CN109481205B - 一种ai病房专用被服运送更换护理车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及护理车技术领域，尤其为一种AI病房专用被服运送更换护理车，包括医院内自带的HIS系统、医护人员携带的PAD系统以及AI护理车，该AI病房专用被服运送更换护理车，具有两项功能，一是医护人员通过PDA扫描病人信息，确定病人所需的被服物资，AI护理车自动弹出对应的被服物资，避免护士及护理员多次往返库房取拿整理被服，减少医护人员负担，二是污染被服收纳筒内分为不同的区域，包括枕套回收区、被单回收区、被套回收区和衣服回收区，将枕套、被单、被套和衣服进行分类回收，回收完毕后，AI护理车送至物资中心进行统一清洗，直接将被服丢入AI护理车，避免回收被服时造成污染，同时被服分类放置，便于清点和计数。

Description

一种AI病房专用被服运送更换护理车

技术领域

本发明涉及护理车技术领域，具体为一种AI病房专用被服运送更换护理车。

背景技术

医疗被服是病房内的必需品，为了保障病房内的清洁以及防止疾病的传染，需要对定时的对被服进行更换。

对被服进行更换时，每个病区都使用带轮子存放被服的普通不锈钢生活护理推车，需护士及护理员往返数十次去病区库房取拿整理被服，浪费人力和体力，普通病房正常一名护士每日上班行走步数至少8000-10000步，而脏被服在病房内进行分类、清点、交接，导致污染环境，甚至造成医院感染发生。鉴于此，我们提出一种AI病房专用被服运送更换护理车。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AI病房专用被服运送更换护理车，以解决上述背景技术中提出的护士及护理需要频繁去库房取拿整理被服，增加医护人员负担的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种AI病房专用被服运送更换护理车，包括医院内自带的HIS系统、医护人员携带的PAD系统以及AI护理车，所述AI护理车包括行走机构、存放机构以及压被机构，所述行走机构包括底板，所述底板的两端分别设置有安装杆，其中一个安装杆的底部中心位置安装有万向轮，另一个所述安装杆底部两端均安装有驱动轮，所述底板的顶部安装有支撑座，所述支撑座的顶部安装有连接块，所述存放机构包括一对收纳筒，两个所述收纳筒之间安装有连接板，且所述连接板底部和所述连接块焊接固定，所述连接板的内部开设有第一内槽，所述第一内槽的内壁开设有第一限位槽，所述第一内槽的内部设置有两个第一推板，所述第一推板的外壁安装有第一定位块，所述第一推板的内部开设有第二内槽，所述第二内槽的内部开设有第二限位槽，所述第二内槽内设置有第二推板，所述第二推板的外壁安装有第二定位块，所述第二推板的顶部安装有拉环。

作为优选，所述第一定位块和所述第一限位槽滑动配合，所述第二定位块和所述第二限位槽滑动配合。

作为优选，所述压被机构包括安装在所述连接板顶部的连接架，所述连接架的内壁底端安装有转轴，所述转轴的外表面设置有多个凸块，所述连接板的外壁靠近所述转轴一侧设置有轴承环，所述转轴穿过所述轴承环并安装有摇把，所述连接架的内部还设置有压板，所述压板的两端分别安装有滑块，所述连接架的内壁开设有滑槽，所述压板的顶部安装有多个弹簧。

作为优选，所述滑块和所述滑槽滑动配合。

作为优选，所述HIS系统、所述PAD系统以及所述AI护理车之间通过无线网络模块实现数据传输，所述HIS系统包括网络构架模块、用户登记模块、使用者模块、管理者模块，所述使用者模块内还设置有信息查询模块和信息记录模块，所述管理者模块内还设置有信息添加模块和信息更新模块；所述网络构架模块用于构建HIS系统整体的网络服务端；

所述使用者模块用于使用者登录所述HIS系统；所述信息查询模块用于使用者查询所述AI护理车的状态信息；所述信息记录模块用于记录使用者使用所述AI护理车的信息；

所述管理者模块用于管理者登录所述HIS系统；所述信息添加模块用于管理者对所述HIS系统内部信息进行添加；所述信息更新模块用于管理者对所述HIS系统内部信息进行更新。作为优选，所述AI护理车内设置有控制模块、感知模块、路径规划模块、运动学模型模块以及航迹推算模块；上述控制模块用于控制所述AI护理车的运动；所述感知模块用于所述AI护理车感知局部环境并进行处理；所述路径规划模块用于在障碍物环境中，寻找出一条从起始点到目的地的合适路径，并能安全地避开障碍物；所述运动学模型模块用于对所述AI护理车的速度运动学模型进行分析；所述航迹推算模块用于对所述AI护理车的位置和姿态进行识别。

作为优选，所述感知模块包括图像获取模块、摄像机设定模块、图像预处理模块、特征提取模块、立体匹配模块以及三维重建模块；

所述图像获取模块用于所述感知模块获取数字图像是进行图像处理；

所述摄像机设定模块用于获取已知空间坐标系中的物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系；

所述图像预处理模块用于所述感知模块突出有用信息、抑制无用信息，改善图像质量；

所述特征提取模块用于选择合适的图像特征并进行匹配；

所述立体匹配模块用于根据对所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间点在不同图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像；

所述三维重建模块用于得出感兴趣场景的三维信息。

作为优选，所述路径规划模块包括GPS模块、数字地图数据库、目的地确定模块以及路线算法模块，所述GPS模块用于定位所述AI护理车当前的位置，所述数字地图数据库内储存有大量的数字地图信息，所述目的地确定模块用于确定所述AI护理车需要到达的位置，所述路线算法模块用于对行走的路线进行确定；

所述路线算法模块包括用于对运动的AI护理车姿势进行确定的运动位姿确定模块和对所述AI护理车运行进行调节的运动方向调节模块。

作为优选，所述PAD系统包括用户登录模块、定位模块、搜索模块、匹配模块、命令模块以及数据反馈模块；

所述用户登录模块用于医护人员登录所述PAD系统；

所述定位模块用于定位当前医护人员的位置；

所述搜索模块用于搜索附近的AI护理车位置；

所述匹配模块用于和对应的所述AI护理车进行匹配和配对；

所述命令模块用于医护人员发出指令，控制匹配好的AI护理车运动；

所述数据反馈模块用于AI护理车反馈信息给所述PAD系统。

作为优选，该AI病房专用被服运送更换护理车的使用步骤如下：

S1：HIS系统使用，使用者通过使用者模块登录HIS系统，通过信息查询模块查询AI护理车的状态信息，通过信息记录模块记录使用者使用AI护理车的信息；管理者通过管理者模块登录HIS系统，通过信息添加模块对HIS系统内部信息进行添加，通过信息更新模块对HIS系统内部信息进行更新；

S2：PAD系统使用，医护人员通过用户登录模块登录PAD系统，通过定位模块用于定位当前医护人员的位置，通过搜索模块用于搜索附近的AI护理车位置，通过匹配模块用于和对应的AI护理车进行匹配和配对，通过命令模块用于医护人员发出指令，控制匹配好的AI护理车运动，通过数据反馈模块用于AI护理车反馈信息给PAD系统；

S3：AI护理车运行，通过图像获取模块感知模块获取数字图像是进行图像处理，通过摄像机设定模块获取已知空间坐标系中的物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系通过图像预处理模块感知模块突出有用信息、抑制无用信息，改善图像质量，通过特征提取模块选择合适的图像特征并进行匹配通过立体匹配模块根据所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间点在不同图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像，通过三维重建模块得出感兴趣场景的三维信息；

S4：发放被服时，医护人员通过PAD系统直接发送指令向洗衣房的被服接受系统申请被服，申请的内容包括病房、楼层、病人信息，所需的床上用品物资，所需的物资包括枕套数量、被单数量、被套数量和衣服数量，衣服分为大、中、小三个规格，HIS系统接收到医护人员申请的信息后，将改信息整理后发送至AI护理车模块内，AI护理车模块根据所需要的信息去物资中心取拿被服物资，并转送至相应的病人科室，病人楼层，病人病房，此时医护人员通过PDA扫描病人信息，确定病人所需的被服物资，最终AI护理车将对应的被服物资取出，供医护人员取拿；

S5：回收被服时，将收纳筒打开，将废旧的被服放入到收纳筒21内进行回收，收纳筒内分为不同的区域，包括枕套回收区、被单回收区、被套回收区和衣服回收区，将枕套、被单、被套和衣服进行分类回收，在对枕套、被单、被套和衣服放置时，AI护理车能够对被服进行清点，并统计回收的数量，回收完毕后，AI护理车在送至物资中心进行统一清洗；

S6：护被整理，将压板向上提拉，使得压板和转轴之间存在一定的间隙，将被服的一端塞入到压板和转轴之间的间隙处，并松开压板，通过弹簧自身的弹性，将压板压在被服表面，此时通过摇把转动转轴，使得被服在压板的挤压下进行运动，能够对被服进行挤压作业，减少被服整体的占用面积，便于对被服进行放置；

S7：护被转运，通过手持拉环向连接板一侧推动第二推板，首先第二推板通过第二定位块在第二限位槽内滑动，直到第二推板完全收纳进入到第二内槽内，此时继续推动拉环，使得第一推板通过第一定位块在第一限位槽内滑动，将带有第二推板的第一推板滑入到第一内槽中，此时两个收纳筒位开口状态，便于对被服进行分类放置，而当被服放置完毕后，拉动拉环，使得第二推板从第二内槽内滑出，而第一推板从第一内槽内滑出，此时收纳筒的顶部为受到第一推板和第二推板的阻挡，避免被服在转运过程中出现掉落现象。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该AI病房专用被服运送更换护理车，通过手持拉环调节第一推板和第二推板的位置，当两个收纳筒位开口状态时，便于对被服进行分类放置，当收纳筒的顶部为受到第一推板和第二推板的阻挡，能够避免被服在转运过程中出现掉落现象。

2、该AI病房专用被服运送更换护理车，设置压被机构，通过摇把转动转轴，使得被服在压板的挤压下进行运动，能够对被服进行挤压作业，减少被服整体的占用面积，便于对被服进行放置。

3、该AI病房专用被服运送更换护理车，医护人员通过PDA扫描病人信息，确定病人所需的被服物资，AI护理车自动弹出对应的被服物资，避免护士及护理员多次往返库房取拿整理被服，减少医护人员负担。

4、该AI病房专用被服运送更换护理车，污染被服收纳筒内分为不同的区域，包括枕套回收区、被单回收区、被套回收区和衣服回收区，将枕套、被单、被套和衣服进行分类回收，回收完毕后，AI护理车送至物资中心进行统一清洗，直接将被服丢入AI护理车，避免回收被服时造成污染，同时被服分类放置，便于清点和计数。

附图说明

图1为本发明的AI护理车整体结构示意图；

图2为本发明的行走机构结构示意图；

图3为本发明的存放机构结构爆炸图；

图4为本发明的存放机构封闭时结构示意图；

图5为本发明的压被机构结构示意图；

图6为本发明的整体结构模块图；

图7为本发明的无线网络模块电路图；

图8为本发明的HIS系统模块图；

图9为本发明的AI护理车模块图；

图10为本发明的EM253运动控制模块外观图；

图11为本发明的步进电机运行过程图结构示意图；

图12为本发明的感知模块图；

图13为本发明的路径规划模块图；

图14为本发明的路线算法模块示意图；

图15为本发明的运动学模型模块图；

图16为本发明的运动位姿确定算法图；

图17为本发明的运动方向调节算法图；

图18为本发明的PAD系统模块图；

图19为本发明的PAD系统硬件框架图；

图20为本发明的实施例8中AI护理车结构图。

图中：1、行走机构；11、底板；12、安装杆；13、万向轮；14、驱动轮；15、支撑座；16、连接块；2、存放机构；21、收纳筒；22、连接板；23、第一内槽；24、第一限位槽；25、第一推板；26、第一定位块；27、第二内槽；28、第二限位槽；29、第二推板；210、第二定位块；211、拉环；3、压被机构；31、连接架；32、转轴；33、凸块；34、轴承环；35、摇把；36、压板；37、滑块；38、滑槽；39、弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种AI病房专用被服运送更换护理车，如图1至图4所示，包括医院内自带的HIS系统、医护人员携带的PAD系统以及AI护理车，AI护理车包括行走机构1、存放机构2以及压被机构3，行走机构1包括底板11，底板11的两端分别设置有安装杆12，其中一个安装杆12的底部中心位置安装有万向轮13，另一个安装杆12底部两端均安装有驱动轮14，底板11的顶部安装有支撑座15，支撑座15的顶部安装有连接块16，存放机构2包括一对收纳筒21，两个收纳筒21之间安装有连接板22，且连接板22底部和连接块16焊接固定，连接板22的内部开设有第一内槽23，第一内槽23的内壁开设有第一限位槽24，第一内槽23的内部设置有两个第一推板25，第一推板25的外壁安装有第一定位块26，第一推板25的内部开设有第二内槽27，第二内槽27的内部开设有第二限位槽28，第二内槽27内设置有第二推板29，第二推板29的外壁安装有第二定位块210，第二推板29的顶部安装有拉环211，第一定位块26和第一限位槽24滑动配合，第二定位块210和第二限位槽28滑动配合。本实施例中，每个驱动轮14均通过一个步进电机进行驱动，便于控制每个驱动轮14的速度。进一步的，第一推板25的尺寸和第一内槽23的尺寸相适配，便于第一推板25在第一内槽23内滑动。具体的，第二推板29的尺寸和第二内槽27的尺寸相适配，便于第二推板29在第二内槽27滑槽。本实施例的AI病房专用被服运送更换护理车在对被服进行更换时，本发明的存放机构设置有两个收纳筒21，便于对干净的被服和污染的被服进行分类放置，放置时，通过手持拉环211向连接板22一侧推动第二推板29，首先第二推板29通过第二定位块210在第二限位槽28内滑动，直到第二推板29完全收纳进入到第二内槽27内，此时继续推动拉环211，使得第一推板25通过第一定位块26在第一限位槽24内滑动，将带有第二推板29的第一推板25滑入到第一内槽23中，此时两个收纳筒21位开口状态，便于对被服进行分类放置，而当被服放置完毕后，拉动拉环211，使得第二推板29从第二内槽27内滑出，而第一推板25从第一内槽23内滑出，此时收纳筒21的顶部为受到第一推板25和第二推板29的阻挡，如图4所示，避免被服在转运过程中出现掉落现象。

实施例2

作为本发明的第二种实施例，由于被服大多采用棉花制作而成，导致被服整体较为蓬松，占用面积大，不好存放，鉴于此，本发明人员还设置有压被机构3，作为一种优选实施例，如图5所示，压被机构3包括安装在连接板22顶部的连接架31，连接架31的内壁底端安装有转轴32，转轴32的外表面设置有多个凸块33，连接板22的外壁靠近转轴32一侧设置有轴承环34，转轴32穿过轴承环34并安装有摇把35，连接架31的内部还设置有压板36，压板36的两端分别安装有滑块37，连接架31的内壁开设有滑槽38，压板36的顶部安装有多个弹簧39，滑块37和滑槽38滑动配合。本实施例中，摇把35和转轴32同轴设置，便于通过摇把35的转动带动转轴32的旋转。进一步的，凸块33的截面呈半圆形，且凸块33采用橡胶材质制成，在转轴32上设置多个凸块33，使得转轴32表面摩擦力较大，便于贴合被服。本实施例的AI病房专用被服运送更换护理车在对被挤压时，首先将压板36向上提拉，使得压板36和转轴32之间存在一定的间隙，将被服的一端塞入到压板36和转轴32之间的间隙处，并松开压板36，通过弹簧39自身的弹性，将压板36压在被服表面，此时通过摇把35转动转轴32，使得被服在压板36的挤压下进行运动，能够对被服进行挤压作业，减少被服整体的占用面积，便于对被服进行放置。

实施例3

作为本发明的第三种实施例，便于使用者进行HIS系统，本发明人员对HIS系统作出改进，作为一种优选实施例，如图6和图8所示，HIS系统、PAD系统以及AI护理车之间通过无线网络模块实现数据传输，HIS系统包括网络构架模块、用户登记模块、使用者模块、管理者模块，使用者模块内还设置有信息查询模块和信息记录模块，管理者模块内还设置有信息添加模块和信息更新模块，网络构架模块用于构建HIS系统整体的网络服务端，使用者模块用于使用者登录HIS系统，信息查询模块用于使用者查询AI护理车的状态信息，信息记录模块用于记录使用者使用AI护理车的信息，管理者模块用于管理者登录HIS系统，信息添加模块用于管理者对HIS系统内部信息进行添加，信息更新模块用于管理者对HIS系统内部信息进行更新。本实施例中，HIS系统基于SqlServer系统进行设计，且采用C/S结构,即Client/Server(客户机/服务器)结构，在服务器端和客户端通过TCP/IP协议进行通讯。进一步的，网络构架模块采用三层网络架构，网络接入层、网络核心层以及网络汇聚层，在网络接入层、网络核心层和网络汇聚层的互联链路采用10GE的网络介质,以提高数据传输速率，提升整个系统的可靠性与安全性。具体的，如图7所示，无线网络模块由STC12C5A60S2单片机与nRF24L01无线收发芯片构成的发送端和接收端组成，发送端通过单片机进行A/D变换和无线传输，接收端通过nRF24L01接收数据，再送至STC12C5A60S2单片机进行显示与分析，无线模块nRF24L01所有配置工作都是通过SPI完成，共有30B的配置字，一般采用EnhancedShockBurstTM收发模式，这种工作模式下，系统的程序编制会更加简单，并且稳定性也会更高，EnhancedShockBurstTM的配置字使nRF24L01能够处理射频协议，配置完成后，在nRF24L01工作的过程中，只需改变其最低一个字节中的内容就可以实现接收模式和发送模式之间的切换。本实施例的AI病房专用被服运送更换护理车在HIS系统使用时，使用者通过使用者模块登录HIS系统，通过信息查询模块查询AI护理车的状态信息，通过信息记录模块记录使用者使用AI护理车的信息；管理者通过管理者模块登录HIS系统，通过信息添加模块对HIS系统内部信息进行添加，通过信息更新模块对HIS系统内部信息进行更新。

实施例4

作为本发明的第四种实施例，为了便于对AI护理车进行控制，本发明人员对AI护理车的结构做出改进，作为一种优选实施例，如图9所示，AI护理车内设置有控制模块、感知模块、路径规划模块、运动学模型模块以及航迹推算模块，控制模块用于控制AI护理车的运动，感知模块用于AI护理车感知局部环境并进行处理，路径规划模块用于在障碍物环境中，寻找出一条从起始点到目的地的合适路径，并能安全地避开障碍物，运动学模型模块用于对AI护理车的速度运动学模型进行分析，航迹推算模块用于对AI护理车的位置和姿态进行识别。

本实施例中，如图10和11所示，控制模块基于EM253位控模块设计，EM253位控模块是S7-200的特殊功能模块，它能够产生脉冲串，用于步进电机的速度和位置开环控制，它与S7-200系列PLC通过扩展的I/O总线通讯，它带有八个数字输出，在I/O的组态中作为智能模块，可提供单轴、开环移动控制所需要的功能和性能，提供高速控制，12～200000脉冲/s，STEP7-Micro/WIN为位置控制模块的组态和编程提供了位置控制向导，可以生成组态/包络表和位置控制指令，配置EM253的运动参数、运动轨迹包络等。

EM253模块I/O功能定义表

进一步的，为了消除步进电机的低频振荡，提高分辨率，采用了步进电机细分驱动器，驱动步距角为0.9°/1.8°，脉冲细分数设定为4，为保证速度和定位精度要求，步进电机运行一般要经历三个过程，即启动加速、恒速运行和接近定位点时的减速运行，为了维护步进电机以及驱动设备，要求驱动脉冲频率也线性增大，所以，本定位控制系统采用多管线操作，控制步进电机的运行过程，如图12所示，设直线导轨起始位置在A点，现欲从A点移至D点，其中AD＝100mm，定位精度只与步进电机脉冲当量有关，取脉冲当量为0.11mm/脉冲，则需要900个脉冲完成定位，步进电机运行过程中，要从A点加速到B点后恒速运行，又从C点开始减速到D点完成定位过程用200个脉冲完成升频加速，500个脉冲恒速运行，200个脉冲完成降频减速。

具体的，航迹推算模块究，分别建立WMR工作空间坐标系∑XOY和WMR坐标系∑X_aO_aY_a,WMR的运动轨迹用∑XOY中的方程迹f(x,y,θ)＝0,表示，位置(X,Y)为∑X_aO_aY_a的原点O_a在∑XOY中的坐标，姿态θ为X_a轴与X轴的夹角，其位姿为P＝[X,Y,θ]^T。

本实施例的AI病房专用被服运送更换护理车在对AI护理车进行控制，通过控制模块控制AI护理车的运动；通过感知模块用于AI护理车感知局部环境并进行处理，路径规划模块用于在障碍物环境中，寻找出一条从起始点到目的地的合适路径，并能安全地避开障碍物；通过运动学模型模块用于对AI护理车的速度运动学模型进行分析；通过航迹推算模块用于对AI护理车的位置和姿态进行识别。

实施例5

作为本发明的第五种实施例，为了便于提高AI护理车的感知效果，本发明人员对感知模块作出改进，作为一种优选实施例，如图12所示，感知模块包括图像获取模块、摄像机设定模块、图像预处理模块、特征提取模块、立体匹配模块以及三维重建模块，图像获取模块用于感知模块获取数字图像是进行图像处理，摄像机设定模块用于获取已知空间坐标系中的物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系，图像预处理模块用于感知模块突出有用信息、抑制无用信息，改善图像质量，特征提取模块用于选择合适的图像特征并进行匹配，立体匹配模块用于根据对所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间点在不同图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像，三维重建模块用于得出感兴趣场景的三维信息。

本实施例中，图像获取模块基于OV7670摄像头模块，OV7670是OV(OmniVision)公司生产的一颗1/6寸的CMOSVGA图像传感器，提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能，通过SCCB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影像数据，该产品VGA图像最高达到30帧/秒，用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式，所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、度、色度等都可以通过SCCB接口编程。进一步的，图像预处理模块包括图像对比度的增强、随机噪声的去除以及边缘特征的加强。

本实施例的AI病房专用被服运送更换护理车的感知模块工作时，通过图像获取模块感知模块获取数字图像是进行图像处理，通过摄像机设定模块获取已知空间坐标系中的物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系通过图像预处理模块感知模块突出有用信息、抑制无用信息，改善图像质量；通过特征提取模块选择合适的图像特征并进行匹配通过立体匹配模块根据所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间点在不同图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像；通过三维重建模块得出感兴趣场景的三维信息。

实施例6

作为本发明的第六种实施例，为了便于对AI护理车运动路线进行合理的规划，本发明人员设置路径规划模块，作为一种优选实施例，如图13和15所示，路径规划模块包括GPS模块、数字地图数据库、目的地确定模块以及路线算法模块，GPS模块用于定位AI护理车当前的位置，数字地图数据库内储存有大量的数字地图信息，目的地确定模块用于确定AI护理车需要到达的位置，路线算法模块用于对行走的路线进行确定，路线算法模块包括用于对运动的AI护理车姿势进行确定的运动位姿确定模块和对AI护理车运行进行调节的运动方向调节模块。

本实施例中，路径规划模块将原始定位点向各待匹配路段作投影，可计算GPS原始定位点与目的地路段之间的最短距离ri(i＝1，…，n)，另外前进的反向与各待目的地路段之间的夹角ai(i＝1，…，n)也可以得到，进而计算各待目的地路段的匹配值λi(i＝1，…，n)，通过特征提取把所有的待目的地路段分析、描述，提取出相应的匹配因子，如图14所示，其中r1、r2为要求的最短距离，a1、a2为所求夹角，根据匹配规则，依次计算定点P到各个待匹配路段的匹配值，把匹配值中最小的路段作为最终匹配路段，并把在此路段上距离原始定位点最近的点作为最终目的地。

具体的，路线算法模块采用Dijkstra算法，设从顶点V0出发，搜索从它到其他顶点的最短路径。把有向图中的顶点集V分为两个集合，已求出最短路径的顶点集合S，尚未确定最短路径的顶点集合V-S(定义为T)；按最短路径长度递增的顺序逐个把集合T中的顶点加到集合S中，直到和出发点V0有路径相通的所有顶点都包含在集合S中。在整个过程中，V0到集合S中各顶点的最短路径长度都不大于V0到集合T中的任意顶点的最短路径长度。算法描述如下：

1、初始化集合S、向量D。S＝{V0}，D[i]＝Arcs[0][i](i＝0，1，…，n-1)。

2、选择Vj，使得D[j]＝min{D[i]|Vi∈V-S}，S＝S∪{Vi}。

3、修改从V0出发到集合V-S上任意节点Vk的最短路径长度。若D[k]》D[j]+Arcs[j][k]，则修改D[k]为D[k]＝D[j]+Arcs[j][k]。

4、重复2、3操作n-1次，即可求得从V0到其余各顶点Vi的最短路径长度。

进一步的，运动位姿确定模块算法如图16所示，公式为P＝[X,Y,θ]^T,其中，(X,Y)为AI护理车的坐标，θ为AI护理车的姿态角,即AI护理车前进方向相对于X轴的方位角。V_l和V_r分别为AI护理车左右驱动轮14的线速度，V是AI护理车前进的速度，ω是AI护理车自身的角速度，可得AI护理车运动方程为

此外，运动方向调节模块算法如图17所示，公式如下：

除此之外，运动方向调节模块通过main.c接收和发送串口数据，控制电机，部分代码如下设定：

1.串口接收

*(1)内容：小车左右轮速度,单位:mm/s(所有数据都为float型，float型占4字节)*(2)格式：10字节[右轮速度4字节][左轮速度4字节][结束符"\r\n"2字节]

**2.串口发送

*(1)内容：里程计(x,y坐标、线速度、角速度和方向角，单位依次为：mm,mm,mm/s,rad/s,rad，所有数据都为float型，float型占4字节)

*(2)格式：21字节[x坐标4字节][y坐标4字节][方向角4字节][线速度4字节][角速度4字节][结束符"\n"1字节]*

************************************************************************************************************************/

#include"stm32f10x.h"

#include"stm32f10x_it.h"

#include"delay.h"

#include"nvic_conf.h"

#include"rcc_conf.h"

#include"usart.h"

#include"encoder.h"

#include"contact.h"

#include"gpio_conf.h"

#include"tim2_5_6.h"

#include"odometry.h"

#include"tim2_5_6.h"

#include"stdbool.h"

#include<stdio.h>

#include"string.h"

#include"math.h"

/***********************************************输出*****************************************************************/

charodometry_data[21]＝{0}；//发送给串口的里程计数据数组

floatodometry_right＝0,odometry_left＝0；//串口得到的左右轮速度

/***********************************************输入*****************************************************************/

externfloatposition_x,position_y,oriention,velocity_linear,velocity_angular；//计算得到的里程计数值

externu8USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]；//串口接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.externu16USART_RX_STA；//串口接收状态标记

externfloatMilemeter_L_Motor,Milemeter_R_Motor；//dt时间内的左右轮速度,用于里程计计算

/***********************************************变量*****************************************************************/

u8main_sta＝0；//用作处理主函数各种if，去掉多余的flag(1打印里程计)(2调用计算里程计数据函数)(3串口接收成功)(4串口接收失败)

unionrecieveData//接收到的数据

{

floatd；//左右轮速度

unsignedchardata[4]；

}leftdata,rightdata；//接收的左右轮数据

unionodometry//里程计数据共用体

{

floatodoemtry_float；

unsignedcharodometry_char[4]；

}x_data,y_data,theta_data,vel_linear,vel_angular；//要发布的里程计数据，分别为：X，Y方向移动的距离，当前角度，线速度，角速度

/****************************************************************************************************************/

intmain(void)

{

u8t＝0；

u8i＝0,j＝0,m＝0；

RCC_Configuration()；//系统时钟配置

NVIC_Configuration()；//中断优先级配置

GPIO_Configuration()；//电机方向控制引脚配置

USART1_Config()；//串口1配置

TIM2_PWM_Init()；//PWM输出初始化

ENC_Init()；//电机处理初始化

TIM5_Configuration()；//速度计算定时器初始化

TIM1_Configuration()；//里程计发布定时器初始化

while(1)

{

if(main_sta&0x01)//执行发送里程计数据步骤

{

//里程计数据获取

x_data.odoemtry_float＝position_x；//单位mm

y_data.odoemtry_float＝position_y；//单位mm

theta_data.odoemtry_float＝oriention；//单位rad

vel_linear.odoemtry_float＝velocity_linear；//单位mm/s

vel_angular.odoemtry_float＝velocity_angular；//单位rad/s

//将所有里程计数据存到要发送的数组

for(j＝0；j<4；j++)

{

odometry_data[j]＝x_data.odometry_char[j]；

odometry_data[j+4]＝y_data.odometry_char[j]；

odometry_data[j+8]＝theta_data.odometry_char[j]；

odometry_data[j+12]＝vel_linear.odometry_char[j]；

odometry_data[j+16]＝vel_angular.odometry_char[j]；

}

odometry_data[20]＝'\n'；//添加结束符

//发送数据要串口

for(i＝0；i<21；i++)

{

USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC)；//在发送第一个数据前加此句，解决第一个数据不能正常发送的问题

USART_SendData(USART1,odometry_data[i])；//发送一个字节到串口

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)＝＝RESET)；//等待发送结束

}

main_sta&＝0xFE；//执行计算里程计数据步骤

}

if(main_sta&0x02)//执行计算里程计数据步骤

{

odometry(Milemeter_R_Motor,Milemeter_L_Motor)；//计算里程计

main_sta&＝0xFD；//执行发送里程计数据步骤

}

if(main_sta&0x08)//当发送指令没有正确接收时

{

USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC)；//在发送第一个数据前加此句，解决第一个数据不能正常发送的问题

for(m＝0；m<3；m++)

{

USART_SendData(USART1,0x00)；

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)＝＝RESET)；

}

USART_SendData(USART1,'\n')；

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)＝＝RESET)；

main_sta&＝0xF7；

}

if(USART_RX_STA&0x8000)//串口1接收函数

{

//接收左右轮速度

for(t＝0；t<4；t++)

{

rightdata.data[t]＝USART_RX_BUF[t]；

leftdata.data[t]＝USART_RX_BUF[t+4]；

}

//储存左右轮速度

odometry_right＝rightdata.d；//单位mm/s

odometry_left＝leftdata.d；//单位mm/s

USART_RX_STA＝0；//清楚接收标志位

}

car_control(rightdata.d,leftdata.d)；//将接收到的左右轮速度赋给小车

}//end_while

}//endmain

本实施例的AI病房专用被服运送更换护理车的路径规划模块使用时，通过GPS模块定位AI护理车当前的位置，结合数字地图数据库内储存有大量的数字地图信息，并通过目的地确定模块确定AI护理车需要到达的位置，通过路线算法模块对行走的路线进行确定，通过运动位姿确定模块确定运动的AI护理车姿势，通过运动方向调节模块调节AI护理车运行方向。

实施例7

作为本发明的第7种实施例，便于医护人员使用，本发明人员还设置有PAD系统，作为一种优选实施例，如图18所示，PAD系统包括用户登录模块、定位模块、搜索模块、匹配模块、命令模块以及数据反馈模块，用户登录模块用于医护人员登录PAD系统，定位模块用于定位当前医护人员的位置，搜索模块用于搜索附近的AI护理车位置，匹配模块用于和对应的AI护理车进行匹配和配对，命令模块用于医护人员发出指令，控制匹配好的AI护理车运动，数据反馈模块用于AI护理车反馈信息给PAD系统。

本实施例中，如图19所示，PAD系统基于S3C2440CPU设计，且S3C2440CPU外围还设置有GPS接收模块、LCD、LED指示、64M SDRAM、128M NANDFLASH、SD卡、USB接口以及按键，便于一会人员使用。

本实施例的AI病房专用被服运送更换护理车PAD系统使用时，医护人员通过用户登录模块登录PAD系统，通过定位模块用于定位当前医护人员的位置，通过搜索模块用于搜索附近的AI护理车位置，通过匹配模块用于和对应的AI护理车进行匹配和配对，通过命令模块用于医护人员发出指令，控制匹配好的AI护理车运动，通过数据反馈模块用于AI护理车反馈信息给PAD系统。

实施例8

作为本发明的第八种实施例，为了便于对病人的信息进行显示，本发明人员还在两个收纳筒21之间安装有显示屏，如图20所示，显示屏可以显示病人信息，并且设有被服计数按钮，方便后续护理工作量以及计费统计。

该AI病房专用被服运送更换护理车的使用步骤如下：

S1：HIS系统使用，使用者通过使用者模块登录HIS系统，通过信息查询模块查询AI护理车的状态信息，通过信息记录模块记录使用者使用AI护理车的信息；管理者通过管理者模块登录HIS系统，通过信息添加模块对HIS系统内部信息进行添加，通过信息更新模块对HIS系统内部信息进行更新；

S2：PAD系统使用，医护人员通过用户登录模块登录PAD系统，通过定位模块用于定位当前医护人员的位置，通过搜索模块用于搜索附近的AI护理车位置，通过匹配模块用于和对应的AI护理车进行匹配和配对，通过命令模块用于医护人员发出指令，控制匹配好的AI护理车运动，通过数据反馈模块用于AI护理车反馈信息给PAD系统；

S3：AI护理车运行，通过图像获取模块感知模块获取数字图像是进行图像处理，通过摄像机设定模块获取已知空间坐标系中的物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系通过图像预处理模块感知模块突出有用信息、抑制无用信息，改善图像质量；通过特征提取模块选择合适的图像特征并进行匹配通过立体匹配模块根据所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间点在不同图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像；通过三维重建模块得出感兴趣场景的三维信息；

S4：发放被服时，医护人员通过PAD系统直接发送指令向洗衣房的被服接受系统申请被服，申请的内容包括病房、楼层、病人信息，所需的床上用品物资，所需的物资包括枕套数量、被单数量、被套数量和衣服数量，衣服分为大、中、小三个规格，HIS系统接收到医护人员申请的信息后，将改信息整理后发送至AI护理车模块内，AI护理车模块根据所需要的信息去物资中心取拿被服物资，并转送至相应的病人科室，病人楼层，病人病房，此时医护人员通过PDA扫描病人信息，确定病人所需的被服物资，最终AI护理车将对应的被服物资取出，供医护人员取拿；

S5：回收被服时，将收纳筒21打开，将废旧的被服放入到收纳筒21内进行回收，收纳筒21内分为不同的区域，包括枕套回收区、被单回收区、被套回收区和衣服回收区，将枕套、被单、被套和衣服进行分类回收，在对枕套、被单、被套和衣服放置时，AI护理车能够对被服进行清点，并统计回收的数量，回收完毕后，AI护理车在送至物资中心进行统一清洗；

S6：护被整理，将压板36向上提拉，使得压板36和转轴32之间存在一定的间隙，将被服的一端塞入到压板36和转轴32之间的间隙处，并松开压板36，通过弹簧39自身的弹性，将压板36压在被服表面，此时通过摇把35转动转轴32，使得被服在压板36的挤压下进行运动，能够对被服进行挤压作业，减少被服整体的占用面积，便于对被服进行放置；

S7：护被转运，通过手持拉环211向连接板22一侧推动第二推板29，首先第二推板29通过第二定位块210在第二限位槽28内滑动，直到第二推板29完全收纳进入到第二内槽27内，此时继续推动拉环211，使得第一推板25通过第一定位块26在第一限位槽24内滑动，将带有第二推板29的第一推板25滑入到第一内槽23中，此时两个收纳筒21位开口状态，便于对被服进行分类放置，而当被服放置完毕后，拉动拉环211，使得第二推板29从第二内槽27内滑出，而第一推板25从第一内槽23内滑出，此时收纳筒21的顶部为受到第一推板25和第二推板29的阻挡，如图4所示，避免被服在转运过程中出现掉落现象。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种AI病房专用被服运送更换护理车，包括医院内自带的HIS系统、医护人员携带的PAD系统以及AI护理车，其特征在于：所述AI护理车包括行走机构（1）、存放机构（2）以及压被机构（3），所述行走机构（1）包括底板（11），所述底板（11）的两端分别设置有安装杆（12），其中一个安装杆（12）的底部中心位置安装有万向轮（13），另一个所述安装杆（12）底部两端均安装有驱动轮（14），所述底板（11）的顶部安装有支撑座（15），所述支撑座（15）的顶部安装有连接块（16），所述存放机构（2）包括一对收纳筒（21），两个所述收纳筒（21）之间安装有连接板（22），且所述连接板（22）底部和所述连接块（16）焊接固定，所述连接板（22）的内部开设有第一内槽（23），所述第一内槽（23）的内壁开设有第一限位槽（24），所述第一内槽（23）的内部设置有两个第一推板（25），所述第一推板（25）的外壁安装有第一定位块（26），所述第一推板（25）的内部开设有第二内槽（27），所述第二内槽（27）的内部开设有第二限位槽（28），所述第二内槽（27）内设置有第二推板（29），所述第二推板（29）的外壁安装有第二定位块（210），所述第二推板（29）的顶部安装有拉环（211）；所述第一定位块（26）和所述第一限位槽（24）滑动配合，所述第二定位块（210）和所述第二限位槽（28）滑动配合；所述压被机构（3）包括安装在所述连接板（22）顶部的连接架（31），所述连接架（31）的内壁底端安装有转轴（32），所述转轴（32）的外表面设置有多个凸块（33），所述连接板（22）的外壁靠近所述转轴（32）一侧设置有轴承环（34），所述转轴（32）穿过所述轴承环（34）并安装有摇把（35），所述连接架（31）的内部还设置有压板（36），所述压板（36）的两端分别安装有滑块（37），所述连接架（31）的内壁开设有滑槽（38），所述压板（36）的顶部安装有多个弹簧（39）；所述滑块（37）和所述滑槽（38）滑动配合；所述HIS系统、所述PAD系统以及所述AI护理车之间通过无线网络模块实现数据传输，所述HIS系统包括网络构架模块、用户登记模块、使用者模块、管理者模块，所述使用者模块内还设置有信息查询模块和信息记录模块，所述管理者模块内还设置有信息添加模块和信息更新模块；

所述网络构架模块用于构建HIS系统整体的网络服务端；

所述使用者模块用于使用者登录所述HIS系统；

所述信息查询模块用于使用者查询所述AI护理车的状态信息；

所述信息记录模块用于记录使用者使用所述AI护理车的信息；

所述管理者模块用于管理者登录所述HIS系统；

所述信息添加模块用于管理者对所述HIS系统内部信息进行添加；

所述信息更新模块用于管理者对所述HIS系统内部信息进行更新。

2.根据权利要求1所述的AI病房专用被服运送更换护理车，其特征在于：所述AI护理车内设置有控制模块、感知模块、路径规划模块、运动学模型模块以及航迹推算模块；

上述控制模块用于控制所述AI护理车的运动；

所述感知模块用于所述AI护理车感知局部环境并进行处理；

所述路径规划模块用于在障碍物环境中，寻找出一条从起始点到目的地的合适路径，并能安全地避开障碍物；

所述运动学模型模块用于对所述AI护理车的速度运动学模型进行分析；

所述航迹推算模块用于对所述AI护理车的位置和姿态进行识别。

3.根据权利要求2所述的AI病房专用被服运送更换护理车，其特征在于：所述感知模块包括图像获取模块、摄像机设定模块、图像预处理模块、特征提取模块、立体匹配模块以及三维重建模块；

所述图像获取模块用于所述感知模块获取数字图像是进行图像处理；

所述摄像机设定模块用于获取已知空间坐标系中的物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系；

所述图像预处理模块用于所述感知模块突出有用信息、抑制无用信息，改善图像质量；

所述特征提取模块用于选择合适的图像特征并进行匹配；

所述立体匹配模块用于根据对所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间点在不同图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像；

所述三维重建模块用于得出感兴趣场景的三维信息。

4.根据权利要求2所述的AI病房专用被服运送更换护理车，其特征在于：所述路径规划模块包括GPS模块、数字地图数据库、目的地确定模块以及路线算法模块，所述GPS模块用于定位所述AI护理车当前的位置，所述数字地图数据库内储存有大量的数字地图信息，所述目的地确定模块用于确定所述AI护理车需要到达的位置，所述路线算法模块用于对行走的路线进行确定；

所述路线算法模块包括用于对运动的AI护理车姿势进行确定的运动位姿确定模块和对所述AI护理车运行进行调节的运动方向调节模块。

5.根据权利要求1所述的AI病房专用被服运送更换护理车，其特征在于：PAD系统包括用户登录模块、定位模块、搜索模块、匹配模块、命令模块以及数据反馈模块；

所述用户登录模块用于医护人员登录所述PAD系统；

所述定位模块用于定位当前医护人员的位置；

所述搜索模块用于搜索附近的AI护理车位置；

所述匹配模块用于和对应的所述AI护理车进行匹配和配对；

所述命令模块用于医护人员发出指令，控制匹配好的AI护理车运动；

所述数据反馈模块用于AI护理车反馈信息给所述PAD系统。

6.根据权利要求1-5任意之一所述的AI病房专用被服运送更换护理车，其特征在于：该AI病房专用被服运送更换护理车的使用步骤如下：

S1：HIS系统使用，使用者通过使用者模块登录HIS系统，通过信息查询模块查询AI护理车的状态信息，通过信息记录模块记录使用者使用AI护理车的信息；管理者通过管理者模块登录HIS系统，通过信息添加模块对HIS系统内部信息进行添加，通过信息更新模块对HIS系统内部信息进行更新；

S2：PAD系统使用，医护人员通过用户登录模块登录PAD系统，通过定位模块用于定位当前医护人员的位置，通过搜索模块用于搜索附近的AI护理车位置，通过匹配模块用于和对应的AI护理车进行匹配和配对，通过命令模块用于医护人员发出指令，控制匹配好的AI护理车运动，通过数据反馈模块用于AI护理车反馈信息给PAD系统；

S3：AI护理车运行，通过图像获取模块感知模块获取数字图像是进行图像处理，通过摄像机设定模块获取已知空间坐标系中的物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系通过图像预处理模块感知模块突出有用信息、抑制无用信息，改善图像质量；通过特征提取模块选择合适的图像特征并进行匹配通过立体匹配模块根据所选特征的计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间点在不同图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像；通过三维重建模块得出感兴趣场景的三维信息；

S4：发放被服时，医护人员通过PAD系统直接发送指令向洗衣房的被服接受系统申请被服，申请的内容包括病房、楼层、病人信息，所需的床上用品物资，所需的物资包括枕套数量、被单数量、被套数量和衣服数量，衣服分为大、中、小三个规格，HIS系统接收到医护人员申请的信息后，将此信息整理后发送至AI护理车模块内，AI护理车模块根据所需要的信息去物资中心取拿被服物资，并转送至相应的病人科室，病人楼层，病人病房，此时医护人员通过PDA扫描病人信息，确定病人所需的被服物资，最终AI护理车将对应的被服物资取出，供医护人员取拿；

S5：回收被服时，将收纳筒（21）打开，将废旧的被服放入到收纳筒（21）内进行回收，收纳筒（21）内分为不同的区域，包括枕套回收区、被单回收区、被套回收区和衣服回收区，将枕套、被单、被套和衣服进行分类回收，在对枕套、被单、被套和衣服放置时，AI护理车能够对被服进行清点，并统计回收的数量，回收完毕后，AI护理车在送至物资中心进行统一清洗；

S6：护被整理，将压板向上提拉，使得压板和转轴之间存在一定的间隙，将被服的一端塞入到压板和转轴之间的间隙处，并松开压板，通过弹簧自身的弹性，将压板压在被服表面，此时通过摇把转动转轴，使得被服在压板的挤压下进行运动，能够对被服进行挤压作业，减少被服整体的占用面积，便于对被服进行放置；

S7：护被转运，通过手持拉环向连接板一侧推动第二推板，首先第二推板通过第二定位块在第二限位槽内滑动，直到第二推板完全收纳进入到第二内槽内，此时继续推动拉环，使得第一推板通过第一定位块在第一限位槽内滑动，将带有第二推板的第一推板滑入到第一内槽中，此时两个收纳筒位开口状态，便于对被服进行分类放置，而当被服放置完毕后，拉动拉环，使得第二推板从第二内槽内滑出，而第一推板从第一内槽内滑出，此时收纳筒的顶部为受到第一推板和第二推板的阻挡，避免被服在转运过程中出现掉落现象。

Images