護理床動作控制的個性化推薦模式研究.pdf

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

2、制方式成為急迫的需求，而將個性化推薦思想引入護理床動作控制領域正是解決上述矛盾的一種有效途徑。本文在設計了具有手動、語音和定時控制的護理床基礎上，提出了一種基于改進AP聚類算法的護理床動作控制的個性化推薦模式。這是一種能有效減輕護理人員勞動強度，增強受護理人自理能力，注重人性化和個性化的護理床動作控制新方法，具有很高的研究價值。本項目得到廣東省科技計劃項目“多功能護理及生理參數(shù)遠程監(jiān)護裝置”(2010A030500006)和佛山市科技計

3、劃項目“多功能護理機器人”(FZ2010013)的資助。
　　 首先，本文介紹了研究內容的相關背景知識和研究意義;分析了護理床研究現(xiàn)狀和個性化推薦系統(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，分析護理床動作控制個性化推薦系統(tǒng)與傳統(tǒng)推薦系統(tǒng)的差異，根據(jù)護理床動作控制個性化推薦系統(tǒng)的特性，選擇聚類分析作為護理床動作控制推薦系統(tǒng)的基礎推薦技術;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)缺點和特定的使用范圍，選定基于劃分的聚類方法作為護理床動作控制個性化推薦的基礎性算法，并詳細分析了幾種評價聚類結果質量的有效性指標，選取類內比例(In-Group Proportion，IGP)有效性指標作為評價聚類算法最佳聚類數(shù)目的指標，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。通過對隨機產(chǎn)生50個數(shù)據(jù)點的聚類結果進行對比分析，K-Means算法的聚類結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聚類算法無需預先指定初始聚類中心點，而且僅經(jīng)過39次迭代后便趨于穩(wěn)定，分析了AP聚類算法中兩個關鍵參數(shù)(參考度P與阻尼系數(shù)lam)對聚類結果的影響，實驗證明

6、在無先驗知識的情況下，AP聚類算法明顯要優(yōu)于K-Means算法。對本文的實驗數(shù)據(jù)集進行了詳細描述與預處理，針對護理床在執(zhí)行動作過程中所受到的機械與電氣等約束，構建了一套融合規(guī)則對護理床動作的聚類結果進行適當調整，并給出了加入融合規(guī)則后的基于護理床動作控制推薦模式的改進AP聚類算法具體步驟。
　　 第四，本文將護理床劃分為了4個相互獨立的床面板，對主要的動作類型進行了動作分解，對護理床控制系統(tǒng)的設計作了整體構思。設計了以ATmeg

7、a16芯片為主控制芯片，包含數(shù)據(jù)采集、分析和處理的護理床動作控制電機驅動系統(tǒng);構建了一套完整的通信協(xié)議，實現(xiàn)上位機（人機界面控制器）與下位機（電機驅動系統(tǒng)）的通信。下位機采取了自上而下，逐步細化的軟件設計方法，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現(xiàn)。上位機的軟件設計采用三層架構模型，通過LINQtoSQL創(chuàng)建通用實體類，實現(xiàn)三層之間的數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)庫的操縱。本文從硬件設計與制作到軟件編寫兩個方面建立了各個功能模塊之間的聯(lián)系，構建

8、了一個從護理床使用者輸入-＞上位機深度分析-＞下位機處理控制信號-＞控制直線電機運動的完整系統(tǒng)。護理床控制系統(tǒng)的構建，為后面護理床動作個性化推薦模式研究提供了必要的實驗平臺。
　　 第五，本文對護理床動作控制系統(tǒng)進行測試，實驗表明護理床的動作執(zhí)行與停止的反應時間在1s之內，對護理床各位姿變換運動準確可靠，床體動作過程中速度適中(各位姿變換時間為20-30s);語音控制時，對語音信號的識別率高達到95％以上，具有較高的穩(wěn)定性和實效