CN106078755B - 一种多功能医疗服务机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能医疗服务机器人，属于机器人技术领域。本发明包括控制箱、语音装置、摄像头、机械手模块、机器人前端循迹模块、机器人后端循迹模块、上位机显示器、机器人底盘、车轮。本发明主要用于在医院巡视病房，同时传输病房图像画面至上位机显示器便于医生实时掌握病人情况，并且可以在规定时间自主循迹至指定病房利用机械手模块夹取药瓶递给病人，通过语音装置发出提示音提示病人按时吃药。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能医疗服务机器人，属于机器人技术领域。
背景技术
随着医学模式的转变及我国医疗卫生事业的快速发展，医护人员责任重、压力大、技术操作多、工作不规律。据报道，医护人员工作压力明显高于一般职业，这种过度的工作压力不仅影响医护人员的身心健康，而且影响护理工作质量，值得引起重视。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种多功能医疗服务机器人，用于解决了现有的医学设备不能实时掌握病人的情况、也不能在规定时间自主循迹至指定病房给病人送药、也不能自主的提醒病人按时吃药的问题。
本发明技术方案是：一种多功能医疗服务机器人，包括控制箱10、语音装置11、摄像头12、机械手模块44、机器人前端循迹模块45、机器人后端循迹模块46、上位机显示器47、机器人底盘48、车轮；车轮安装在机器人底盘48底部，所述语音装置11安装于机器人底盘48上，摄像头12安装于机器人底盘48前端，所述摄像头12输入口与控制箱10输出口相连，摄像头12输出口与上位机显示器47输入口相连；语音装置11、机械手模块44的输入口均与控制箱10输出口相连；机器人前端循迹模块45、机器人后端循迹模块46的输出口均与控制箱10输入口相连，所述摄像头12用于机器人帮助医护人员巡视病房时，摄像头12可以通过无线网络传输病房图像画面至上位机显示器47便于医生实时掌握病人情况。
优选地，所述车轮包括第一万向轮29、第二万向轮30、第三万向轮31、第四万向轮32、第一车轮33、第二车轮34、第三车轮35、第四车轮36、第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40；所述第一车轮33与第一电机37相连安装于机器人底盘48右侧前方、所述第二车轮34与第二电机38相连安装于机器人底盘48左侧前方，所述第三车轮35与第三电机39相连安装于机器人底盘48右侧后方、所述第四车轮36与第四电机40相连安装于机器人底盘48左侧后方，所述第一万向轮29安装于第一车轮33前方，所述第二万向轮30安装于第二车轮34前方，所述第三万向轮31安装于第三车轮35后方，所述第四万向轮32安装于第四车轮36后方，所述第一万向轮29、第二万向轮30、第三万向轮31、第四万向轮32辅助多功能医疗服务机器人运动。
优选地，所述控制箱10包括电源41、单片机42、电机驱动43；电源41为多功能医疗服务机器人各模块工作提供所需能源，单片机42输出口与电机驱动43输入口相连，电机驱动43输出口分别与第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40的输入口相连；所述摄像头12输入口与单片机42输出口相连，摄像头12输出口与上位机显示器47输入口相连，语音装置11、机械手模块44的输入口均与单片机42输出口相连；机器人前端循迹模块45、机器人后端循迹模块46的输出口均与单片机42输入口相连，单片机42根据接收到的路径信息通过电机驱动43控制第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40转动，使机器人运动至指定地点。
优选地，所述机械手模块44包括左弧形手抓1、右弧形手抓2、第一舵机3、第二舵机4、第三舵机6、第四舵机8、第一小连杆5、第二小连杆7、第一大连杆9；第一大连杆9下端固定于机器人底盘48上，第一大连杆9上端与第四舵机8壳体固定，第四舵机8输出轴固定于第二小连杆7的下端，第二小连杆7的上端与第三舵机6壳体固定，第三舵机6输出轴与第一小连杆5下端固定，第一小连杆5上端右边与第一舵机3壳体固定，第一小连杆5上端左边与第二舵机4壳体固定，第一舵机3输出轴与右弧形手抓2固定，第二舵机4输出轴与左弧形手抓1固定。按照设定时间，机器人运动至指定地点后机器人机械手模块44夹取药瓶递给病人，语音装置11发出提示音提示病人按时吃药。
优选地，所述机器人前端循迹模块45包括第一灰度传感器13、第二灰度传感器14、第三灰度传感器15、第四灰度传感器16、第五灰度传感器17、第六灰度传感器18、第七灰度传感器19、第八灰度传感器20；上述传感器从左到右依次安装于机器人底盘48前端下方，机器人后端循迹模块46包括第九灰度传感器21、第十灰度传感器22、第十一灰度传感器23、第十二灰度传感器24、第十三灰度传感器25、第十四灰度传感器26、第十五灰度传感器27、第十六灰度传感器28；从左到右依次安装于机器人底盘48后端下方，机器人前端循迹模块45与机器人后端循迹模块46用于把路径信息传递给控制箱10中的单片机42，为机器人下一步运动提供参考信息。
本发明一种多功能医疗服务机器人具有两种功能，功能一：机器人帮助医护人员巡视病房并通过摄像头传输病房图像画面至上位机显示器，便于医生实时掌握病人情况；功能二：按照设定时间，机器人运动至指定地点后机器人机械手模块夹取药瓶递给病人，语音装置发出提示音提示病人按时吃药。
本发明功能一工作过程是：机器人根据设定好的程序，利用前端循迹模块45与机器人后端循迹模块46采集地面轨迹信息传输至单片机42，单片机42根据接收到的路径信息通过电机驱动43控制第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40转动，使机器人在指定区域内巡视病房，同时摄像头12传输病房图像画面至上位机显示器47，使得医生实时掌握病人情况。
本发明功能二工作过程是：步骤一：按照医护人员给病人设定的吃药时间，单片机42根据内部存储的药瓶所在位置数据，利用前端循迹模块45与机器人后端循迹模块46采集到的地面轨迹信息，通过电机驱动43控制第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40转动，使机器人运动至药瓶所在位置，步骤二：单片机42根据内部存储的药瓶所在高度数据，控制第四舵机8输出轴顺时针旋转（判断顺时针旋转方向，从机器人左侧向右看）25度同时带动第二小连杆7向上抬高25度，完成动作一，第三舵机6输出轴逆时针旋转（判断逆时针旋转方向，从机器人右侧向左看）25度同时带动第一小连杆5向上抬高25度，完成动作二，完成动作一与动作二后机械手达到指定高度。第一舵机3输出轴逆时针旋转（判断逆时针旋转方向，从机器人上面往向下看）45度同时带动右弧形手抓2逆时针旋转45度完成动作三，第二舵机4输出轴顺时针旋转（判断顺时针旋转方向，从机器人上面往向下看）45度同时带动左弧形手抓1顺时针旋转45度完成动作四，完成动作三和动作四后机械手张开，第一舵机3输出轴顺时针旋转45度同时带动右弧形手抓2顺时针旋转45度完成动作五，第二舵机4输出轴逆时针旋转45度同时带动左弧形手抓1逆时针旋转45度完成动作六，完成动作五和动作六后机械手闭合夹取到药瓶，步骤三：单片机42根据内部存储的病人位置数据，利用前端循迹模块45与机器人后端循迹模块46采集到的地面轨迹信息，通过电机驱动43控制第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40转动，使机器人运动至病人所在位置，步骤四：机器人将夹取到的药瓶递给病人，同时语音装置11发出提示音提示病人按时吃药。
本发明的有益效果是：按照设定时间，机器人运动至指定地点后机器人机械手模块夹取药瓶递给病人，语音装置发出提示音提示病人按时吃药；机器人帮助医护人员巡视病房时可通过摄像头，传输病房图像画面至上位机显示器便于医生实时掌握病人情况。可有效减轻医护人员的工作压力，提高医护人员的工作效率。同时结构简洁合理，也具有节能环保等优点，适于应用推广。
附图说明
图1为本发明的右侧视图；
图2为本发明的左侧视图；
图3为本发明的仰视图；
图4为本发明的左弧形手抓1、右弧形手抓2、第一舵机3、第二舵机4放大图；
图5为本发明的第一小连杆5、第三舵机6、第二小连杆7放大图；
图6为本发明的控制原理图。
图中各标号为：1-左弧形手抓、2-右弧形手抓、3-第一舵机、4-第二舵机、5-第一小连杆、6-第三舵机、7-第二小连杆、8-第四舵机、9-第一大连杆、10-控制箱、11-语音装置、12-摄像头、13-第一灰度传感器、14-第二灰度传感器、15-第三灰度传感器、16-第四灰度传感器、17-第五灰度传感器、18-第六灰度传感器、19-第七灰度传感器、20-第八灰度传感器、21-第九灰度传感器、22-第十灰度传感器、23-第十一灰度传感器、24-第十二灰度传感器、25-第十三灰度传感器、26-第十四灰度传感器、27-第十五灰度传感器、28-第十六灰度传感器，29-第一万向轮、30-第二万向轮、31-第三万向轮、32-第四万向轮、33第一车轮、34-第二车轮、35-第三车轮、36-第四车轮、37-第一电机、38-第二电机、39-第三电机、40-第四电机、41-电源、42-单片机、43-电机驱动，44-机械手模块、45-机器人前端循迹模块、46-机器人后端循迹模块、47-上位机显示器、48-机器人底盘。
具体实施方式
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1：如图1-6所示，一种多功能医疗服务机器人，包括控制箱10、语音装置11、摄像头12、机械手模块44、机器人前端循迹模块45、机器人后端循迹模块46、上位机显示器47、机器人底盘48、车轮；车轮安装在机器人底盘48底部，所述语音装置11安装于机器人底盘48上，摄像头12安装于机器人底盘48前端，所述摄像头12输入口与控制箱10输出口相连，摄像头12输出口与上位机显示器47输入口相连；语音装置11、机械手模块44的输入口均与控制箱10输出口相连；机器人前端循迹模块45、机器人后端循迹模块46的输出口均与控制箱10输入口相连。
所述车轮包括第一万向轮29、第二万向轮30、第三万向轮31、第四万向轮32、第一车轮33、第二车轮34、第三车轮35、第四车轮36、第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40；所述第一车轮33与第一电机37相连安装于机器人底盘48右侧前方、所述第二车轮34与第二电机38相连安装于机器人底盘48左侧前方，所述第三车轮35与第三电机39相连安装于机器人底盘48右侧后方、所述第四车轮36与第四电机40相连安装于机器人底盘48左侧后方，所述第一万向轮29安装于第一车轮33前方，所述第二万向轮30安装于第二车轮34前方，所述第三万向轮31安装于第三车轮35后方，所述第四万向轮32安装于第四车轮36后方。
所述控制箱10包括电源41、单片机42、电机驱动43；单片机42输出口与电机驱动43输入口相连，电机驱动43输出口分别与第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40的输入口相连；所述摄像头12输入口与单片机42输出口相连，摄像头12输出口与上位机显示器47输入口相连，语音装置11、机械手模块44的输入口均与单片机42输出口相连；机器人前端循迹模块45、机器人后端循迹模块46的输出口均与单片机42输入口相连。
所述机械手模块44包括左弧形手抓1、右弧形手抓2、第一舵机3、第二舵机4、第三舵机6、第四舵机8、第一小连杆5、第二小连杆7、第一大连杆9；第一大连杆9下端固定于机器人底盘48上，第一大连杆9上端与第四舵机8壳体固定，第四舵机8输出轴固定于第二小连杆7的下端，第二小连杆7的上端与第三舵机6壳体固定，第三舵机6输出轴与第一小连杆5下端固定，第一小连杆5上端右边与第一舵机3壳体固定，第一小连杆5上端左边与第二舵机4壳体固定，第一舵机3输出轴与右弧形手抓2固定，第二舵机4输出轴与左弧形手抓1固定。
所述机器人前端循迹模块45包括第一灰度传感器13、第二灰度传感器14、第三灰度传感器15、第四灰度传感器16、第五灰度传感器17、第六灰度传感器18、第七灰度传感器19、第八灰度传感器20；上述传感器从左到右依次安装于机器人底盘48前端下方，机器人后端循迹模块46包括第九灰度传感器21、第十灰度传感器22、第十一灰度传感器23、第十二灰度传感器24、第十三灰度传感器25、第十四灰度传感器26、第十五灰度传感器27、第十六灰度传感器28；从左到右依次安装于机器人底盘48后端下方。
一种多功能医疗服务机器人需要完成巡视病房任务。机器人根据设定好的程序，利用前端循迹模块45与机器人后端循迹模块46采集地面轨迹信息传输至单片机42，单片机42根据接收到的路径信息通过电机驱动43控制第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40转动，使机器人在指定区域内巡视病房，同时摄像头12传输病房图像画面至上位机显示器47，使得医生实时掌握病人情况。
一种多功能医疗服务机器人需要完成给病人送药任务。步骤一：按照医护人员给病人设定的吃药时间，单片机42根据内部存储的药瓶所在位置数据，利用前端循迹模块45与机器人后端循迹模块46采集到的地面轨迹信息，通过电机驱动43控制第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40转动，使机器人运动至药瓶所在位置，步骤二：单片机42根据内部存储的药瓶所在高度数据，控制第四舵机8输出轴顺时针旋转（判断顺时针旋转方向，从机器人左侧向右看）25度同时带动第二小连杆7向上抬高25度，完成动作一，第三舵机6输出轴逆时针旋转（判断逆时针旋转方向，从机器人右侧向左看）25度同时带动第一小连杆5向上抬高25度，完成动作二，完成动作一与动作二后机械手达到指定高度。第一舵机3输出轴逆时针旋转（判断逆时针旋转方向，从机器人上面往向下看）45度同时带动右弧形手抓2逆时针旋转45度完成动作三，第二舵机4输出轴顺时针旋转（判断顺时针旋转方向，从机器人上面往向下看）45度同时带动左弧形手抓1顺时针旋转45度完成动作四，完成动作三和动作四后机械手张开，第一舵机3输出轴顺时针旋转45度同时带动右弧形手抓2顺时针旋转45度完成动作五，第二舵机4输出轴逆时针旋转45度同时带动左弧形手抓1逆时针旋转45度完成动作六，完成动作五和动作六后机械手闭合夹取到药瓶，步骤三：单片机42根据内部存储的病人位置数据，利用前端循迹模块45与机器人后端循迹模块46采集到的地面轨迹信息，通过电机驱动43控制第一电机37、第二电机38、第三电机39、第四电机40转动，使机器人运动至病人所在位置，步骤四：机器人将夹取到的药瓶递给病人，同时语音装置11发出提示音提示病人按时吃药。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (1)
1.一种多功能医疗服务机器人，其特征在于：包括控制箱（10）、语音装置（11）、摄像头（12）、机械手模块（44）、机器人前端循迹模块（45）、机器人后端循迹模块（46）、上位机显示器（47）、机器人底盘（48）、车轮；车轮安装在机器人底盘（48）底部，所述语音装置（11）安装于机器人底盘（48）上，摄像头（12）安装于机器人底盘（48）前端，所述摄像头（12）输入口与控制箱（10）输出口相连，摄像头（12）输出口与上位机显示器（47）输入口相连；语音装置（11）、机械手模块（44）的输入口均与控制箱（10）输出口相连；机器人前端循迹模块（45）、机器人后端循迹模块（46）的输出口均与控制箱（10）输入口相连；
所述车轮包括第一万向轮（29）、第二万向轮（30）、第三万向轮（31）、第四万向轮（32）、第一车轮（33）、第二车轮（34）、第三车轮（35）、第四车轮（36）、第一电机（37）、第二电机（38）、第三电机（39）、第四电机（40）；所述第一车轮（33）与第一电机（37）相连安装于机器人底盘（48）右侧前方、所述第二车轮（34）与第二电机（38）相连安装于机器人底盘（48）左侧前方，所述第三车轮（35）与第三电机（39）相连安装于机器人底盘（48）右侧后方、所述第四车轮（36）与第四电机（40）相连安装于机器人底盘（48）左侧后方，所述第一万向轮（29）安装于第一车轮（33）前方，所述第二万向轮（30）安装于第二车轮（34）前方，所述第三万向轮（31）安装于第三车轮（35）后方，所述第四万向轮（32）安装于第四车轮（36）后方；
所述控制箱（10）包括电源（41）、单片机（42）、电机驱动（43）；单片机（42）输出口与电机驱动（43）输入口相连，电机驱动（43）输出口分别与第一电机（37）、第二电机（38）、第三电机（39）、第四电机（40）的输入口相连；所述摄像头（12）输入口与单片机（42）输出口相连，摄像头（12）输出口与上位机显示器（47）输入口相连，语音装置（11）、机械手模块（44）的输入口均与单片机（42）输出口相连；机器人前端循迹模块（45）、机器人后端循迹模块（46）的输出口均与单片机（42）输入口相连；
所述机械手模块（44）包括左弧形手抓（1）、右弧形手抓（2）、第一舵机（3）、第二舵机（4）、第三舵机（6）、第四舵机（8）、第一小连杆（5）、第二小连杆（7）、第一大连杆（9）；第一大连杆（9）下端固定于机器人底盘（48）上，第一大连杆（9）上端与第四舵机（8）壳体固定，第四舵机（8）输出轴固定于第二小连杆（7）的下端，第二小连杆（7）的上端与第三舵机（6）壳体固定，第三舵机（6）输出轴与第一小连杆（5）下端固定，第一小连杆（5）上端右边与第一舵机（3）壳体固定，第一小连杆（5）上端左边与第二舵机（4）壳体固定，第一舵机（3）输出轴与右弧形手抓（2）固定，第二舵机（4）输出轴与左弧形手抓（1）固定；
所述机器人前端循迹模块（45）包括第一灰度传感器（13）、第二灰度传感器（14）、第三灰度传感器（15）、第四灰度传感器（16）、第五灰度传感器（17）、第六灰度传感器（18）、第七灰度传感器（19）、第八灰度传感器（20）；上述传感器从左到右依次安装于机器人底盘（48）前端下方，机器人后端循迹模块（46）包括第九灰度传感器（21）、第十灰度传感器（22）、第十一灰度传感器（23）、第十二灰度传感器（24）、第十三灰度传感器（25）、第十四灰度传感器（26）、第十五灰度传感器（27）、第十六灰度传感器（28）；从左到右依次安装于机器人底盘（48）后端下方；
机器人帮助医护人员巡视病房并通过摄像头传输病房图像画面至上位机显示器，便于医生实时掌握病人情况的具体步骤为：
机器人根据设定好的程序，利用前端循迹模块（45）与机器人后端循迹模块（46）采集地面轨迹信息传输至单片机（42），单片机（42）根据接收到的路径信息通过电机驱动（43）控制第一电机（37）、第二电机（38）、第三电机（39）、第四电机（40）转动，使机器人在指定区域内巡视病房，同时摄像头（12）传输病房图像画面至上位机显示器（47），使得医生实时掌握病人情况；
按照设定时间，机器人运动至指定地点后机器人机械手模块夹取药瓶递给病人，语音装置发出提示音提示病人按时吃药的具体步骤为：
步骤一：按照医护人员给病人设定的吃药时间，单片机（42）根据内部存储的药瓶所在位置数据，利用前端循迹模块（45）与机器人后端循迹模块（46）采集到的地面轨迹信息，通过电机驱动（43）控制第一电机（37）、第二电机（38）、第三电机（39）、第四电机（40）转动，使机器人运动至药瓶所在位置；
步骤二：单片机（42）根据内部存储的药瓶所在高度数据，控制第四舵机（8）输出轴顺时针旋转25度同时带动第二小连杆（7）向上抬高25度，完成动作一，第三舵机（6）输出轴逆时针旋转25度同时带动第一小连杆（5）向上抬高25度，完成动作二，完成动作一与动作二后机械手达到指定高度，第一舵机（3）输出轴逆时针旋转45度同时带动右弧形手抓（2）逆时针旋转45度完成动作三，第二舵机（4）输出轴顺时针旋转45度同时带动左弧形手抓（1）顺时针旋转45度完成动作四，完成动作三和动作四后机械手张开，第一舵机（3）输出轴顺时针旋转45度同时带动右弧形手抓（2）顺时针旋转45度完成动作五，第二舵机（4）输出轴逆时针旋转45度同时带动左弧形手抓（1）逆时针旋转45度完成动作六，完成动作五和动作六后机械手闭合夹取到药瓶；
步骤三：单片机（42）根据内部存储的病人位置数据，利用前端循迹模块（45）与机器人后端循迹模块（46）采集到的地面轨迹信息，通过电机驱动（43）控制第一电机（37）、第二电机（38）、第三电机（39）、第四电机（40）转动，使机器人运动至病人所在位置；
步骤四：机器人将夹取到的药瓶递给病人，同时语音装置（11）发出提示音提示病人按时吃药。
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- 2016-06-21 CN CN201610447877.4A patent/CN106078755B/zh active Active
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