CN105279723A - 移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法，其中移动献血助理系统包括移动献血助理机器人，所述的机器人上设置有：PC机路径规划和主控模块，用以对所述的机器人的行走路径进行规划和控制；环境信号采集模块，用以采集机器人的周边环境信息并发送至所述的PC机路径规划和主控模块；机载机械臂控制模块，用以控制所述的机器人的机械臂的动作和姿态；语音识别模块，用以控制所述的机器人的语音播放内容。采用该种移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法，解放专业的血站工作人员的劳动，降低人力成本，新能源的使用，使得该献血车具有低碳环保、零排放、零污染的特点，适用范围广。

Description

移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及献血助理机器人技术领域，具体是指一种移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法。

背景技术

献血车是由大中型客车改装的专用车辆，主要用于承担流动采血点以及团体单位血液采集任务，在日常使用中，需要安排若干个血站工作人员进行献血知识普及和宣传动员，再进行血液采集流程引导，这种事务性的工作未能把血站工作人员解放出来，耗费人力成本。与此同时，随着环保意识的深入人心，电动汽车越来越受到消费者的青睐。相较于传统的燃油献血车，电动献血车具有零排放，无污染，能量利用率高，节能环保等优点。由此可见，解放血站工作人员，降低人力成本并对现有的献血车进行升级具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现解放血站工作人员、降低人力成本，同时具有节能环保特点、具有更广泛应用范围的移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法具有如下构成：

该移动献血助理系统，其主要特点是，所述的移动献血助理系统包括移动献血助理机器人，所述的机器人上设置有：

PC机路径规划和主控模块，用以对所述的机器人的行走路径进行规划和控制；

环境信号采集模块，用以采集机器人的周边环境信息并发送至所述的PC机路径规划和主控模块；

机载机械臂控制模块，用以控制所述的机器人的机械臂的动作和姿态；

语音识别模块，用以控制所述的机器人的语音播放内容。

较佳地，所述的移动献血助理系统还包括手机终端，所述的手机终端上设置有手机端操控模块，所述的机器人上还设置有GSM通信模块，所述的GSM通信模块用以接收所述的手机端操控模块的控制信息并发送至所述的PC机路径规划和主控模块。

更佳地，所述的机器人上还设置有摄像头，所述的摄像头上设置有视频传输模块，所述的视频传输模块用以采集周边视频并通过串口与所述的PC机路径规划和主控模块进行通信。

更进一步地，所述的手机端操控模块包括：

实时语音单元，用以将语音转换成可用控制信号；

视频监控单元，用以通过网络查看所述的视频传输模块采集的视频；

实施例控制单元，用以通过所述的PC机路径规划和主控模块控制所述的机载机械臂控制模块和语音识别模块进行所述的机器人的献血辅助功能操作；

远程控制单元，用以通过短信控制机器人的行走动作。

再进一步地，所述的献血辅助功能包括献血者接待、献血流程引导和献血知识普及宣传。

较佳地，所述的移动献血助理系统还包括触摸屏操作装置，所述的触摸屏操作装置上设置有触摸屏和触摸屏控制模块，所述的触摸屏控制模块用以控制所述的触摸屏显示先验环境地图并接收路径规划控制信号，以及将所述的路径规划控制信号发送至所述的PC机路径规划和主控模块。

较佳地，所述的移动献血助理系统还包括控制手柄，所述的机器人上还设置有运动控制模块，所述的运动控制模块用以接受所述的控制手柄发送的用户的行走动作控制指令并发送至所述的PC机路径规划和主控模块。

较佳地，所述的环境信号采集模块为陀螺仪、超声波检测单元或红外线检测单元。

较佳地，所述的语音识别模块包括语音选择单元、献血宣传语音播放单元、献血流程引导语音播放单元、献血者接待语音播放单元和危险提示播放单元，所述的献血者接待语音播放单元包括初始欢迎语音播放子单元和到达提示语音播放子单元，所述的语音选择单元用以根据所述的PC机路径规划和主控模块的控制信号选择不同的语音播放单元进行语音播放。

本发明还涉及一种包含电动献血车的服务系统，其特征在于，所述的献血辅助系统包括权利要求1至9中任一项所述的移动献血助理系统和电动献血车。

较佳地，所述的电动献血车上设置有车载蓄电池组和充电控制模块，所述的机器人上设置有机载蓄电池组，所述的充电控制模块用以控制所述的车载蓄电池组向所述的机载蓄电池组充电。

更佳地，所述的电动献血车上还设置有AC充电机，所述的AC充电机向所述的车载蓄电池组或所述的机载蓄电池组充电。

更佳地，所述的电动献血车上设置有车载太阳能电池板，所述的车载太阳能电池板通过所述的充电控制模块向所述的车载蓄电池组或所述的机载蓄电池组充电。

更佳地，所述的机器人上还设置有辅助供电电源模块，所述的机载蓄电池组通过所述的辅助供电电源模块向所述的PC机路径规划和主控模块、环境信号采集模块、机载机械臂控制模块和语音识别模块供电。

更进一步地，所述的机器人上还设置有电量检测模块，所述的电量检测用以当检测所述的机载蓄电池组电量低于预设值时控制所述的机器人运动至所述的电动献血车处充电。

本发明还涉及一种基于所述的服务系统的献血服务方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的PC机路径规划和主控模块生成机器人行走的地图；

(2)所述的环境信号采集模块采集机器人的周边环境信息并发送至所述的PC机路径规划和主控模块；

(3)所述的PC机路径规划和主控模块检测是否接收到机器人行走动作控制指令、机械臂动作指令和语音播放控制指令，如果是，则继续步骤(4)，否则继续步骤(5)；

(4)所述的PC机路径规划和主控模块根据预设路径、所述的周边环境信息和接收到的行走动作控制指令对所述的机器人的行走路径进行规划，然后继续步骤(6)；

(5)所述的PC机路径规划和主控模块根据预设路径和所述的周边环境信息对所述的机器人的行走路径进行规划，然后继续步骤(6)；

(6)所述的PC机路径规划和主控模块将接收到的机械臂动作指令发送至所述的机载机械臂控制模块并将接收到的语音播放控制指令发送至所述的语音识别模块；

(7)所述的机载机械臂控制模块控制所述的机器人的机械臂的动作和姿态且所述的语音识别模块控制所述的机器人的语音播放内容。

较佳地，所述的移动献血助理系统还包括手机终端，所述的手机终端上设置有手机端操控模块，所述的手机端操控模块包括实施例控制单元和远程控制单元，所述的行走动作控制指令为所述的远程控制单元通过短信发送的机器人的行走动作控制指令，所述的机械臂动作指令和语音播放控制指令为所述的实施例控制单元控制所述的机载机械臂控制模块和语音识别模块进行所述的机器人的献血辅助功能操作的控制指令。

更佳地，所述的移动献血助理系统还包括摄像头，所述的摄像头上设置有视频传输模块，所述的手机端操控模块还包括视频监控单元，所述的步骤(2)和(3)之间，还包括以下步骤：

(2-A-1)所述的视频传输模块采集周边视频；

(2-A-2)所述的视频监控单元通过网络查看所述的视频传输模块采集的视频。

较佳地，所述的移动献血助理系统还包括触摸屏操作装置，所述的触摸屏操作装置上设置有触摸屏和触摸屏控制模块，所述的行走动作控制指令为所述的触摸屏控制模块接收到的路径规划控制信号，所述的步骤(2)和(3)之间，还包括以下步骤：

(2-B)所述的触摸屏控制模块控制所述的触摸屏显示先验环境地图并接收路径规划控制信号。

较佳地，所述的移动献血助理系统还包括控制手柄，所述的机器上还设置有运动控制模块，所述的行走动作控制指令为所述的运动控制模块接收到的所述的控制手柄发送的用户操作的行走动作控制指令。

较佳地，所述的移动献血助理系统还包括手机终端、触摸屏操作装置和控制手柄，所述的行走动作控制指令为所述的手机终端、触摸屏操作装置和控制手柄中至少一个发送至所述的PC机路径规划和主控模块的行走动作控制指令。

采用了该发明中的移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法，通过坐在电动献血车上的工作人员手上的手机端操控模块监控通过视频传输模块传回的视频信息，然后通过GSM通信模块进行远程操控该移动助理系统；通过触摸屏控制模块把当天献血车的环境地图加载到该移动助理系统上，并设定该移动助理机器人进行路径规划；通过机载机械臂控制模块和语音识别模块进行移动献血车户外献血的实时语音宣传和语音提醒，并通过机载机械臂的手势控制进行流程引导，实现语音、手势双指引；通过环境信号采集模块能判断当前环境并通过主机判断重新进行路径规划和语音播报提醒；从而解放专业的血站工作人员的劳动，降低人力成本；同时移动助理机器人能通过计算自己与献血车的距离和自身电量的关系，及时返回献血车的充电接口进行充电，该电动献血车的能量来源为车载太阳能电池板，而户外献血车能采集到足够的能量供移动助理系统供电使用，同时为了提高本献血车连续阴雨天的应急性，该献血车也能通过AC充电机进行充电，新能源的使用，使得该献血车具有低碳环保、零排放、零污染的特点，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的包含电动献血车的服务系统的结构示意图。

图2为本发明的包含电动献血车的服务系统的系统构架、支撑技术及功能框图。

图3为本发明的语音识别模块的结构框图。

图4为本发明的语音识别模块的结构示意图。

图5为本发明的语音识别电路原理图。

图6为本发明的触摸屏的框图。

图7为本发明的触摸屏的电路原理图。

图8为本发明的GSM短信模块的框图。

图9为本发明的GSM短信模块的电路原理图。

图10为本发明的太阳能自动充电电源部分的电路原理图。

图11为本发明的太阳能自动充电功率部分的电路原理图。

图12为本发明的太阳能自动充电单片机检测及控制部分的电路原理图。

图13为本发明的上位机软件结构图。

图14为本发明的触摸屏软件流程图。

图15为本发明的GSM模块发送接收软件结构图。

图16为本发明的安卓程序结构图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法设计方法及工作原理：

具有移动助理系统的电动献血车由电动献血车与移动助理系统两大部分构成，其中移动助理系统包括两轮移动助理机器人、手机终端、触摸屏操作装置、控制手柄和摄像头，如图1所示，包含电动献血车的服务系统包括：设置于电动献血车上的车载太阳能电池板模块1、充电控制模块2、车载蓄电池组及电池组管理模块3、电动献血车4、AC充电机5，设置于机器人上的机载蓄电池组6、辅助供电电源模块7、PC机路径规划和主控制模块13、陀螺仪、超声波、红外线等传感器构成的环境信号采集模块16、语音识别模块9、机载机械臂控制模块14和GSM通信模块12，设置于手机终端上的手机端操控模块11，设置于机器人上的运动控制模块10，设置于摄像头上的视频传输模块15，设置于触摸屏操作装置上的触摸屏控制模块8。

所述的辅助供电模块7与触摸屏控制模块8、语音识别模块9、运动控制模块10、GSM通信模块12、机载机械臂控制模块14、视频传输模块15、环境信号采集模块16、PC机路径规划、PC机路径规划和主控制模块13电连接为其供电，所述的车载太阳能电池板1的输出端与充电控制模块2的输入端电连接，所述的充电控制模块2的输出端与车载蓄电池组及电池组管理模块3、机载蓄电池组6互交，所述的车载蓄电池组及电池组管理模块3的输出端与电动献血车4电连接为其供电提供能量，所述AC充电机5的输出端与车载蓄电池组及电池组管理模块3、机载蓄电池组6的输入端电连接为其提供备用电源，所述的充电控制模块2的输出端通过极柱与机载蓄电池组6互交，所述的机载蓄电池组6的输出端与辅助供电模块7的输入端电连接，所述触摸屏控制模块8通过蓝牙与PC机路径规划和主控制模块13通信连接，所述运动控制模块10、陀螺仪、超声波、红外线等传感器构成的环境信号采集模块16、语音识别模块9、机载机械臂控制模块14与PC机路径规划和主控制模块13通过串口进行通信连接，所述视频传输模块15通过串口与PC机路径规划和主控制模块13进行通信连接，所述手机端操控模块11经过GSM通信模块12与PC机路径规划和主控制模块13进行通信连接。

具体的系统构架、支撑技术及功能框图如图2所示。本发明通过坐在电动献血车上的工作人员手上的手机端操控模块监控通过视频传输模块传回的视频信息，然后通过GSM通信模块进行远程操控该移动助理系统。通过触摸屏控制模块8把当天献血车的环境地图加载到该移动助理系统上，并设定该移动助理机器人进行路径规划，通过机载机械臂控制模块14和语音识别模块9进行移动献血车户外献血的实时语音宣传和语音提醒，并通过机载机械臂的手势控制进行流程引导，实现语音、手势双指引。通过环境信号采集模块16能判断当前环境并通过主机判断重新进行路径规划和语音播报提醒。同时移动助理机器人能通过计算自己与献血车的距离和自身电量的关系，及时返回献血车的充电接口进行充电，该电动献血车的能量来源为车载太阳能电池板1，而户外献血车能采集到足够的能量供移动助理系统供电使用，同时为了提高本献血车连续阴雨天的应急性，该献血车也能通过AC充电机进行充电。

所述的具有移动助理系统和电动献血车的服务系统的定位方法采用航姿推算定位法，这种定位方法结构简单、价格低廉，不需要外界环境信息，但是误差会随行程的增加而增大，因此只适用于短时短距离运动的位姿估计，由于献血车进行献血知识普及和宣传动员，再进行血液采集流程引导，这种事务性的工作的活动范围不大，因此采用本方法。航姿推算法的基本原理是：系统根据采集到的瞬时线速度、角速度等信息、用累加计算的方法确定机器人系统的位置和姿态。

鉴于所述移动助理系统采用传感器数量偏少，现实场地环境复杂，无法准确检测到能阻挡机器人的障碍物，即以固定路径点和航路来实现在不同地区之间进行献血知识普及和宣传动员，再进行血液采集流程引导等工作。

参见图4本语音识别模块9结构图主控采用宏品科技的单时钟/机器期(1T)的单片机STC10L08XE。语音辨识采用LD3320A芯片，模块框图如图3所示。单片机STC10L08XE与LD3320芯片的电气连接图如图5所示。

所述的语音识别模块9采用LD3320，它是ICRoute公司生产的基于非特定人语音识别SI-ASR：Speaker-Independent-AutomaticSpeechRecognition技术的语音识别/声控芯片。提供了真正的单芯片语音识别解决方案。

语音识别模块9采用ASR技术，提供了一种脱离按键、键盘、鼠标、触摸屏等GUI操作方式且基于语音的用户界面VUIVoiceuserInterface，使得用户对该系统的操作更简单、快速和自然。用户只需要把识别的关键词语以字符串的形式传送进芯片，即可以在下次识别中立即生效。比如，用户在51等主控MCU的编程中，简单地通过设置芯片的寄存器，把诸如“你好”这样的识别关键词语的内容动态地传入芯片中，芯片就可以识别所设定的关键词语了。每个关键词语可以是单字、词组、短句或者任何的中文发音的组合。基于LD3320的语音识别系统可以随着使用流程，在运行时动态地更改关键词语列表的内容，这样可以用一个系统支持多种不同的场景，同时也不需要用户作任何的录音训练。在所述的具有移动助理系统的电动献血车上把诸如“请领取献血表并参考模板填写”、“请由左边台阶上车采集血液样本”、献血宣传语等这样的识别关键字的存储在内存卡上，进行调用。

所述的机载机械臂控制模块14采用MultiFLEX2控制器，MultiFLEX2控制器是一款专为智能机器人和小型智能设备设计的多功能控制器，适合作为为智能机器人的主控制器。它具备：1)520MHz、32位的高性能嵌入式处理器和Linux操作系统，运算处理能力强大，而功耗只有2瓦，尺寸只有11厘米×7厘米，重不到250克；2)控制直流电机，控制舵机；调速、位置控制、力矩控制；可控制多达64路电机/舵机；3)连接各种传感器。通过20个D/A和I/O端口，可以连接数百种传感器，采集传感器数据并处理、决策；4)具备RS422总线和无线以太网WiFi，市场上的各种功能模块均可以直接连接到这款控制器上等功能。同时具有：1.尺寸小，功耗低，价格低。2.专为机器人设计。3.支持NorthSTAR图形化开发环境，开发非常方便。4.运算处理性能相当于1.6GHz工控机的35％，已经足够用于所述移动助理系统。520MHz的处理器能够流畅处理视频、网络、语音识别与合成等高运算量任务。5.处理能力强。MultiFLEX2处理能力约500MIPS，单片机控制卡约3—10MIPS。6.能处理视觉、语音识别与合成等高运算量任务。7.采用Linux系统，能多任务运行。8内置大容量存储，方便连接USB接口的U盘、摄像头等，可录音、录像、通过网络进行实时视频音频传输，通讯采用无线以太网，非常适合作为所述献血车移动助理系统的控制器等优点，故选择MultiFLEX2控制器作为机械臂的控制板。

所述充电控制模块2由于系统采用的蓄电池为24V，充电过程中电量不足的时候电压小于额定电压24V，而太阳能电池板额定最大功率是240瓦，在额定光照情况下，电压为30V，其最大功率点在28-31V电压的时候，所以采用降压斩波电路。

所述充电控制模块2电路采用隔离式电源模块和高速光耦图腾输出进行mos管门极驱动，mos管用的是IR公司的IRFP2907管，电流最大170安培，耐压50V，导通最小阻抗4.5毫欧。

驱动器用的是增强型51单片机，带有两路pwm输出，21k频率输出。硬件还带有AD采样电路，采集电池板电压和电池电压，以及一个满量程75A的霍尔电流传感器，额定供电电压5V。

服务系统还带有欠压过压保护，当检测到系统电压过低，关闭输出负载的逆变器接口。当电池电压过高，关闭降压斩波电路输出。功率跟踪系统电源部分是一片DCDC芯片，内部结构为降压斩波电路，LM2596，LM2596内部包含150KHZ振荡器、1.23v基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器和内部稳压电路等。为了产生不同的输出电压通常将比较器的负端接基准电压1.23V，正端接分压电阻网络。其中R1＝1KΩ，R2分别为1.7KΩ3.3v，3.1KΩ5V，8.8KΩ12V、0-ADJ。将输出电压的分压电阻网络的输出同内部基准稳压值1.23V进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。

由于单片机供电需要5V，继电器驱动电压需要12V，所以先用LM2596将电压降到12V，然后再用LM2940线性稳压芯片将12V降到5V。LM2940输出电压固定的低压差三端稳压器；输出电压5V；输出电流1A；输出电流1A时，最小输入输出电压差小于0.8V；最大输入电压26V；工作温度-40～+125℃；内含静态电流降低电路、电流限制、过热保护、电池反接和反插入保护电路。LM2940比7805的转换效率高。7805直接输入不接输出的情况下，其内部还会有3mA的电流消耗静态电流。而LDO元件的静态电流就比它远远小得多了。LM2940就是一个LDO，由于24V和12V以及5V电压相差甚远，所以，如果用普通的先行稳压器件的话比较危险，因为效率低，稳压器会严重发热甚至烧毁。而LM2596属于开关电源类降压芯片，效率高，所以发热几乎为零。

参考附图6、7触摸屏控制模块8采用宏晶科技公司的高速51内核单片机STC12LE5A60S2和超强抗干扰液晶屏控制器SSD1963构成，此外液晶模块采用XPT2046读取四线电阻屏的触摸位置。此外板上还有4个按键，串口以及8盏LED灯。其中，SSD1963是晶门公司生产的一款TFT真彩色液晶屏显示控制器，内部集成有1215KB的帧缓冲器，支持864X480像素点的24位真彩色图片的显示。芯片支持不同总线宽度的微处理器并行接口用以接收来自微处理器的图片数据和命令。它与LCD显示器接口支持普通的无RAM的LCD的驱动，色彩深度达到每像素点24位。

通过主控STC12E5A60S2通过电阻触摸屏驱动XPT2046获取触摸点信号，通过液晶驱动SSD1963进行液晶屏显示加载的地图等信息，同时把获取的触摸点信息通过蓝牙串口与PC机进行通信。

参考附图8、9，GSM短信模块是一个紧凑型、高可靠性的无线模块，采用SMT封装的双频GSM/GPRS模块解决方案SIM900A，另外此板还配有电源管理芯片、串口电平转换芯片。GSM模块根据提供的数据传输速率又可以分为GPRS模块、EDGE模块、3G模块和纯短信模块。短信模块只支持短信服务。GPRS，可说是GSM的延续。它经常被描述成“2.5G”。GPRS的传输速率从56K到114Kbps不等，理论速度最高达171k，实际测试的下传速度在25K左右。相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言，GPRS拥有更快的访问数据通信速度，GPRS技术还具有在任何时间、任何地点都能实现连接，永远在线、按流量计费等特点。目前，国内的GSM网络普遍具有GPRS通讯功能，移动和联通的网络都支持GPRS，EDGE也已经在全国范围覆盖。

GSM短信模块框图如图8所示，模块电路原理图如图9所示。

SIM900A是一个2频的GSM/GPRS模块，SIM900A支持GPRSmulti-slotclass10/class8(可选)和GPRS编码格式CS-1，CS-2，CS-3andCS-4。SIM900A采用省电技术设计，在SLEEP模式下最低耗流只有1mA。此外，该模块内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IP命令让用户能够很容易使用TCP/IP协议，这些在用户做数据传输方面的应用时非常有用。

由于SIM900A所设计的尺寸较小，因而这样几乎可以满足所有用户应用中的对空间尺寸的要求。

该模块与用户移动应用的物理接口为68个贴片焊盘，提供了模块和客户电路板的所有硬件接口：键盘和SPI显示接口；主串口和调试串口；一路音频接口，包含一个麦克风输入和一个扬声器输出；可编程通用输入输出接口。

参考附图10、11、12，太阳能自动充电模的功率跟踪系统电源部分是一片DC-DC芯片，内部结构为降压斩波电路，LM2596。

LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于37V的各种电压。

该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。其具有在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4％的范围内，振荡频率误差在±15％的范围内；可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路(一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路)

由于单片机供电需要5V，继电器驱动电压需要12V，所以先用lm2596将电压降到12V，然后再用lm2940线性稳压芯片将12V降到5V。

电路采用隔离式电源模块和高速光耦图腾输出进行mos管门极驱动，mos管用的是IR公司的IRFP2907管，电流最大170安培，耐压50v，导通最小阻抗4.5毫欧。

驱动器用的是增强型51单片机，带有两路pwm输出，21k频率输出。硬件还带有AD采样电路，采集电池板电压和电池电压，以及一个满量程75A的霍尔电流传感器，额定供电电压5V。

参见图13为上位机软件结构图，线程由手柄数据接收线程、陀螺仪接收线程、短信接收线程、触摸屏接收线程、机器人行走线程、机器人控制线程、单一航点行走线程、直行转弯线程等组成。手柄数据接收线程可以实现对手柄信息的读取，它可以对机器人的行走进行直接控制；当检测到有手柄接入时该线程就会开始读取数据，在读取到数据后手柄数据接收线程就会按照程序对该数据进行处理和转换，使之变为有用的数据并将该数据送入到机器人行走线程中为机器人的行走提供必要的数据。陀螺仪接收线程内部含有陀螺仪，陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，利用该装置并结合其它的相关部件陀螺仪接收线程可以将数据输入到计算机中，它可以实现对机器人直行转弯等反馈控制；当陀螺仪接入计算机时就开始输出数据，并且该数据会被送入到机器人行走线程中为机器人提供有关陀螺仪的数据。短信接收线程和触摸屏接收线程用来接收指定目标路径点的信息和数据，它可以为机器人行走线程提供关于目标路径点的信息和数据，机器人会根据所得到的该数据进行相应的操作和移动。使用者可以通过短信、触摸屏的方式将想要机器人到达的目标路径点发送给短信、触摸屏接收线程，短信、触摸屏接收线程在收到来自使用者所指定的信息后会按照程序进行相应的处理，然后会将处理后的关于目标路径点的信息送入到机器人行走线程中。当机器人行走线程收到来自短信、触摸屏线程关于目标路径点的数据后机器人线程会将该数据与来自陀螺仪接收线程的有关陀螺仪的数据进行结合和处理，进而创建出单一航点行走线程为机器人的行走提供必要的数据和指令。单一航点行走线程在被创建后会进一步创建出直行转弯线程，直行转弯线程会将机器人行走的路径分解为直行行走和和转弯行走。机器人通过直行行走和转弯行走的结合实现到达使用者所指定目的地的目的，进而完成使用者所提出的指令实现相应的功能。

通过将手柄数据接收线程所提供的手柄数据、陀螺仪接收线程提供的关于陀螺仪的数据以及来自短信、触摸屏接收线程的关于目标路径点的数据进行结合，机器人行走线程创建出单一航点行走线程，进而创建出直行转弯线程将机器人的路径分解为直行行走和转弯行走，实现了使机器人到达指定目的地的目的。当机器人行走线程改变更新后，每更新一次系统便会重新创建一次机器人控制线程，并将关于机器人控制的数据发送给底层让底层执行与命令相对应的指令，进而实现相应的路径规划、血液采集流程指引、献血宣传等功能。

参见图14为从控制器的下位机系统流程图，根据从控制器的控制要求和功能实现在机器人开始工作后，机器人首先会进行必要的初始化工作来为后面相应功能的实现做好准备。初始化工作包括SPI的初始化、TFT的初始化和串口的初始化。在对SPI、TFT和串口进行初始化以后，系统就会通过扫描法生成机器人行走所需要的地图，为机器人的移动行走做准备。当机器人行走所需要的地图被扫描完成后系统就会对键盘、触摸和串口进行检测来确定使用者是否有相应的命令要传达给机器人。在对键盘进行检测时，系统会检测键盘上是否有键被按下；如果键盘上有键被按下被系统检测到以后，系统会进行相应的路径数据加工处理。系统会对来自键盘的关于路径的数据进行确认然后发送；并且系统会提供校准、时间设置位置的选择；同时会将时间加30s。在完成这些操作后，系统会通过串口将该数据传送出去。在将数据传送完成后系统会自动进入到下一次循环当中，即回到系统初始化完成以后的状态。系统会通过扫描法继续扫描生成地图然后继续对键盘、触摸和串口进行检测以接收相应的信息和数据。如果系统没有检测到键盘上有键被按下，那么系统就会一直对键盘进行持续的检测。在系统对键盘、触摸和串口进行检测的过程中，如果系统检测到有来自触摸的信息，那么系统会将有关的路径信息进行存储和保存。在将路径信息进行存储和保存完毕后，系统会将该路径信息通过串口进行发送同时系统会再次回到检测状态对键盘、触摸和串口继续进行检测。在系统进行检测的过程中，系统除了会对键盘和触摸进行检测以外，系统还会对串口接收信息进行检测。当系统检测到串口有接收信息后，系统首先会对接收到的信息进行信息校对；在信息校对完成后，如果信息正确无误，系统会选择与接收到的信息相对应的提示模块，其中包括初始欢迎模块、到达提示模块和危险提示模块。在相应模块的选择完成以后，系统会通过语音模块进行播放，并通过扬声器将播放的语音进行放大后播出。在播放完成以后，系统会自动进入到下一次循环当中，再次通过扫描法扫描生成地图然后继续对键盘、触摸和串口进行检测。以此循环，完成相应的功能。

从机在得到有关的信息和数据后，从机会对数据进行一次加工。在加工完成后，从机会将加工后的数据进行发送，然后系统就会得到10个路径位置点的数据和分别对应十个路径点停留时间的时间数据。在得到这些数据以后，系统会按照协议约定，将前十个数据定义为路径位置信息，将后十个数据定义为所设置的十个路径点对应的停留时间信息。在得到这些所需的数据后，移动助理系统机器人将会按照所提供的数据完成献血车相应路径规划的功能。

参见图15为GSM模块发送接收软件结构图，在Andruino上电后Andruino会进入等待状态等待“#Who？”；当等待到了之后Andruino会发送“#Mega2560？”给上位机，然后等待短信GSM模块发送过来的数据。在GSM发送接收开始之后，其首先会对串口是否接收到进行判断。如果判断到串口已经接收到，GSM首先会进行返回处理，然后继续等待串口，判断串口是否接收到数据；如果GSM发送接收开始后判断到串口没有接收到，那么GSM会重新返回然后继续对串口是否接收到进行检测。在等待串口并判断是否接收到数据的过程中，如果系统检测到串口接收到数据，那么系统首先会对串口接收到的数据内容进行判断。如果检测到的内容是关于“血液采集流程指引”的数据，那么系统就会向机械臂控制器发送“血液采集流程指引”的命令，使其完成相应的指引操作；如果系统检测到的内容是关于“献血知识普及宣传”的数据，那么系统就会向机械臂控制器发送“献血知识普及宣传”的命令，使其完成与献血知识普及宣传相对应的操作；依此类推。

如果GSM在等待串口检测其是否接收到数据的过程中判断到串口没有接收到数据，那么系统会返回继续等待串口，检测其是否接收到数据。通过GSM模块可以实现将接受到的关于命令的数据传达给机械臂控制器的功能，进而使其完成与命令相对应的操作。

参见图16为安卓程结构图。Android软件包括4大模块：实时语音、视频监控、实施例功能和远程控制。其中实时语音模块可以实现将语音转换成可用信号，并将该信号传递给后面与之相对应的接收模块的功能。视频监控模块可以用来显示摄像头所采集到的视频，进而使用户能够得到机器人所采集到的信息。实施例模块实现了让机器人进行献血人员接待、献血知识普及宣传、血液采集流程指引、自主充电等功能。远程控制模块完成了献血车上工作人员通过短信对机器人进行直接控制的功能；献血车上工作人员可以通过短信控制机器人进行前进、后退、左转、右转、停止等动作。四大模块的共同配合实现了献血车上工作人员对移动助理系统机器人进行相关控制和获取移动助理系统机器人所采集信息的功能。

采用了该发明中的移动献血助理系统、包含电动献血车的服务系统及方法，通过坐在电动献血车上的工作人员手上的手机端操控模块监控通过视频传输模块传回的视频信息，然后通过GSM通信模块进行远程操控该移动助理系统；通过触摸屏控制模块把当天献血车的环境地图加载到该移动助理系统上，并设定该移动助理机器人进行路径规划；通过机载机械臂控制模块和语音识别模块进行移动献血车户外献血的实时语音宣传和语音提醒，并通过机载机械臂的手势控制进行流程引导，实现语音、手势双指引；通过环境信号采集模块能判断当前环境并通过主机判断重新进行路径规划和语音播报提醒；从而解放专业的血站工作人员的劳动，降低人力成本；同时移动助理机器人能通过计算自己与献血车的距离和自身电量的关系，及时返回献血车的充电接口进行充电，该电动献血车的能量来源为车载太阳能电池板，而户外献血车能采集到足够的能量供移动助理系统供电使用，同时为了提高本献血车连续阴雨天的应急性，该献血车也能通过AC充电机进行充电，新能源的使用，使得该献血车具有低碳环保、零排放、零污染的特点，适用范围广。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (21)

1.一种移动献血助理系统，其特征在于，所述的移动献血助理系统包括移动献血助理机器人，所述的机器人上设置有：

PC机路径规划和主控模块，用以对所述的机器人的行走路径进行规划和控制；

环境信号采集模块，用以采集机器人的周边环境信息并发送至所述的PC机路径规划和主控模块；

机载机械臂控制模块，用以控制所述的机器人的机械臂的动作和姿态；

语音识别模块，用以控制所述的机器人的语音播放内容。

2.根据权利要求1所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括手机终端，所述的手机终端上设置有手机端操控模块，所述的机器人上还设置有GSM通信模块，所述的GSM通信模块用以接收所述的手机端操控模块的控制信息并发送至所述的PC机路径规划和主控模块。

3.根据权利要求2所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的机器人上还设置有摄像头，所述的摄像头上设置有视频传输模块，所述的视频传输模块用以采集周边视频并通过串口与所述的PC机路径规划和主控模块进行通信。

4.根据权利要求3所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的手机端操控模块包括：

实时语音单元，用以将语音转换成可用控制信号；

视频监控单元，用以通过网络查看所述的视频传输模块采集的视频；

实施例控制单元，用以通过所述的PC机路径规划和主控模块控制所述的机载机械臂控制模块和语音识别模块进行所述的机器人的献血辅助功能操作；

远程控制单元，用以通过短信控制机器人的行走动作。

5.根据权利要求4所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的献血辅助功能包括献血者接待、献血流程引导和献血知识普及宣传。

6.根据权利要求1所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括触摸屏操作装置，所述的触摸屏操作装置上设置有触摸屏和触摸屏控制模块，所述的触摸屏控制模块用以控制所述的触摸屏显示先验环境地图并接收路径规划控制信号，以及将所述的路径规划控制信号发送至所述的PC机路径规划和主控模块。

7.根据权利要求1所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括控制手柄，所述的机器人上还设置有运动控制模块，所述的运动控制模块用以接受所述的控制手柄发送的用户的行走动作控制指令并发送至所述的PC机路径规划和主控模块。

8.根据权利要求1所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的环境信号采集模块为陀螺仪、超声波检测单元或红外线检测单元。

9.根据权利要求1所述的移动献血助理系统，其特征在于，所述的语音识别模块包括语音选择单元、献血宣传语音播放单元、献血流程引导语音播放单元、献血者接待语音播放单元和危险提示播放单元，所述的献血者接待语音播放单元包括初始欢迎语音播放子单元和到达提示语音播放子单元，所述的语音选择单元用以根据所述的PC机路径规划和主控模块的控制信号选择不同的语音播放单元进行语音播放。

10.一种包含电动献血车的服务系统，其特征在于，所述的献血辅助系统包括权利要求1至9中任一项所述的移动献血助理系统和电动献血车。

11.根据权利要求10所述的电动献血车的服务系统，其特征在于，所述的电动献血车上设置有车载蓄电池组和充电控制模块，所述的机器人上设置有机载蓄电池组，所述的充电控制模块用以控制所述的车载蓄电池组向所述的机载蓄电池组充电。

12.根据权利要求11所述的电动献血车的服务系统，其特征在于，所述的电动献血车上还设置有AC充电机，所述的AC充电机向所述的车载蓄电池组或所述的机载蓄电池组充电。

13.根据权利要求11所述的电动献血车的服务系统，其特征在于，所述的电动献血车上设置有车载太阳能电池板，所述的车载太阳能电池板通过所述的充电控制模块向所述的车载蓄电池组或所述的机载蓄电池组充电。

14.根据权利要求11所述的电动献血车的服务系统，其特征在于，所述的机器人上还设置有辅助供电电源模块，所述的机载蓄电池组通过所述的辅助供电电源模块向所述的PC机路径规划和主控模块、环境信号采集模块、机载机械臂控制模块和语音识别模块供电。

15.根据权利要求14所述的电动献血车的服务系统，其特征在于，所述的机器人上还设置有电量检测模块，所述的电量检测用以当检测所述的机载蓄电池组电量低于预设值时控制所述的机器人运动至所述的电动献血车处充电。

16.一种基于权利要求10所述的服务系统的献血服务方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的PC机路径规划和主控模块生成机器人行走的地图；

(2)所述的环境信号采集模块采集机器人的周边环境信息并发送至所述的PC机路径规划和主控模块；

(3)所述的PC机路径规划和主控模块检测是否接收到机器人行走动作控制指令、机械臂动作指令和语音播放控制指令，如果是，则继续步骤(4)，否则继续步骤(5)；

(4)所述的PC机路径规划和主控模块根据预设路径、所述的周边环境信息和接收到的行走动作控制指令对所述的机器人的行走路径进行规划，然后继续步骤(6)；

(5)所述的PC机路径规划和主控模块根据预设路径和所述的周边环境信息对所述的机器人的行走路径进行规划，然后继续步骤(6)；

(6)所述的PC机路径规划和主控模块将接收到的机械臂动作指令发送至所述的机载机械臂控制模块并将接收到的语音播放控制指令发送至所述的语音识别模块；

(7)所述的机载机械臂控制模块控制所述的机器人的机械臂的动作和姿态且所述的语音识别模块控制所述的机器人的语音播放内容。

17.根据权利要求16所述的服务系统的献血服务方法，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括手机终端，所述的手机终端上设置有手机端操控模块，所述的手机端操控模块包括实施例控制单元和远程控制单元，所述的行走动作控制指令为所述的远程控制单元通过短信发送的机器人的行走动作控制指令，所述的机械臂动作指令和语音播放控制指令为所述的实施例控制单元控制所述的机载机械臂控制模块和语音识别模块进行所述的机器人的献血辅助功能操作的控制指令。

18.根据权利要求17所述的服务系统的献血服务方法，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括摄像头，所述的摄像头上设置有视频传输模块，所述的手机端操控模块还包括视频监控单元，所述的步骤(2)和(3)之间，还包括以下步骤：

(2-A-1)所述的视频传输模块采集周边视频；

(2-A-2)所述的视频监控单元通过网络查看所述的视频传输模块采集的视频。

19.根据权利要求16所述的服务系统的献血服务方法，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括触摸屏操作装置，所述的触摸屏操作装置上设置有触摸屏和触摸屏控制模块，所述的行走动作控制指令为所述的触摸屏控制模块接收到的路径规划控制信号，所述的步骤(2)和(3)之间，还包括以下步骤：

(2-B)所述的触摸屏控制模块控制所述的触摸屏显示先验环境地图并接收路径规划控制信号。

20.根据权利要求16所述的服务系统的献血服务方法，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括控制手柄，所述的机器上还设置有运动控制模块，所述的行走动作控制指令为所述的运动控制模块接收到的所述的控制手柄发送的用户操作的行走动作控制指令。

21.根据权利要求16所述的服务系统的献血服务方法，其特征在于，所述的移动献血助理系统还包括手机终端、触摸屏操作装置和控制手柄，所述的行走动作控制指令为所述的手机终端、触摸屏操作装置和控制手柄中至少一个发送至所述的PC机路径规划和主控模块的行走动作控制指令。