CN110653830A - 一种面向医疗环境的自动配送机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，包括远程操作模块、远程控制模块和机器人模块，所述远程操作模块的输出端与所述远程控制模块的输入端连接，所述远程控制模块的输出端与所述机器人模块的输入端连接，所述机器人模块的输出端分别与采集模块、运动控制模块、数据处理模块、通信模块和警报模块连接，所述机器人模块包括机器人本体，所述机器人本体的底端固定有底座，所述底座的底端固定有移动轮，所述机器人本体的顶端固定有摄像头，所述机器人本体的顶部一侧边固定有显示屏、麦克风和储物柜，所述机器人本体的底部与所述摄像头和所述显示屏同侧分别固定有红外传感器和激光雷达传感器。

Description

一种面向医疗环境的自动配送机器人系统
技术领域
本发明涉及医疗机器人技术领域，具体来说，涉及一种面向医疗环境的自动配送机器人系统。
背景技术
随着医疗水平的不断提高，医保体系的日渐完善，越来越多的病人会选择大型医院进行就诊，这导致大型医院医护人员的工作量与日俱增。护士作为基层医护人员，不仅担负着静脉注射，日常健康指标测试等工作，还需要完成多病房的送药、送餐、巡视乃至医疗垃圾清理等低技术而又重复性的工作。对一些高传染疾病比如2003年的非典，病人的护理工作对护士来说又存在很大传染危险。如果将这些低技术又重复性的工作交由机器人来完成，可大大降低护士的工作强度和疾病交叉传染的风险，提高护士的工作效率，促进医院智慧医疗的完善。但是现有的面向医疗环境的配送机器人的工作效率不高，不能很好的实现对路径的规划和避障，同时人机交互体验性能较差，不方便人们的使用。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，来解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，包括远程操作模块、远程控制模块和机器人模块，所述远程操作模块的输出端与所述远程控制模块的输入端连接，所述远程控制模块的输出端与所述机器人模块的输入端连接，所述机器人模块的输出端分别与采集模块、运动控制模块、数据处理模块、通信模块和警报模块连接，所述机器人模块包括机器人本体，所述机器人本体的底端固定有底座，所述底座的底端固定有移动轮，所述机器人本体的顶端固定有摄像头，所述机器人本体的顶部一侧边固定有显示屏、麦克风和储物柜，所述机器人本体的底部与所述摄像头和所述显示屏同侧分别固定有红外传感器和激光雷达传感器。
作为优选，所述机器人本体远离所述显示屏的一侧边分别固定有触摸开关、急停开关和充电口。
作为优选，所述采集模块与激光雷达传感器、红外传感器和所述摄像头连接。
作为优选，所述远程控制模块的内部包括主控计算机，且所述主控计算机的内部包括串口通信协议模块、数据接收解析模块和机器人示教模块。
作为优选，所述远程操作模块的内部包括单片机，且所述单片机的内部包括串口通信模块、键盘扫描及功能处理模块和液晶显示模块。
作为优选，所述移动轮的个数为四个，其中两个为万向轮，另外两个为随向轮。
作为优选，所述串口通信模块内部的电路包括处理器U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5，所述处理器U1的引脚A1与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述处理器U1的引脚A2连接，所述处理器U1的引脚A3与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述处理器U1的引脚A4连接，所述处理器U1的引脚A5接地，所述处理器U1的引脚A6与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端接地，所述处理器U1的引脚A7与电源连接，所述处理器U1的引脚A8与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端分别与所述电容C3的一端和电源连接，所述电容C3的另一端接地。
作为优选，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5的值均为0.1μF。
作为优选，所述显示屏与远程控制模块连接，用于显示位置信息，配送信息以及实现人机交互。
作为优选，所述通信模块包括无线通讯装置，用于与远程控制模块之间的数据通讯。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、通过激光雷达传感器和红外传感器可以实现对周围的环境的实时检测，并通过远程操作模块和远程控制模块可以实现对机器人的远程操控，提高机器人输送过程中的安全性，更加方便人们的操控。
2、提高了人机作业的交互性，且通过急停开关可以在机器人运作出现故障时实现对机器人的急停操作，更加利于机器人的安全。
3、机器人自身可以规避障碍物，同时实现对路径的规划，减轻了人们的劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的面向医疗环境的自动配送机器人系统的框图；
图2是根据本发明实施例的机器人本体的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的主控计算机的结构框图；
图4是根据本发明实施例的单片机的结构框图；
图5是根据本发明实施例的机器人导航定位的流程图；
图6是根据本发明实施例的机器人运动控制的流程图；
图7是根据本发明实施例的串口通信模块内部的电路图。
图中：
1、远程操作模块；2、远程控制模块；3、机器人模块；4、采集模块；5、运动控制模块；6、数据处理模块；7、通信模块；8、警报模块；9、机器人本体；10、底座；11、移动轮；12、摄像头；13、显示屏；14、麦克风；15、储物柜；16、红外传感器；17、激光雷达传感器；18、触摸开关；19、急停开关；20、充电口；21、主控计算机；22、串口通信协议模块；23、数据接收解析模块；24、机器人示教模块；25、单片机；26、串口通信模块；27、键盘扫描及功能处理模块；28、液晶显示模块。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一，如图1-7所示，根据本发明实施例的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，包括远程操作模块1、远程控制模块2和机器人模块3，所述远程操作模块1的输出端与所述远程控制模块2的输入端连接，远程操作模块1负责人机交互的输入和人机交互界面的输出以及向机器人系统控制端发送控制命令和接收控制端发送的数据，所述远程控制模块2的输出端与所述机器人模块3的输入端连接，远程控制模块2负责机器人行走结构和运动的控制，所述机器人模块3的输出端分别与采集模块4、运动控制模块5、数据处理模块6、通信模块7和警报模块8连接，所述机器人模块3包括机器人本体9，所述机器人本体9的底端固定有底座10，所述底座10的底端固定有移动轮11，所述机器人本体9的顶端固定有摄像头12，所述机器人本体9的顶部一侧边固定有显示屏13、麦克风14和储物柜15，所述机器人本体9的底部与所述摄像头12和所述显示屏13同侧分别固定有红外传感器16和激光雷达传感器17；通过激光雷达传感器17来获取环境信息，在运动过程中机器人对环境中的障碍物通过摄像头12和红外传感器16进行实时的监测，能够进行避障运动控制，通过机器人本体9的储物柜15可以放置需要配送的物资，当机器人到达目的地后，机器人还能与人之间进行交互，通过摄像头12可以实现对人脸和位置的识别，从而确保配送的是否准确；在机器人的运动过程中，地图构件是机器人导航的基础，可以将未知环境变为已知环境，机器人的定位是机器人导航的第一步，可以保障机器人能否精确到达目标位置，通过人机交互系统发送指令，并检查系统内部是否存在地图，当存在地图时进行机器人位姿的初始化，并读取站点信息，当不存在地图时，通过读取激光雷达信息和机器人移动进行保存地图，并进行机器人位姿初始化，不启动急停开关19状态下进行导航和全局路径的规划，并发送速度指令控制机器人移动到站点，通过激光雷达和超声波扫描周围的障碍物并判断障碍物是否可进行规避，可规避时进行局部的路径规划，判断是否达到终点，结束；通过传感器可以获得地图信息和机器人自身定位，并进行路径规划，并向底层运动控制系统发送角速度和转向角速度实现机器人的自主导航；底层的运动控制主要负责执行机器人的导航指令，当接收到主控系统的指令时，根据指令执行相关任务，并实时监控各个传感器的状态。
实施例二，如图2所示，所述机器人本体9远离所述显示屏13的一侧边分别固定有触摸开关18、急停开关19和充电口20；通过触摸开关18可以方便控制机器人的开关动作，同时急停开关19可以在遇到突发状况时方便人们的操控和使用。
实施例三，如图1和2所示，所述采集模块4与激光雷达传感器17、红外传感器16和所述摄像头12连接，通过摄像头12可以进行将拍摄的画面进行实时的传输，从而更加方便后台的掌握和了解，激光雷达传感器17和红外传感器16可以获取周围的环境信息。
实施例四，如图3所示，所述远程控制模块2的内部包括主控计算机21，且所述主控计算机21的内部包括串口通信协议模块22、数据接收解析模块23和机器人示教模块24。
实施例五，如图4所示，所述远程操作模块1的内部包括单片机25，且所述单片机25的内部包括串口通信模块26、键盘扫描及功能处理模块27和液晶显示模块28。
实施例六，如图1所示，所述移动轮11的个数为四个，其中两个为万向轮，另外两个为随向轮。
实施例七，如图7所示，所述串口通信模块26内部的电路包括处理器U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5，所述处理器U1的引脚A1与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述处理器U1的引脚A2连接，所述处理器U1的引脚A3与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述处理器U1的引脚A4连接，所述处理器U1的引脚A5接地，所述处理器U1的引脚A6与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端接地，所述处理器U1的引脚A7与电源连接，所述处理器U1的引脚A8与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端分别与所述电容C3的一端和电源连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5的值均为0.1μF；由于单片机25的串口与标准的串口之间的电平不兼容，所以在接口之间必须进行电平的转换，从而实现串口之间的通信。
实施例八，所述显示屏13与远程控制模块2连接，用于显示位置信息，配送信息以及实现人机交互，所述通信模块7包括无线通讯装置，用于与远程控制模块2之间的数据通讯。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
在实际应用时，通过激光雷达传感器17扫描外部的环境并建立地图，通过摄像头12将监控的画面进行实时的传输到远程控制端和操作端，远程控制端可以进行实时的监控，并向控制端发送指令，当收到指令后控制机器人的运动，通过唤醒麦克风14可以实现与机器人的交流沟通，通过远程操作模块1负责人机交互的输入和人机交互界面的输出以及向机器人系统控制端发送控制命令和接收控制端发送的数据，同时远程控制模块2负责机器人行走结构和运动的控制，可以将运送的物资准确的送到制定的站点，同时在运送的过程中可以方便人们的实时监控和指导，提高人机交互的作用，保障机器人的安全和物资的安全准确送达。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，包括远程操作模块（1）、远程控制模块（2）和机器人模块（3），所述远程操作模块（1）的输出端与所述远程控制模块（2）的输入端连接，所述远程控制模块（2）的输出端与所述机器人模块（3）的输入端连接，所述机器人模块（3）的输出端分别与采集模块（4）、运动控制模块（5）、数据处理模块（6）、通信模块（7）和警报模块（8）连接，所述机器人模块（3）包括机器人本体（9），所述机器人本体（9）的底端固定有底座（10），所述底座（10）的底端固定有移动轮（11），所述机器人本体（9）的顶端固定有摄像头（12），所述机器人本体（9）的顶部一侧边固定有显示屏（13）、麦克风（14）和储物柜（15），所述机器人本体（9）的底部与所述摄像头（12）和所述显示屏（13）同侧分别固定有红外传感器（16）和激光雷达传感器（17）。
2.根据权利要求1所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述机器人本体（9）远离所述显示屏（13）的一侧边分别固定有触摸开关（18）、急停开关（19）和充电口（20）。
3.根据权利要求1所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述采集模块（4）与激光雷达传感器（17）、红外传感器（16）和所述摄像头（12）连接。
4.根据权利要求1所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述远程控制模块（2）的内部包括主控计算机（21），且所述主控计算机（21）的内部包括串口通信协议模块（22）、数据接收解析模块（23）和机器人示教模块（24）。
5.根据权利要求1所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述远程操作模块（1）的内部包括单片机（25），且所述单片机（25）的内部包括串口通信模块（26）、键盘扫描及功能处理模块（27）和液晶显示模块（28）。
6.根据权利要求1所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述移动轮（11）的个数为四个，其中两个为万向轮，另外两个为随向轮。
7.根据权利要求5所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述串口通信模块（26）内部的电路包括处理器U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5，所述处理器U1的引脚A1与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述处理器U1的引脚A2连接，所述处理器U1的引脚A3与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述处理器U1的引脚A4连接，所述处理器U1的引脚A5接地，所述处理器U1的引脚A6与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端接地，所述处理器U1的引脚A7与电源连接，所述处理器U1的引脚A8与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端分别与所述电容C3的一端和电源连接，所述电容C3的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5的值均为0.1μF。
9.根据权利要求1所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述显示屏（13）与远程控制模块（2）连接，用于显示位置信息，配送信息以及实现人机交互。
10.根据权利要求1所述的一种面向医疗环境的自动配送机器人系统，其特征在于，所述通信模块（7）包括无线通讯装置，用于与远程控制模块之间的数据通讯。
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