CN108210186B - 产妇辅助恢复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗领域，具体而言涉及一种产妇辅助恢复装置，包括：左机械臂、右机械臂、所述左机械臂和右机械臂之间的座椅、直流控制电机和主控制芯片，行进驱动电机，与所述主控制芯片连接，用于接收所述主控制芯片发送的行进控制信号。本发明所述的产妇辅助恢复装置，可以使得产妇、特别是新生儿出生不久的产妇更好和更安全地进行活动和锻炼，从而在身体和精神上得到更好的恢复。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种产妇辅助恢复装置。
背景技术
分娩之后的产妇，特别是新生儿出生一周左右的产妇，身体和精神处于产后极大的压力中，需要轻微运动来释放这种压力，最好是可以到户外进行适当放松。然而产妇毕竟行动不便，如果在户外活动需要有人陪同，这会占用人力。如果产妇自己行动，又怕因为行动不便而碰撞引起意外。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种产妇辅助恢复装置，所述装置包括：
医疗机器人主体，包括左机械臂、右机械臂、所述左机械臂和右机械臂之间的座椅、直流控制电机和主控制芯片，所述主控制芯片向所述直流控制电机发送手臂驱动信号，以使得所述直流控制电机控制所述左机械臂和所述右机械臂实现各种预设医疗服务操作；
行进驱动电机，与所述主控制芯片连接，用于接收所述主控制芯片发送的行进控制信号；
驱动轮，设置在所述医疗机器人主体的下方的后侧，与所述行进驱动电机连接；所述驱动轮用于接收所述行进控制信号，并基于所述行进控制信号控制所述医疗机器人主体的前进方向或后退方向；
万向轮，设置在所述医疗机器人主体的下方的前侧，用于在所述驱动轮的带动下进行各个方向的随动；
前景拍摄设备，设置在所述医疗机器人主体的正前端，用于对所述医疗机器人主体的前景进行拍摄并输出前景图像，所述前景拍摄设备内置有预采集单元、纹理检测单元和分辨率调整单元，所述预采集单元用于对所述前景拍摄设备视野内环境进行图像预采集以获得预采集图像，所述纹理检测单元与所述预采集单元连接，用于接收所述预采集图像并估算所述预采集图像的纹理变化幅度，所述分辨率调整单元与所述纹理检测单元连接，用于基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述前景拍摄设备拍摄的前景图像的分辨率；
色饱和度调节设备，与所述前景拍摄设备连接，用于接收调整分辨率后的前景图像，并对所述调整分辨率后的前景图像执行色饱和度调节，以获得并输出色饱和度调节图像；
FLASH存储设备，用于预先存储预设信息量阈值、预设长度和预设角度；
直方图处理设备，与所述色饱和度调节设备连接，用于接收所述色饱和度调节图像，对所述色饱和度调节图像执行灰度直方图处理，获取所述色饱和度调节图像中各个像素点灰度值中的最大灰度值以作为灰度值上限，还获取所述色饱和度调节图像中各个像素点灰度值中的最小灰度值以作为灰度值下限。
因此，本发明至少具备以下几个重要发明点：
(1)在医疗机器人主体进行医疗服务过程中，通过高精度玻璃检测模式，确定前方是否存在玻璃器件，以及时制定躲避方案，从而保证医疗机器人主体的可靠性；
(2)通过直方图分析的方式获取待处理图像的灰度值上限和灰度值下限，在待处理图像的灰度值上限和灰度值下限之间，对待处理图像的灰度变化情况进行分析，并基于灰度变化分析结果确定待处理图像中包含的信息量的多少，利用玻璃表面平滑并相对应信息量较少的特征，将玻璃目标与其他物体进行高精度区分；
(3)通过摄像头内建的纹理检测单元分析预采集图像的纹理变化幅度，以基于获得的纹理变化幅度调整摄像头最终拍摄图像的实时分辨率，从而在保证后续图像处理效果的同时，减少了不必要的图像运算和能量损耗。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的产妇辅助恢复装置的结构方框图。
图2为根据本发明实施方案示出的产妇辅助恢复装置的外形轮廓图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的产妇辅助恢复装置的实施方案进行详细说明。
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
机器人在医疗服务领域方面应用广泛，主要原因在于医疗服务人员的人手不足，以及医疗服务需要24小时不间断的服务要求，加上医疗服务本身的繁重的工作量，导致医疗机器人的发展速度较快。
分娩之后的产妇，特别是新生儿出生一周左右的产妇，身体和精神处于产后极大的压力中，需要轻微运动来释放这种压力，最好是可以到户外进行适当放松。然而产妇毕竟行动不便，如果在户外活动需要有人陪同，这会占用人力。如果产妇自己行动，又怕因为行动不便而碰撞引起意外。为了舒缓病人心情和给病人提供场所，很多医疗服务场地设置了大量透明设备，例如各种玻璃器件，导致在移动时容易碰撞到玻璃器件而发生意外，不仅给装置本身造成损坏，而可能将玻璃器件撞坏，甚至对病人造成伤害，从而造成了严重的经济损失，干扰了正常的医疗服务秩序。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种自动躲避的产妇辅助恢复装置，能够减少与前方玻璃器件碰撞的意外发生。
为了解决上述问题，本发明提供了一种自动躲避的产妇辅助恢复装置，能够在高精度图像识别机制的基础上，对前方的各种玻璃器件进行有效识别，并在发现玻璃器件时，向行进驱动电机发送包括躲避方向和躲避速度的行进控制信号以便于所述行进驱动电机控制驱动轮对前景中的玻璃器件进行躲避。
图1为根据本发明实施方案示出的自动躲避的产妇辅助恢复装置的结构方框图，所述装置包括：
医疗机器人主体，包括左机械臂、右机械臂、所述左机械臂和右机械臂之间的座椅、直流控制电机和主控制芯片；
其中，所述主控制芯片向所述直流控制电机发送手臂驱动信号，以使得所述直流控制电机控制所述左机械臂和所述右机械臂实现各种预设医疗服务操作。
接着，继续对本发明的自动躲避的产妇辅助恢复装置的具体结构进行进一步的说明。
所述自动躲避的产妇辅助恢复装置中还可以包括：
行进驱动电机，与所述主控制芯片连接，用于接收所述主控制芯片发送的行进控制信号。
所述自动躲避的产妇辅助恢复装置中还可以包括：
驱动轮，设置在所述医疗机器人主体的下方的后侧，与所述行进驱动电机连接；
其中，所述驱动轮用于接收所述行进控制信号，并基于所述行进控制信号控制所述医疗机器人主体的前进方向或后退方向。
所述自动躲避的产妇辅助恢复装置中还可以包括：
万向轮，设置在所述医疗机器人主体的下方的前侧，用于在所述驱动轮的带动下进行各个方向的随动；
前景拍摄设备，设置在所述医疗机器人主体的正前端，用于对所述医疗机器人主体的前景进行拍摄并输出前景图像，所述前景拍摄设备内置有预采集单元、纹理检测单元和分辨率调整单元，所述预采集单元用于对所述前景拍摄设备视野内环境进行图像预采集以获得预采集图像，所述纹理检测单元与所述预采集单元连接，用于接收所述预采集图像并估算所述预采集图像的纹理变化幅度，所述分辨率调整单元与所述纹理检测单元连接，用于基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述前景拍摄设备拍摄的前景图像的分辨率。
所述自动躲避的产妇辅助恢复装置中还可以包括：
色饱和度调节设备，与所述前景拍摄设备连接，用于接收调整分辨率后的前景图像，并对所述调整分辨率后的前景图像执行色饱和度调节，以获得并输出色饱和度调节图像；
FLASH存储设备，用于预先存储预设信息量阈值、预设长度和预设角度；
直方图处理设备，与所述色饱和度调节设备连接，用于接收所述色饱和度调节图像，对所述色饱和度调节图像执行灰度直方图处理，获取所述色饱和度调节图像中各个像素点灰度值中的最大灰度值以作为灰度值上限，还获取所述色饱和度调节图像中各个像素点灰度值中的最小灰度值以作为灰度值下限；
变化参数提取设备，分别与所述FLASH存储设备和所述直方图处理设备连接，用于接收所述预设长度、所述预设角度、所述灰度值上限和所述灰度值下限，形成以所述灰度值下限到所述灰度值上限为水平索引以及以所述灰度值下限到所述灰度值上限为垂直索引所形成的变化参数表格，所述变化参数表格中每一个元素的数值为，在所述色饱和度调节图像中，以相对于水平方向的预设角度从灰度值为所述元素的水平索引的像素点到达灰度值为所述元素的垂直索引的像素点的长度小于预设长度的像素点对的总数；
信息量检测设备，与所述变化参数提取设备连接，用于对于所述变化参数表格中的每一个元素，将其的数值取以自然对数为底的对数值以作为第一乘法项，将其的数值作为第二乘法项，将第一乘法项与第二乘法项相乘以获得其的待处理数值，将所述变化参数表格中的所有元素的待处理数值相加后并取相加后的和的负数以作为信息量数值输出；
信息量匹配设备，分别与所述FLASH存储设备和所述信息量检测设备连接，用于接收所述信息量数值，并将所述信息量数值与预设信息量阈值进行匹配，当所述信息量数值小于等于所述预设信息量阈值时，输出玻璃匹配成功信号，当所述信息量数值大于所述预设信息量阈值时，输出玻璃匹配失败信号；
其中，所述主控制芯片还与所述信息量匹配设备连接，用于在接收到所述玻璃匹配成功信号时，进入玻璃躲避模式，并在所述玻璃躲避模式下，向所述行进驱动电机发送包括躲避方向和躲避速度的行进控制信号以便于所述行进驱动电机控制所述驱动轮对所述医疗机器人主体的前景中的玻璃器件进行躲避，还用于在接收到所述玻璃匹配失败信号时，退出所述玻璃躲避模式。
在所述自动躲避的产妇辅助恢复装置中：
所述分辨率调整单元基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述前景拍摄设备拍摄的前景图像的分辨率包括：所述预采集图像的纹理变化幅度越大，所述前景拍摄设备拍摄的前景图像的分辨率越高。
在所述自动躲避的产妇辅助恢复装置中：
所述主控制芯片还用于在接收到所述玻璃匹配失败信号时，退出所述玻璃躲避模式。
所述自动躲避的产妇辅助恢复装置中还可以包括：
ZIGBEE通信设备，与所述前景拍摄设备连接，用于接收调整分辨率后的前景图像；
其中，所述ZIGBEE通信设备还用于将所述调整分辨率后的前景图像通过双向ZIGBEE无线通信链路发送到附近的医疗服务中心处。
图2为根据本发明实施方案示出的自动躲避的产妇辅助恢复装置的外形轮廓图。
同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种医疗机器人自动躲避方法，所述方法包括使用如上述的自动躲避的产妇辅助恢复装置以在确定前方存在玻璃器件时，及时制定相应的躲避模式。
另外，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
采用本发明的自动躲避的产妇辅助恢复装置，针对现有技术中医疗机器人无法躲避前方玻璃设备的技术问题，通过利用玻璃在成像中带来的信息量偏少的特性，在针对性的图像采集机制和图像处理机制的基础上，有效识别前方各种玻璃设备，并相应控制驱动轮进行躲避，从而避免了碰撞前方玻璃设备的意外发生。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (1)
1.一种产妇辅助恢复装置，其特征在于，所述装置包括：
医疗机器人主体，包括左机械臂、右机械臂、所述左机械臂和右机械臂之间的座椅、直流控制电机和主控制芯片；
其中，所述主控制芯片向所述直流控制电机发送手臂驱动信号，以使得所述直流控制电机控制所述左机械臂和所述右机械臂实现各种预设医疗服务操作；
行进驱动电机，与所述主控制芯片连接，用于接收所述主控制芯片发送的行进控制信号；
驱动轮，设置在所述医疗机器人主体的下方的后侧，与所述行进驱动电机连接；
其中，所述驱动轮用于接收所述行进控制信号，并基于所述行进控制信号控制所述医疗机器人主体的前进方向或后退方向；
万向轮，设置在所述医疗机器人主体的下方的前侧，用于在所述驱动轮的带动下进行各个方向的随动；
前景拍摄设备，设置在所述医疗机器人主体的正前端，用于对所述医疗机器人主体的前景进行拍摄并输出前景图像，所述前景拍摄设备内置有预采集单元、纹理检测单元和分辨率调整单元，所述预采集单元用于对所述前景拍摄设备视野内环境进行图像预采集以获得预采集图像，所述纹理检测单元与所述预采集单元连接，用于接收所述预采集图像并估算所述预采集图像的纹理变化幅度，所述分辨率调整单元与所述纹理检测单元连接，用于基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述前景拍摄设备拍摄的前景图像的分辨率；
色饱和度调节设备，与所述前景拍摄设备连接，用于接收调整分辨率后的前景图像，并对所述调整分辨率后的前景图像执行色饱和度调节，以获得并输出色饱和度调节图像；
FLASH存储设备，用于预先存储预设信息量阈值、预设长度和预设角度；
直方图处理设备，与所述色饱和度调节设备连接，用于接收所述色饱和度调节图像，对所述色饱和度调节图像执行灰度直方图处理，获取所述色饱和度调节图像中各个像素点灰度值中的最大灰度值以作为灰度值上限，还获取所述色饱和度调节图像中各个像素点灰度值中的最小灰度值以作为灰度值下限；
变化参数提取设备，分别与所述FLASH存储设备和所述直方图处理设备连接，用于接收所述预设长度、所述预设角度、所述灰度值上限和所述灰度值下限，形成以所述灰度值下限到所述灰度值上限为水平索引以及以所述灰度值下限到所述灰度值上限为垂直索引所形成的变化参数表格，所述变化参数表格中每一个元素的数值为，在所述色饱和度调节图像中，以相对于水平方向的预设角度从灰度值为所述元素的水平索引的像素点到达灰度值为所述元素的垂直索引的像素点的长度小于预设长度的像素点对的总数；
信息量检测设备，与所述变化参数提取设备连接，用于对于所述变化参数表格中的每一个元素，将其的数值取以自然对数为底的对数值以作为第一乘法项，将其的数值作为第二乘法项，将第一乘法项与第二乘法项相乘以获得其的待处理数值，将所述变化参数表格中的所有元素的待处理数值相加后并取相加后的和的负数以作为信息量数值输出；
信息量匹配设备，分别与所述FLASH存储设备和所述信息量检测设备连接，用于接收所述信息量数值，并将所述信息量数值与预设信息量阈值进行匹配，当所述信息量数值小于等于所述预设信息量阈值时，输出玻璃匹配成功信号，当所述信息量数值大于所述预设信息量阈值时，输出玻璃匹配失败信号；
其中，所述主控制芯片还与所述信息量匹配设备连接，用于在接收到所述玻璃匹配成功信号时，进入玻璃躲避模式，并在所述玻璃躲避模式下，向所述行进驱动电机发送包括躲避方向和躲避速度的行进控制信号以便于所述行进驱动电机控制所述驱动轮对所述医疗机器人主体的前景中的玻璃器件进行躲避，还用于在接收到所述玻璃匹配失败信号时，退出所述玻璃躲避模式；
所述分辨率调整单元基于所述预采集图像的纹理变化幅度调整所述前景拍摄设备拍摄的前景图像的分辨率包括：所述预采集图像的纹理变化幅度越大，所述前景拍摄设备拍摄的前景图像的分辨率越高；
ZIGBEE通信设备，与所述前景拍摄设备连接，用于接收调整分辨率后的前景图像；
其中，所述ZIGBEE通信设备还用于将所述调整分辨率后的前景图像通过双向ZIGBEE无线通信链路发送到附近的医疗服务中心处；
其中，所述ZIGBEE通信设备中使用的ZIGBEE通信模式，用于自动控制和远程控制领域，能够嵌入各种设备，所述ZIGBEE通信模式使用的ZIGBEE协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层和应用层，其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
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