CN109465836A - 用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人及其控制方法属于智能服务机器人领域；解决了现有技术中迎宾机器人功能单一的技术问题；包括头部、身躯、移动装置和控制系统；所述头部设置在身躯上端，所述身躯下端设置移动装置；所述头部包括头部外壳、吐卡装置、放音模块、刷卡感应模块和刷卡吐卡控制器；所述头部外壳为中空腔体，表面加工有吐卡孔，所述吐卡装置、刷卡吐卡控制器通过吐卡孔固定安装在头部外壳底座上，所述放音模块嵌入头部外壳，所述头部外壳上表面安装有刷卡感应模块；本发明在实现基本的迎宾功能的同时，就诊者还可以在所述机器人头部刷卡感应模块上通过刷身份证的方式快速获取就诊卡。
Description
技术领域
本发明属于智能服务机器人领域，尤其涉及一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人及其控制方法。
背景技术
随着工业自动化技术的发展和企业信息化程度的不断提高，对于迎宾机器人我们早已不觉得陌生，从一开始的新奇惊叹科学技术水平发展之快，到现在对迎宾机器人褒贬不一，主要原因是由于迎宾机器人结构复杂，但是却功能单一。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人及其控制方法，在实现基本的迎宾功能的同时，就诊者还可以在所述机器人头部刷卡感应模块上通过刷身份证的方式快速获取就诊卡，解决了现有技术中迎宾机器人功能单一的技术问题。
本发明的技术方案：
一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，包括头部、身躯、移动装置和控制系统；所述头部设置在身躯上端，所述身躯下端设置移动装置；所述头部包括头部外壳、吐卡装置、放音模块、刷卡感应模块和刷卡吐卡控制器；所述头部外壳为中空腔体，表面加工有吐卡孔，所述吐卡装置、刷卡吐卡控制器通过吐卡孔固定安装在头部外壳底座上，所述放音模块嵌入头部外壳，所述头部外壳上表面安装有刷卡感应模块；
所述身躯包括超声传感器、电池模块和身躯框架；所述身躯框架与头部外壳连接，所述电池模块设置在所述移动装置上方，所述电池模块为迎宾机器人供电；
所述移动装置包括底盘承载机构和底盘行走装置；所述底盘承载机构通过底盘行走装置移动；
所述控制系统设置在底盘承载机构内；所述控制系统包括第一芯片和第二芯片；所述第一芯片分别与放音模块、超声传感器和底盘行走装置连接，所述第二芯片分别与所述刷卡感应模块和吐卡装置连接。
进一步地，所述头部还包括LED屏，所述LED屏安装在头部外壳上，所述第一芯片与LED屏连接。
进一步地，所述第一芯片的PB9、PB8引脚分别与所述LED屏的2、3引脚连接。
进一步地，所述第二芯片的PA9、PA10分别与所述吐卡装置的RXD、TXD引脚连接，所述第二芯片的PA1、PA2、PA3、PA4引脚分别与刷卡感应模块内部读写模块MFRC531芯片的MISO、MOSI、SCK、CS引脚连接。
进一步地，所述放音模块包括音频芯片和喇叭；所述音屏芯片与喇叭连接，所述第一芯片的PA9、PA10引脚分别与所述音频芯片的P3.1、P3.0引脚连接进行串口通讯，所述音频芯片的P2.0引脚与所述喇叭的正极输入端连接。
进一步地，所述身躯还包括显示屏控制主板和显示屏；所述显示屏控制主板与显示屏连接，所述显示屏与身躯框架固接。
进一步地，所述底盘承载机构包括支撑支柱、承载上板、固定支架和承载下板；所述承载上板与承载下板通过支撑支柱固定连接，所述固定支架用于固接底盘行走装置与承载下板。
进一步地，所述底盘行走装置包括驱动车轮、链传动机构、锥齿轮减速器机构、联轴器、永磁直流齿轮减速电机和控制器；所述永磁直流齿轮减速电机的输出轴通过联轴器与锥齿轮减速器机构的输入轴传动连接，所述锥齿轮减速器机构的输出轴与所述链传动机构的输入轴通过所述联轴器传动连接，所述链传动机构的输出轴通过联轴器与所述驱动车轮传动连接。
进一步地，所述第一芯片的PA15、PA14、PA13、PA12、PB0、PB1引脚分别与控制器上的前左右电机驱动模块L298N的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB引脚连接，所述前左右电机驱动模块L298N的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引脚分别与布置在前左侧位置和前右侧位置的永磁直流齿轮减速电机的输入端连接，所述第一芯片的PA1、PA4、PA5、PA6、PA7、PB7引脚分别与控制器上的后左右电机驱动模块L298N的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB引脚连接，所述后左右电机驱动模块L298N的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引脚分别与布置在后左侧位置和后右侧位置的永磁直流齿轮减速电机的输入端连接。
一种基于所述用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人实现的控制方法，包括以下步骤：
步骤a、超声传感器实时采集机器人前方的环境信息给第一芯片；
步骤b、当所述超声传感器检测到前方4m有就诊者时，第一芯片与放音模块进行串口通讯，驱动喇叭播放迎宾语音；
步骤c、同时第一芯片发出控制信号控制底盘行走装置向前移动，当超声传感器检测到前方1m有就诊者时，所述第一芯片控制底盘行走装置停止移动，并控制放音模块停止播放语音；
步骤d、当就诊者把身份证放在刷卡感应模块上方时，所述刷卡感应模块读取就诊者的18位身份证信息，传递给所述第二芯片判断是否正确，如果所述身份证信息读取正确则第二芯片给吐卡装置一个低脉冲信号，吐卡装置执行吐卡动作；
步骤e、当超声传感器检测到5m范围内没有人时，底盘行走装置移动回到原位。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明提供了一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人及其控制方法，不但可以实现基本的迎宾功能，就诊者还可以在所述机器人头部刷卡感应模块上通过刷身份证的方式快速获取就诊卡，解决了现有技术中迎宾机器人功能单一的技术问题；同时大大减轻了妇幼保健院挂号排队对医务人员造成的压力，简单便捷的取卡方式使医院大厅不会出现由于排队人数过多导致的儿童哭闹、环境嘈杂、就诊者体验差的问题，由于妇幼保健院大厅空间较小，倘若同时布置自动吐卡机和迎宾机器人两种设备，会占用大量的有限空间，同时也增大了企业的投入成本，而本发明将两个相结合，解决了占用空间和成本高的技术问题；
所述机器人身躯包含显示屏，能够读取显示屏控制主板上内存来播放视频，滚动介绍医院的优惠政策、医院相关医疗设备的展示，针对妇幼保健院小朋友较多的情况播放动画；
本发明外形结构简洁大方，底盘行走装置的传动采用直齿锥齿轮机构与链传动机构搭配，可传递不同平面且与输入轴轴线垂直方向的扭矩，便于底盘行走装置上机构零件的合理化布局，且本发明摒弃的传统迎宾机器人两个驱动轮一个导向轮的底盘设计方式，采用四个驱动轮使所述迎宾吐卡机器人的运动更加稳定，并且在搭载显示屏大负载的情况可以下平稳移动，完成迎宾以及刷取身份证发放就诊卡的工作。
附图说明
图1是本发明装置结构图；
图2是本发明头部结构图；
图3是本发明移动装置结构图；
图4是本发明控制系统图；
图5是本发明第二芯片与吐卡装置、刷卡感应模块连接电路图；
图6是本发明第一芯片与放音模块连接电路图；
图7是本发明前左右电机驱动模块电路图；
图8是本发明后左右电机驱动模块电路图；
图9是本发明LED屏电路图；
图10是本发明超声传感器电路图。
图中：1头部、2身躯、3移动装置、4控制系统、1-1LED屏、1-2头部外壳、1-3吐卡装置、1-4放音模块、1-5刷卡感应模块、1-6刷卡吐卡控制器、2-1超声传感器、2-2显示屏控制主板、2-3显示屏、2-4电池模块、2-5身躯框架、3-1底盘承载机构、底盘行走装置3-2、1-41音频芯片、1-42喇叭、3-11支撑支柱、3-12承载上板、3-13固定支架、3-14承载下板、3-21驱动车轮、3-22链传动机构、3-23锥齿轮减速器机构、3-24联轴器、3-25永磁直流齿轮减速电机、3-26控制器。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
具体实施方式一
一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，如图1、图2所示，包括头部1、身躯2、移动装置3和控制系统4；所述头部1设置在身躯2上端，所述身躯2下端设置移动装置3；所述头部1包括头部外壳1-2、吐卡装置1-3、放音模块1-4、刷卡感应模块1-5和刷卡吐卡控制器1-6；所述头部外壳1-2为中空腔体，表面加工有吐卡孔，所述吐卡装置1-3、刷卡吐卡控制器1-6通过吐卡孔固定安装在头部外壳1-2底座上，所述放音模块1-3嵌入头部外壳1-2，所述头部外壳1-2上表面安装有刷卡感应模块1-5；
所述身躯2包括超声传感器2-1、电池模块2-4和身躯框架2-5；所述身躯框架2-5与头部外壳1-2连接，所述电池模块2-4设置在所述移动装置3上方，所述电池模块为迎宾机器人供电；
所述移动装置3包括底盘承载机构3-1和底盘行走装置3-2；所述底盘承载机构3-1通过底盘行走装置3-2移动；
所述控制系统4设置在底盘承载机构3-1内；所述控制系统4包括第一芯片和第二芯片；所述第一芯片分别与放音模块1-4、超声传感器2-1和底盘行走装置3-2连接，所述第二芯片分别与所述刷卡感应模块1-5和吐卡装置1-3连接。
具体实施方式二
如图1、图2所示，在具体实施方式一的基础上，一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人包括头部1、身躯2、移动装置3和控制系统4，所述头部1包括LED屏1-1、头部外壳1-2、吐卡装置1-3、放音模块1-4、刷卡感应模块1-5、刷卡吐卡控制器1-6，所述LED屏1-1安装在所述头部外壳1-2仿人眼睛的位置，所述放音模块1-4包括音频芯片1-41和喇叭1-42，所述音频芯片1-41和刷卡吐卡控制器1-6安装在所述LED屏1-1后面，所述喇叭1-42安装在所述头部1仿人耳朵的位置，所述刷卡感应模块1-5与头部外壳1-2顶部固接，所述吐卡装置1-3固定安装于头部外壳1-2底座上。
所述身躯2包括超声传感器2-1、显示屏控制主板2-2、显示屏2-3、电池模块2-4、身躯框架2-5，所述显示屏2-3与身躯框架2-5固接，所述显示屏控制主板2-2与显示屏2-3控制连接，所述身躯框架2-5与所述头部外壳1-2固接，所述电池模块2-4放置在所述移动装置3上方，用于整个系统的电源供给。
本实施方式中LED屏1-1为现有技术，生产厂家为中科创意有限公司，型号为LED8*16。
本实施方式中吐卡装置1-3为现有技术，生产厂家为东莞市凌锐科技有限公司，型号为F1-1000。
本实施方式中放音模块1-4为现有技术，生产厂家为恩欣科技有限公司，型号为MP8180。
本实施方式中刷卡感应模块1-5为现有技术，生产厂家为熹刷科技有限公司，型号为XS-L01。
本实施方式中超声传感器2-1为现有技术，生产厂家为北京微控天祥电子有限公司，型号为HC-SR04。
本实施方式中显示屏控制主板2-2为现有技术，生产厂家为广州市群能电子科技有限公司，型号为EAX64442005(1.0)。
本实施方式中显示屏2-3为现有技术，生产厂家南京市永乐电子科技有限公司，型号为42WS10。
如图1、图3所示，所述移动装置3包括底盘承载机构3-1和底盘行走装置3-2，所述底盘承载机构3-1包括支撑支柱3-11、承载上板3-12、固定支架3-13、承载下板3-14，所述承载上板3-12与承载下板3-14通过支撑支柱3-11固定连接，所述固定支架3-13用于固接底盘行走装置3-2与承载下板3-14，所述底盘行走装置3-2包括驱动车轮3-21、链传动机构3-22、锥齿轮减速器机构3-23、联轴器3-24、永磁直流齿轮减速电机3-25、控制器3-26，所述永磁直流齿轮减速电机3-25的输出轴通过联轴器3-24与锥齿轮减速器机构3-23的输入轴传动连接，所述锥齿轮减速器机构3-23的输出轴与所述链传动机构3-22的输入轴通过所述联轴器3-24传动连接，所述链传动机构3-22的输出轴通过联轴器3-24与所述驱动车轮3-21传动连接。
本实施方式中驱动车轮3-21为现有技术，生产厂家深圳市驰海电机有限公司，型号为MT160。
本实施方式中永磁直流齿轮减速电机3-25为现有技术，生产厂家远实伟业电机有限公司，型号为37GA520R。
如图4至图10所示，所述控制系统4包括第一芯片、第二芯片，所述第一芯片与所述LED屏1-1、放音模块1-4、超声传感器2-1、底盘行走装置3-2控制连接，所述显示屏控制主板2-2与所述显示屏2-3控制连接，所述第二芯片与所述刷卡感应模块1-5和吐卡装置1-3控制连接，所述第一芯片的PB9、PB8引脚分别与所述LED屏1-1的2、3引脚连接，所述放音模块1-4中包含音频芯片1-41和喇叭1-42，所述第一芯片的PA9、PA10引脚分别与所述音频芯片1-41的P3.1、P3.0引脚连接进行串口通讯，所述音频芯片1-41的P2.0引脚与所述喇叭1-42的正极输入端连接，所述第一芯片的PA2、PA3引脚分别与超声传感器2-1的2、3引脚连接，所述第一芯片的PA15、PA14、PA13、PA12、PB0、PB1引脚分别与控制器3-26上的前左右电机驱动模块L298N的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB引脚连接，所述前左右电机驱动模块L298N的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引脚分别与布置在前左侧位置和前右侧位置的永磁直流齿轮减速电机3-25的输入端连接，所述第一芯片的PA1、PA4、PA5、PA6、PA7、PB7引脚分别与所述控制器3-26上的后左右电机驱动模块L298N的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB引脚连接，所述后左右电机驱动模块L298N的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引脚分别与布置在后左侧位置和后右侧位置的永磁直流齿轮减速电机3-25的输入端连接，所述第二芯片的PA9、PA10分别与所述吐卡装置1-3的RXD、TXD引脚连接，所述第二芯片的PA1、PA2、PA3、PA4引脚分别与所述刷卡感应模块1-5内部读写模块MFRC531芯片的MISO、MOSI、SCK、CS引脚连接。
第一芯片型号为STM32F103RCT6；第二芯片型号为STM32F405RGT6；音频芯片型号为STC89C51。
工作过程：本发明所述第一芯片的PA1、PA2、PA3、PA4引脚与刷卡感应模块1-5的MISO、MOSI、SCK、CS引脚连接，当就诊者把身份证放在所述机器人的刷卡感应模块1-5上方时，所述刷卡感应模块1-5读取就诊者的18位身份证信息，传递给所述第二芯片判断，如果磁条信息读取正确则第二芯片给吐卡装置1-3的一个低脉冲信号，所述吐卡装置1-3执行吐卡动作，所述超声传感器2-1与第一芯片控制连接，超声传感器2-1实时反馈机器人前方的环境信息给所述第一芯片，当超声传感器2-1检测到前方4m有就诊者时，第一芯片与所述音频芯片1-41经过串口通讯，对音频芯片1-41中的内部定时器0和中断产生不同频率的方波和延时驱动喇叭1-42播放迎宾语音，同时所述第一芯片发出控制信号控制两个电机驱动模块L298N驱动四个永磁直流齿轮减速电机3-25转动使底盘行走装置3-2向前移动，当检测到前方1m有就诊者时，所述第一芯片控制底盘行走装置3-2停止动作，同时放音模块1-4停止播放语音，当检测到5m范围内没有人时，底盘行走装置3-2向后移动回到原位，所述显示屏控制主板2-2与显示屏2-3连接，所述显示屏2-3读取显示屏控制主板2-2上硬板内存循环滚动播放医院的优惠政策、专家介绍以及医院相关医疗设备的展示。
具体实施方式三
一种基于所述用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人实现的控制方法，包括以下步骤：
步骤a、超声传感器2-1实时采集机器人前方的环境信息给第一芯片；
步骤b、当所述超声传感器2-1检测到前方4m有就诊者时，第一芯片与放音模块1-4进行串口通讯，驱动喇叭播放迎宾语音；
步骤c、同时第一芯片发出控制信号控制底盘行走装置3-2向前移动，当超声传感器2-1检测到前方1m有就诊者时，所述第一芯片控制底盘行走装置3-2停止移动，并控制放音模块1-4停止播放语音；
步骤d、当就诊者把身份证放在刷卡感应模块1-5上方时，所述刷卡感应模块1-5读取就诊者的18位身份证信息，传递给所述第二芯片判断是否正确，如果所述身份证信息读取正确则第二芯片给吐卡装置1-3一个低脉冲信号，吐卡装置1-3执行吐卡动作；
步骤e、当超声传感器2-1检测到5m范围内没有人时，底盘行走装置3-2移动回到原位。
Claims (10)
1.一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，包括头部(1)、身躯(2)、移动装置(3)和控制系统(4)；所述头部(1)设置在身躯(2)上端，所述身躯(2)下端设置移动装置(3)；所述头部(1)包括头部外壳(1-2)、吐卡装置(1-3)、放音模块(1-4)、刷卡感应模块(1-5)和刷卡吐卡控制器(1-6)；所述头部外壳(1-2)为中空腔体，表面加工有吐卡孔，所述吐卡装置(1-3)、刷卡吐卡控制器(1-6)通过吐卡孔固定安装在头部外壳(1-2)底座上，所述放音模块(1-3)嵌入头部外壳(1-2)，所述头部外壳(1-2)上表面安装有刷卡感应模块(1-5)；
所述身躯(2)包括超声传感器(2-1)、电池模块(2-4)和身躯框架(2-5)；所述身躯框架(2-5)与头部外壳(1-2)连接，所述电池模块(2-4)设置在所述移动装置(3)上方，所述电池模块(2-4)为迎宾机器人供电；
所述移动装置(3)包括底盘承载机构(3-1)和底盘行走装置(3-2)；所述底盘承载机构(3-1)通过底盘行走装置(3-2)移动；
所述控制系统(4)设置在底盘承载机构(3-1)内；所述控制系统(4)包括第一芯片和第二芯片；所述第一芯片分别与放音模块(1-4)、超声传感器(2-1)和底盘行走装置(3-2)连接，所述第二芯片分别与所述刷卡感应模块(1-5)和吐卡装置(1-3)连接。
2.根据权利要求1所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述头部(1)还包括LED屏(1-1)，所述LED屏(1-1)安装在头部外壳(1-2)上，第一芯片与LED屏(1-1)连接。
3.根据权利要求2所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述第一芯片的PB9、PB8引脚分别与所述LED屏(1-1)的2、3引脚连接。
4.根据权利要求1所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述第二芯片的PA9、PA10分别与所述吐卡装置(1-3)的RXD、TXD引脚连接，所述第二芯片的PA1、PA2、PA3、PA4引脚分别与刷卡感应模块(1-5)内部读写模块MFRC531芯片的MISO、MOSI、SCK、CS引脚连接。
5.根据权利要求1所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述放音模块(1-4)包括音频芯片(1-41)和喇叭(1-42)；所述音屏芯片(1-41)与喇叭(1-42)连接，所述第一芯片的PA9、PA10引脚分别与所述音频芯片(1-41)的P3.1、P3.0引脚连接进行串口通讯，所述音频芯片(1-41)的P2.0引脚与所述喇叭(1-42)的正极输入端连接。
6.根据权利要求1所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述身躯(2)还包括显示屏控制主板(2-2)和显示屏(2-3)；所述显示屏控制主板(2-2)与显示屏(2-3)连接，所述显示屏(2-3)与身躯框架(2-5)固接。
7.根据权利要求1所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述底盘承载机构(3-1)包括支撑支柱(3-11)、承载上板(3-12)、固定支架(3-13)和承载下板(3-14)；所述承载上板(3-12)与承载下板(3-14)通过支撑支柱(3-11)固定连接，所述固定支架(3-13)用于固接底盘行走装置(3-2)与承载下板(3-14)。
8.根据权利要求5所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述底盘行走装置(3-2)包括驱动车轮(3-21)、链传动机构(3-22)、锥齿轮减速器机构(3-23)、联轴器(3-24)、永磁直流齿轮减速电机(3-25)和控制器(3-26)；所述永磁直流齿轮减速电机(3-25)的输出轴通过联轴器(3-24)与锥齿轮减速器机构(3-23)的输入轴传动连接，所述锥齿轮减速器机构(3-23)的输出轴与所述链传动机构(3-22)的输入轴通过所述联轴器(3-24)传动连接，所述链传动机构(3-22)的输出轴通过联轴器(3-24)与所述驱动车轮(3-21)传动连接。
9.根据权利要求6所述一种用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人，其特征在于，所述第一芯片的PA15、PA14、PA13、PA12、PB0、PB1引脚分别与控制器(3-26)上的前左右电机驱动模块L298N的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB引脚连接，所述前左右电机驱动模块L298N的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引脚分别与布置在前左侧位置和前右侧位置的永磁直流齿轮减速电机(3-25)的输入端连接，所述第一芯片的PA1、PA4、PA5、PA6、PA7、PB7引脚分别与控制器(3-26)上的后左右电机驱动模块L298N的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB引脚连接，所述后左右电机驱动模块L298N的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引脚分别与布置在后左侧位置和后右侧位置的永磁直流齿轮减速电机(3-25)的输入端连接。
10.一种基于权利要求1至9任一所述用于妇幼保健院发放就诊卡的迎宾机器人实现的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、超声传感器(2-1)实时采集机器人前方的环境信息给第一芯片；
步骤b、当所述超声传感器(2-1)检测到前方4m有就诊者时，第一芯片与放音模块(1-4)进行串口通讯，驱动喇叭播放迎宾语音；
步骤c、同时第一芯片发出控制信号控制底盘行走装置(3-2)向前移动，当超声传感器(2-1)检测到前方1m有就诊者时，所述第一芯片控制底盘行走装置(3-2)停止移动，并控制放音模块(1-4)停止播放语音；
步骤d、当就诊者把身份证放在刷卡感应模块(1-5)上方时，所述刷卡感应模块(1-5)读取就诊者的18位身份证信息，传递给所述第二芯片判断是否正确，如果所述身份证信息读取正确则第二芯片给吐卡装置(1-3)一个低脉冲信号，吐卡装置(1-3)执行吐卡动作；
步骤e、当超声传感器(2-1)检测到5m范围内没有人时，底盘行走装置(3-2)移动回到原位。
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