CN108158756A - 一种医疗机器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种医疗机器人，包括行走装置，行走装置上方设置有可以驱动载物台横向移动的横向位移装置，横向位移装置上设置有安装板，安装板的上方设置有高度调节装置，高度调节装置的顶端连接载物台，载物台与安装板之间设置有导向装置；行走装置上还设置有控制器、供电电源、工作状态指示灯和无线通信模块，无线通信模块与移动客户端信号连接，控制器与供电电源电连接，工作状态指示灯和无线通信模块均与控制器电连接。本发明结构简单，使用方便，提高了转运效率，减少了工作人员的劳动轻度，减轻了患者的痛苦，能更好的呵护患处，避免来回颠簸造成二次伤害，实用性强，值得推广。

Description

一种医疗机器人及其控制方法
技术领域
本发明属于医疗辅助用设备技术领域，具体涉及一种医疗机器人及其控制方法。
背景技术
目前，在医院的妇产科或者外科手术前准备工作中，经常需要几个护士合力将患者搬运到手术台上，手术完毕后，再将患者搬运至病床上，这样的来回搬运工作增加了护士的劳动强度，且容易对患者的伤口造成二次伤害和污染，对患者的身体恢复极为不利。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种医疗机器人及其控制方法，以解决上述提到的问题。
本发明的技术方案是：一种医疗机器人，包括行走装置，所述行走装置上方设置有可以驱动载物台横向移动的横向位移装置，所述横向位移装置上设置有安装板，所述安装板的上方设置有高度调节装置，所述高度调节装置的顶端连接载物台，所述载物台与安装板之间设置有导向装置；所述行走装置上还设置有控制器、供电电源、工作状态指示灯和无线通信模块，所述无线通信模块与移动客户端信号连接，所述控制器与供电电源电连接，所述工作状态指示灯和无线通信模块均与控制器电连接。
进一步的，所述行走装置是自动导引小车，所述自动导引小车上设置有GPS定位装置、视频采集装置和PSD测距定位装置，所述GPS定位装置、视频采集装置和PSD测距定位装置均分别与控制器、供电电源电连接。
进一步的，所述横向位移装置包括分别通过连接件固定在行走装置上表面的左侧和右侧的轨道支架，所述轨道支架上设置有轨道，所述轨道上滑动连接有安装板，所述安装板的下表面中间设置有横向布置的齿条，所述齿条与齿轮啮合，所述齿轮设置在转轴上，所述转轴设置在两个支座之间，通过轴承与支座连接，所述转轴的一端穿出支座后通过联轴器与第一步进电机连接，所述第一步进电机和支座均固定在行走装置的上表面。
进一步的，所述高度调节装置是H型结构的四台联动升降平台，所述四台联动升降平台包括四个蜗轮丝杆升降机、两台转向箱、若干联轴器、若干连杆、WP双出轴减速机和第二步进电机，所述步进电机的输出轴连接WP双出轴减速机，所述WP双出轴减速机的左右输出轴分别通过联轴器连接连杆，所述连杆的末端通过联轴器连接转向箱，所述转向箱的两个输出轴分别通过联轴器连接连杆，所述连杆的末端通过联轴器与蜗轮丝杆升降机连接，每个蜗轮丝杆升降机的底部与安装板固定，蜗轮丝杆升降机的顶头与载物台固定。
进一步的，所述导向装置包括固定在安装板上的筒状的连接柱，所述连接柱内套装有滑动杆，所述滑动杆可在连接柱内上下移动，所述滑动杆安装在载物台上的安装孔内，所述安装孔为沉孔，且安装孔有两个，沿着轨道的长度方向布置，所述滑动杆的上表面低于载物台的上表面。
进一步的，所述无线通信模块是3G无线通信模块、4G无线通信模块或WIFI模块。
一种医疗机器人的控制方法，包括以下步骤：
S1、启动医疗机器人；
S2、控制器接受指令，获取即将到达的目标点(X1，Y1)和医疗机器人所在位置(Xi，Yi)的GPS位置，并进行最优路径的规划；
S3、控制器发出指令给行走装置，驱动行走装置按照最优路径进行行走，行走过程中，医疗机器人内的GPS不断采集当前所在位置(Xi，Yi)与目标点位置(X1，Y1)进行比对，当X1-Xi<2，Y1-Yi<2的条件不成立时，控制器实时进行最优路径规划，确保最快到达，当X1-Xi<2，Y1-Yi<2的条件成立时，控制器发出指令控制视频装置启动，进行医疗机器人的位姿调整，使得横向位移装置的前进方向与病床的长度方向垂直，且横向位移装置上的卡口与病床上的凸出卡边对正，方便进行匹配限位；
S4、当横向位移装置的前进方向与病床的长度方向垂直调整完成后，控制器发出指令控制PSD测距定位装置启动，并驱动行走装置向病床靠近，移动的同时PSD测距仪不断测量病床和医疗机器人之间的直线距离，当直线距离等于预设阈值0.2时，控制器发出指令给高度调节装置；
S5、当高度调节装置接收到控制指令后，控制第二步进电机反转启动，并经WP双出轴减速机降速后通过连杆带动四个蜗轮丝杆升降机同步运动，带动载物台下降，当载物台下降到下限位处时触动限位开关一，第二步进电机停止的同时启动横向位移装置上的第一步进电机，第一步进电机带动齿轮正向转动，齿轮与齿条啮合，将载物台向前移动至病床下方；
S6、当横向位移装置前端前移到病床的侧边时触动限位开关二，第一步进电机停止，同时启动高度调节装置，第二步进电机正向启动，并经WP双出轴减速机降速后通过连杆带动四个蜗轮丝杆升降机同步运动，带动载物台上升至超出病床的支架的高度，且当载物台上升到上限位处时触动限位开关三，第二步进电机停止的同时启动横向位移装置上的第一步进电机，第一步进电机带动齿轮反向转动，齿轮与齿条啮合，将载物台向后移动，至原起始位置停止；
S7、返回S2步骤继续循环执行命令。
与现有技术相比，本发明将手术台面和病床的台面共用，通过来回移动床板，实现病人的转运，以防止颠簸对患者的伤害，本发明结构简单，使用方便，即提高了转运效率，还减少了工作人员的劳动轻度，减轻了患者的痛苦，能更好的呵护患处，避免来回颠簸造成二次伤害，对患者的身体快速恢复有利，实用性强，值得推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的载物台的主视图；
图3为本发明的载物台的左视图；
图4为本发明的轨道支架的3D结构示意图；
图5为本发明的轨道的横截面结构示意图；
图6为本发明的控制流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种医疗机器人及其控制方法，下面结合图1-图6的结构示意图，对本发明进行说明。
如图1-图6所示，本发明提供的一种医疗机器人，包括行走装置1，所述行走装置1上方设置有可以驱动载物台8横向移动的横向位移装置，所述横向位移装置上设置有安装板5，所述安装板5的上方设置有高度调节装置6，所述高度调节装置6的顶端连接载物台8，所述载物台8与安装板5之间设置有导向装置；所述行走装置1上还设置有控制器、供电电源、工作状态指示灯和无线通信模块，所述无线通信模块与移动客户端信号连接，所述控制器与供电电源电连接，所述工作状态指示灯和无线通信模块均与控制器电连接。
进一步的，所述行走装置1是自动导引小车，所述自动导引小车上设置有GPS定位装置、视频采集装置和PSD测距定位装置，所述GPS定位装置、视频采集装置和PSD测距定位装置均分别与控制器、供电电源电连接。
进一步的，所述横向位移装置包括分别通过连接件2固定在行走装置1上表面的左侧和右侧的轨道支架3，所述轨道支架3上设置有轨道4，所述轨道4上滑动连接有安装板5，所述安装板5的下表面中间设置有横向布置的齿条12，所述齿条12与齿轮10啮合，所述齿轮10设置在转轴11上，所述转轴11设置在两个支座13之间，通过轴承与支座13连接，所述转轴11的一端穿出支座13后通过联轴器与第一步进电机连接，所述第一步进电机和支座13均固定在行走装置1的上表面。
进一步的，所述高度调节装置6是H型结构的四台联动升降平台，所述四台联动升降平台包括四个蜗轮丝杆升降机、两台转向箱、若干联轴器、若干连杆、WP双出轴减速机和第二步进电机，所述步进电机的输出轴连接WP双出轴减速机，所述WP双出轴减速机的左右输出轴分别通过联轴器连接连杆，所述连杆的末端通过联轴器连接转向箱，所述转向箱的两个输出轴分别通过联轴器连接连杆，所述连杆的末端通过联轴器与蜗轮丝杆升降机连接，每个蜗轮丝杆升降机的底部与安装板5固定，蜗轮丝杆升降机的顶头与载物台8固定。
进一步的，所述导向装置包括固定在安装板5上的筒状的连接柱7，所述连接柱7内套装有滑动杆9，所述滑动杆9可在连接柱7内上下移动，所述滑动杆9安装在载物台8上的安装孔内，所述安装孔为沉孔，且安装孔有两个，沿着轨道4的长度方向布置，所述滑动杆9的上表面低于载物台8的上表面。
进一步的，所述无线通信模块是3G无线通信模块、4G无线通信模块或WIFI模块。
一种医疗机器人的控制方法，包括以下步骤：
S1、启动医疗机器人；
S2、控制器接受指令，获取即将到达的目标点(X1，Y1)和医疗机器人所在位置(Xi，Yi)的GPS位置，并进行最优路径的规划；
S3、控制器发出指令给行走装置，驱动行走装置按照最优路径进行行走，行走过程中，医疗机器人内的GPS不断采集当前所在位置(Xi，Yi)与目标点位置(X1，Y1)进行比对，当X1-Xi<2，Y1-Yi<2的条件不成立时，控制器实时进行最优路径规划，确保最快到达，当X1-Xi<2，Y1-Yi<2的条件成立时，控制器发出指令控制视频装置启动，进行医疗机器人的位姿调整，使得横向位移装置的前进方向与病床的长度方向垂直，且横向位移装置上的卡口与病床上的凸出卡边对正，方便进行匹配限位；
S4、当横向位移装置的前进方向与病床的长度方向垂直调整完成后，控制器发出指令控制PSD测距定位装置启动，并驱动行走装置向病床靠近，移动的同时PSD测距仪不断测量病床和医疗机器人之间的直线距离，当直线距离等于预设阈值0.2时，控制器发出指令给高度调节装置；
S5、当高度调节装置接收到控制指令后，控制第二步进电机反转启动，并经WP双出轴减速机降速后通过连杆带动四个蜗轮丝杆升降机同步运动，带动载物台8下降，当载物台8下降到下限位处时触动限位开关一，第二步进电机停止的同时启动横向位移装置上的第一步进电机，第一步进电机带动齿轮10正向转动，齿轮10与齿条12啮合，将载物台8向前移动至病床下方；
S6、当横向位移装置前端前移到病床的侧边时触动限位开关二，第一步进电机停止，同时启动高度调节装置，第二步进电机正向启动，并经WP双出轴减速机降速后通过连杆带动四个蜗轮丝杆升降机同步运动，带动载物台8上升至超出病床的支架的高度，且当载物台8上升到上限位处时触动限位开关三，第二步进电机停止的同时启动横向位移装置上的第一步进电机，第一步进电机带动齿轮10反向转动，齿轮10与齿条12啮合，将载物台8向后移动，至原起始位置停止；
S7、返回S2步骤继续循环执行命令。
其中，横向位移装置外围设置有防护围挡。
其中，工作状态指示灯多节LED示警灯。
其中，控制器是单片机，型号S7-400。
其中，控制器上连接有显示器，所述控制器可以通过显示器进行手动的命令发布，也可在移动终端通过无线通信模块进行命令的发布。
其中，本发明的手术台面和病床的台面采用相同的结构，其下方设置有和医疗机器人的载物台的凹口相匹配的凸台，所述凹口和凸台相结合，实现搬运时的卡位，防止病人的重心没有和载物台的重心重合造成侧翻，对病人造成的二次伤害。
本发明提供的一种医疗机器人，通过自动导引小车实现机械人的行走功能，且用GPS定位装置、视频采集装置和PSD测距定位装置相结合的方式，实现医疗机器人的位姿调整和准确定位，在高度调节装置和横向位移装置的配合下，实现病人的搬运。
与现有技术相比，本发明将手术台面和病床的台面共用，通过来回移动床板，实现病人的转运，以防止颠簸对患者的伤害，本发明结构简单，使用方便，即提高了转运效率，还减少了工作人员的劳动轻度，减轻了患者的痛苦，能更好的呵护患处，避免来回颠簸造成二次伤害，对患者的身体快速恢复有利，实用性强，值得推广。
以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种医疗机器人，其特征在于，包括行走装置(1)，所述行走装置(1)上方设置有可以驱动载物台(8)横向移动的横向位移装置，所述横向位移装置上设置有安装板(5)，所述安装板(5)的上方设置有高度调节装置(6)，所述高度调节装置(6)的顶端连接载物台(8)，所述载物台(8)与安装板(5)之间设置有导向装置；所述行走装置(1)上还设置有控制器、供电电源、工作状态指示灯和无线通信模块，所述无线通信模块与移动客户端信号连接，所述控制器与供电电源电连接，所述工作状态指示灯和无线通信模块均与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种医疗机器人，其特征在于，所述行走装置(1)是自动导引小车，所述自动导引小车上设置有GPS定位装置、视频采集装置和PSD测距定位装置，所述GPS定位装置、视频采集装置和PSD测距定位装置均分别与控制器、供电电源电连接。
3.根据权利要求1所述的一种医疗机器人，其特征在于，所述横向位移装置包括分别通过连接件(2)固定在行走装置(1)上表面的左侧和右侧的轨道支架(3)，所述轨道支架(3)上设置有轨道(4)，所述轨道(4)上滑动连接有安装板(5)，所述安装板(5)的下表面中间设置有横向布置的齿条(12)，所述齿条(12)与齿轮(10)啮合，所述齿轮(10)设置在转轴(11)上，所述转轴(11)设置在两个支座(13)之间，通过轴承与支座(13)连接，所述转轴(11)的一端穿出支座(13)后通过联轴器与第一步进电机连接，所述第一步进电机和支座(13)均固定在行走装置(1)的上表面。
4.根据权利要求1所述的一种医疗机器人，其特征在于，所述高度调节装置(6)是H型结构的四台联动升降平台，所述四台联动升降平台包括四个蜗轮丝杆升降机、两台转向箱、若干联轴器、若干连杆、WP双出轴减速机和第二步进电机，所述步进电机的输出轴连接WP双出轴减速机，所述WP双出轴减速机的左右输出轴分别通过联轴器连接连杆，所述连杆的末端通过联轴器连接转向箱，所述转向箱的两个输出轴分别通过联轴器连接连杆，所述连杆的末端通过联轴器与蜗轮丝杆升降机连接，每个蜗轮丝杆升降机的底部与安装板(5)固定，蜗轮丝杆升降机的顶头与载物台(8)固定。
5.根据权利要求3所述的一种医疗机器人，其特征在于，所述导向装置包括固定在安装板(5)上的筒状的连接柱(7)，所述连接柱(7)内套装有滑动杆(9)，所述滑动杆(9)可在连接柱(7)内上下移动，所述滑动杆(9)安装在载物台(8)上的安装孔内，所述安装孔为沉孔，且安装孔有两个，沿着轨道(4)的长度方向布置，所述滑动杆(9)的上表面低于载物台(8)的上表面。
6.根据权利要求1所述的一种医疗机器人，其特征在于，所述无线通信模块是3G无线通信模块、4G无线通信模块或WIFI模块。
7.根据权利要求1所述的一种医疗机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动医疗机器人；
S2、控制器接受指令，获取即将到达的目标点(X1，Y1)和医疗机器人所在位置(Xi，Yi)的GPS位置，并进行最优路径的规划；
S3、控制器发出指令给行走装置，驱动行走装置按照最优路径进行行走，行走过程中，医疗机器人内的GPS不断采集当前所在位置(Xi，Yi)与目标点位置(X1，Y1)进行比对，当X1-Xi<2，Y1-Yi<2的条件不成立时，控制器实时进行最优路径规划，确保最快到达，当X1-Xi<2，Y1-Yi<2的条件成立时，控制器发出指令控制视频装置启动，进行医疗机器人的位姿调整，使得横向位移装置的前进方向与病床的长度方向垂直，且横向位移装置上的卡口与病床上的凸出卡边对正，方便进行匹配限位；
S4、当横向位移装置的前进方向与病床的长度方向垂直调整完成后，控制器发出指令控制PSD测距定位装置启动，并驱动行走装置向病床靠近，移动的同时PSD测距仪不断测量病床和医疗机器人之间的直线距离，当直线距离等于预设阈值0.2时，控制器发出指令给高度调节装置；
S5、当高度调节装置接收到控制指令后，控制第二步进电机反转启动，并经WP双出轴减速机降速后通过连杆带动四个蜗轮丝杆升降机同步运动，带动载物台(8)下降，当载物台(8)下降到下限位处时触动限位开关一，第二步进电机停止的同时启动横向位移装置上的第一步进电机，第一步进电机带动齿轮(10)正向转动，齿轮(10)与齿条(12)啮合，将载物台(8)向前移动至病床下方；
S6、当横向位移装置前端前移到病床的侧边时触动限位开关二，第一步进电机停止，同时启动高度调节装置，第二步进电机正向启动，并经WP双出轴减速机降速后通过连杆带动四个蜗轮丝杆升降机同步运动，带动载物台(8)上升至超出病床的支架的高度，且当载物台(8)上升到上限位处时触动限位开关三，第二步进电机停止的同时启动横向位移装置上的第一步进电机，第一步进电机带动齿轮(10)反向转动，齿轮(10)与齿条(12)啮合，将载物台(8)向后移动，至原起始位置停止；
S7、返回S2步骤继续循环执行命令。
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