制信號-＞控制直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)的完整系統(tǒng)。護(hù)理床控制系統(tǒng)的構(gòu)建，為后面護(hù)理床動(dòng)作個(gè)性化推薦模式研究提供了必要的實(shí)驗(yàn)平臺。
　　 第五，本文對護(hù)理床動(dòng)作控制系統(tǒng)進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)表明護(hù)理床的動(dòng)作執(zhí)行與停止的反應(yīng)時(shí)間在1s之內(nèi)，對護(hù)理床各位姿變換運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，床體動(dòng)作過程中速度適中(各位姿變換時(shí)間為20-30s);語音控制時(shí)，對語音信號的識別率高達(dá)到95％以上，具有較高的穩(wěn)定性和實(shí)效