CN110543110A - 一种医疗服务机器人及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医疗服务机器人，包括车体，车体上设置有底盘驱动、碰撞传感器、下位机、超声波传感器、电池、WIFI模块、物品箱、激光雷达、深度摄像机、麦克风和扬声器、显示器、生理信息采集器和工控机；工控机运行SLAM算法创建地图，确定医疗服务机器人在地图中的位置，实现医疗服务机器人自动路径规划功能；显示器用于实时显示病人生理信息，以及视频通话时显示出图像，更方便的完成医护人员与病人之间的沟通；生理信息采集器可以通过病人佩戴的智能手环采集病人的心跳、血压等生理信号；工控机通过WIFI模块将采集的生理信息、医疗服务机器人位置和物品箱信息传递给主服务器，医护人员可以随时调出数据查看。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种医疗服务机器人及其使用方法。
背景技术
近年来，护士已经成为稀缺的人力资源，护士日常工作中很大一部分时间用于送药，注射，测量病人血压、心跳等基本生理数据，从而忽视了对病人的病情分析与心理关怀。另外，对于一些传染性较强的病人，护士由于需要直接接触病人，将极大的增加交叉感染的机率。如何减轻护士工作强度，降低工作风险已引起社会的极大关注。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种医疗服务机器人及其使用方法。能够协助医护人员完成对病人病况的监测，实现医护人员与病人更及时的沟通，代替医护人员运送药品，收集病人的生理信息，减轻了医护人员的劳动强度，缓解目前医护人员短缺的现状；该发明结构简单，造价低，操作容易，可以适用于各种医院。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种医疗服务机器人，包括车体(1)，车体(1)上设置有底盘驱动(2)、碰撞传感器(3)、下位机(4)、超声波传感器(5)、电池(6)、WIFI模块(7)、物品箱(8)、激光雷达(9)、深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)、生理信息采集器(13)和工控机(14)；
所述物品箱(8)包括多个小抽屉(4-1)，并且在物品箱上设置有IC卡感应区(4-2)，以及在物品箱(8)内设置有控制器，每个小抽屉(4-1)分别设置有电子锁，控制器通过IC卡感应区(4-2)感应是否有IC卡靠近来控制各个小抽屉(4-1)对应的电子锁动作；IC卡和小抽屉(4-1)均带有编号，使IC卡和小抽屉(4-1)一一对应；小抽屉(4-1)背后设置有弹簧，当电子锁解锁后，小抽屉(4-1)在弹簧的作用下自动弹出一段距离，从而得知是哪个小抽屉被打开；所述IC卡供病人或者其家属使用，不同的病人对应不同编号的IC卡；
所述下位机(4)与超声波传感器(5)、碰撞传感器(3)、底盘驱动(2)的电机分别连接；所述下位机(4)与工控机(14)连接，所述工控机(14)与WIFI模块(7)、激光雷达(9)、深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)、生理信息采集器(13)、以及物品箱(8)内的控制器分别连接；工控机(14)通过WIFI模块(7)与护士站的主服务器进行网络连接。
在上述技术方案中，工控机(14)运行SLAM算法创建地图，确定医疗服务机器人在地图中的位置，实现医疗服务机器人自动导航的功能；生理信息采集器(13)通过病人佩戴的智能手环采集病人的心跳、血压等生理信号；显示器(12)用于实时显示病人生理信息，以及视频通话时显示出图像，更方便的完成医护人员与病人之间的沟通；工控机(14)通过WIFI模块(7)将采集的生理信息、机器人位置和物品箱信息传递给主服务器。
在上述技术方案中，所述车体(1)的框架结构为：由下至上依次包括第一层支撑板(2-7)、第二层支撑板(2-6)、第三层支撑板(2-5)、第四层支撑板(2-4)和物品箱(8)，各层支撑板之间以及第四层支撑板(2-4)和物品箱(8)之间分别通过短支架(2-2)进行连接。
在上述技术方案中，在物品箱8上设置有一长支架(2-1)，该长支架上安装所述深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)，所述激光雷达(9)位于物品箱的上表面；所述碰撞传感器(3)安装在第一层支撑板(2-7)前端；所述底盘驱动(2)位于第一层支撑板(2-7)上，所述下位机(4)位于第二层支撑板(2-6)上；所述电池(6)位于第二层支撑板(2-6)上；在第二层支撑板(2-6)和第三层支撑板(2-5)之间竖直架设有一超声波支架(5-1)，所述超声波传感器(5)安装在该超声波支架(5-1)上；所述工控机(14)位于第三层支撑板(2-5)上；所述生理信息采集器(13)位于第四层支撑板(2-6)上。
在上述技术方案中，底盘驱动(2)包括左电机(3-2)、右电机(3-3)、左驱动轮(3-1)、右驱动轮(3-4)和万向轮(3-5)；所述左电机(3-2)和右电机(3-3)对称固定安装在第一层支撑板(2-7)两侧，左驱动轮(3-1)安装在左电机(3-2)的输出轴上，右驱动轮(3-4)安装在左电机(3-2)的输出轴上，万向轮(3-5)安装在第一层支撑板(2-7)后端。
医疗服务机器人的工作方法如下：
步骤一：医疗服务机器人在护士站由医护人员将药品、化验单等物品放在物品箱(8)里，并通过主服务器将病人信息传递到医疗服务机器人的工控机上；其中病人信息至少包括病人所在病房位置信息、病人姓名信息；
步骤二：工控机根据得到的病人信息规划到达相应病房的路径，并向下位机(4)发送指令，由下位机(4)驱动医疗服务机器人移动；
步骤三：当医疗服务机器人到达目标病房后，工控机通过扬声器呼叫病人姓名，由病人或者家属通过IC卡打开物品箱中对应的小抽屉(4-1)并取出物品，同时生理信息采集器(13)通过病人佩戴的手环采集病人的生理信息，并通过WIFI模块(7)将信息传递给护士站的主服务器；
步骤四：病人通过深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)可以与护士站的医护人员进行视频通话，方便医护人员以病人之间的沟通。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的机器人能够协助医护人员完成对病人病况的监测，实现医护人员与病人更及时的沟通，代替医护人员运送药品，收集病人的生理信息，减轻了医护人员的劳动强度，缓解目前医护人员短缺的现状；该发明结构简单，造价低，操作容易，可以适用于各种医院。
附图说明
图1为医疗服务机器人组成简图；
图2为车体示意图；
图3为底盘驱动装置示意图；
图4为物品箱示意图；
图5为医疗服务机器人的控制系统示意图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
参见附图1，一种医疗服务机器人，包括车体(1)，车体(1)上设置有底盘驱动(2)、碰撞传感器(3)、下位机(4)、超声波传感器(5)、电池(6)、WIFI模块(7)、物品箱(8)、激光雷达(9)、深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)、生理信息采集器(13)和工控机(14)；其中激光雷达(9)和深度摄像机(10)负责采集环境信息并将信息传送给工控机(14)，工控机(14)运行SLAM算法创建地图，确定医疗服务机器人在地图中的位置，实现医疗服务机器人自动路径规划功能；机器人行走过程中，超声波传感器(5)用于检测障碍物，实现避障功能，碰撞传感器(3)用于检测医疗服务机器人是否触碰到障碍物，以便保护车体；显示器(12)用于实时显示病人生理信息，以及视频通话时显示出图像，更方便的完成医护人员与病人之间的沟通；生理信息采集器(13)可以通过病人佩戴的智能手环采集病人的心跳、血压等生理信号；工控机(14)通过WIFI模块(7)将采集的生理信息、医疗服务机器人位置和物品箱信息传递给主服务器，医护人员可以随时调出数据查看。
参见图2，所述车体(1)的框架结构为：由下至上依次包括第一层支撑板(2-7)、第二层支撑板(2-6)、第三层支撑板(2-5)、第四层支撑板(2-4)和物品箱(8)，各层支撑板之间以及第四层支撑板(2-4)和物品箱(8)之间分别通过短支架(2-2)进行连接；在物品箱8上设置有一长支架(2-1)，该长支架上安装所述深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)，所述激光雷达(9)位于物品箱8的上表面；所述碰撞传感器(3)安装在第一层支撑板(2-7)前端；所述底盘驱动(2)位于第一层支撑板(2-7)上，所述下位机(4)位于第二层支撑板(2-6)上；所述电池(6)位于第二层支撑板(2-6)上；在第二层支撑板(2-6)和第三层支撑板(2-5)之间竖直架设有一超声波支架(5-1)，所述超声波传感器(5)安装在该超声波支架(5-1)上；所述工控机14位于第三层支撑板(2-5)上；所述生理信息采集器(13)位于第四层支撑板(2-6)上。
参见图3，底盘驱动(2)包括左电机(3-2)、右电机(3-3)、左驱动轮(3-1)、右驱动轮(3-4)和万向轮(3-5)；所述左电机(3-2)和右电机(3-3)对称固定安装在第一层支撑板(2-7)两侧，左驱动轮(3-1)安装在左电机(3-2)的输出轴上，右驱动轮(3-4)安装在左电机(3-2)的输出轴上，左驱动轮(3-1)和右驱动轮(3-3)的设计半径为135mm，万向轮(3-5)的设计半径为65mm；驱动方式采用两轮差速驱动，在第一层支撑板(2-7)后端安装万向轮以保证护士助手机器人的稳定(进一步的说，参见图2，第一层支撑板(2-7)上设置有万向轮支板(2-8)和万向轮支架(2-9)，所述万向轮(3-5)安装在万向轮支架(2-9)上)。
参见图4，所述物品箱8包括九个小抽屉(4-1)，并且在物品箱8上设置有IC卡感应区(4-2)，以及在物品箱(8)内设置有控制器(采用单片机)，每个小抽屉(4-1)分别设置有电子锁，控制器通过IC卡感应区(4-2)感应是否有IC卡靠近来控制各个小抽屉(4-1)对应的电子锁动作，进而控制各个抽屉(4-1)的开合状态；IC卡和小抽屉(4-1)均带有编号，使IC卡和小抽屉(4-1)一一对应。进一步的说，小抽屉(4-1)背后设置有弹簧，当电子锁开启(解锁)后，小抽屉(4-1)在弹簧的作用下会自动弹出一段距离，从而得知是哪个小抽屉被打开。更进一步的说，所述IC卡是供病人或者其家属使用，不同的病人对应不同编号的IC卡。
参见图5，为医疗服务机器人的控制系统结构图，所述下位机(4)与超声波传感器(5)、碰撞传感器(3)、底盘驱动(2)的左电机(3-2)和右电机(3-3)分别连接；所述下位机(4)与工控机(14)连接，所述工控机(14)与WIFI模块(7)、激光雷达(9)、深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)、生理信息采集器(13)、以及物品箱(8)内的控制器分别连接。工控机(14)通过WIFI模块(7)与护士站的主服务器进行网络连接。
医疗服务机器人的具体工作方法如下：
步骤一：医疗服务机器人在护士站由医护人员将药品、化验单等物品放在物品箱(8)里，并通过主服务器将病人信息传递到医疗服务机器人的工控机上；其中病人信息至少包括病人所在病房位置信息、病人姓名信息；
步骤二：工控机根据得到的病人信息规划到达相应病房的路径，并向下位机(4)发送指令，由下位机(4)驱动医疗服务机器人移动；
步骤三：当医疗服务机器人到达目标病房后，工控机通过扬声器呼叫病人姓名，由病人或者家属通过IC卡打开物品箱中对应的小抽屉(4-1)并取出物品，同时生理信息采集器(13)通过病人佩戴的手环采集病人的生理信息，并通过WIFI模块(7)将信息传递给护士站的主服务器；
步骤四：病人通过深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)可以与护士站的医护人员进行视频通话，方便医护人员以病人之间的沟通。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种医疗服务机器人，其特征在于：包括车体(1)，车体(1)上设置有底盘驱动(2)、碰撞传感器(3)、下位机(4)、超声波传感器(5)、电池(6)、WIFI模块(7)、物品箱(8)、激光雷达(9)、深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)、生理信息采集器(13)和工控机(14)；
所述物品箱(8)包括多个小抽屉(4-1)，并且在物品箱上设置有IC卡感应区(4-2)，以及在物品箱(8)内设置有控制器，每个小抽屉(4-1)分别设置有电子锁，控制器通过IC卡感应区(4-2)感应是否有IC卡靠近来控制各个小抽屉(4-1)对应的电子锁动作；IC卡和小抽屉(4-1)均带有编号，使IC卡和小抽屉(4-1)一一对应；小抽屉(4-1)背后设置有弹簧，当电子锁解锁后，小抽屉(4-1)在弹簧的作用下自动弹出一段距离，从而得知是哪个小抽屉被打开；所述IC卡供病人或者其家属使用，不同的病人对应不同编号的IC卡；
所述下位机(4)与超声波传感器(5)、碰撞传感器(3)、底盘驱动(2)的电机分别连接；所述下位机(4)与工控机(14)连接，所述工控机(14)与WIFI模块(7)、激光雷达(9)、深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)、生理信息采集器(13)、以及物品箱(8)内的控制器分别连接；工控机(14)通过WIFI模块(7)与护士站的主服务器进行网络连接。
2.根据权利要求1所述的医疗服务机器人，其特征在于：工控机(14)运行SLAM算法创建地图，确定医疗服务机器人在地图中的位置，实现医疗服务机器人自动导航的功能；生理信息采集器(13)通过病人佩戴的智能手环采集病人的心跳、血压等生理信号；显示器(12)用于实时显示病人生理信息，以及视频通话时显示出图像，更方便的完成医护人员与病人之间的沟通；工控机(14)通过WIFI模块(7)将采集的生理信息、机器人位置和物品箱信息传递给主服务器。
3.根据权利要求1所述的医疗服务机器人，其特征在于：所述车体(1)的框架结构为：由下至上依次包括第一层支撑板(2-7)、第二层支撑板(2-6)、第三层支撑板(2-5)、第四层支撑板(2-4)和物品箱(8)，各层支撑板之间以及第四层支撑板(2-4)和物品箱(8)之间分别通过短支架(2-2)进行连接。
4.根据权利要求3所述的医疗服务机器人，其特征在于：在物品箱(8)上设置有一长支架(2-1)，该长支架上安装所述深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)。
5.根据权利要求3所述的医疗服务机器人，其特征在于：所述碰撞传感器(3)安装在第一层支撑板(2-7)前端。
6.根据权利要求3所述的医疗服务机器人，其特征在于：所述底盘驱动(2)位于第一层支撑板(2-7)上。
7.根据权利要求3所述的医疗服务机器人，其特征在于：所述下位机(4)位于第二层支撑板(2-6)上。
8.根据权利要求3所述的医疗服务机器人，其特征在于：所述电池(6)位于第二层支撑板(2-6)上；在第二层支撑板(2-6)和第三层支撑板(2-5)之间竖直架设有一超声波支架(5-1)，所述超声波传感器(5)安装在该超声波支架(5-1)上；所述工控机(14)位于第三层支撑板(2-5)上；所述生理信息采集器(13)位于第四层支撑板(2-6)上。
9.根据权利要求3所述的医疗服务机器人，其特征在于：底盘驱动(2)包括左电机(3-2)、右电机(3-3)、左驱动轮(3-1)、右驱动轮(3-4)和万向轮(3-5)；所述左电机(3-2)和右电机(3-3)对称固定安装在第一层支撑板(2-7)两侧，左驱动轮(3-1)安装在左电机(3-2)的输出轴上，右驱动轮(3-4)安装在左电机(3-2)的输出轴上，万向轮(3-5)安装在第一层支撑板(2-7)后端。
10.根据权利要求1所述医疗服务机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：医疗服务机器人在护士站由医护人员将药品、化验单等物品放在物品箱(8)里，并通过主服务器将病人信息传递到医疗服务机器人的工控机上；其中病人信息至少包括病人所在病房位置信息、病人姓名信息；
步骤二：工控机根据得到的病人信息规划到达相应病房的路径，并向下位机(4)发送指令，由下位机(4)驱动医疗服务机器人移动；
步骤三：当医疗服务机器人到达目标病房后，工控机通过扬声器呼叫病人姓名，由病人或者家属通过IC卡打开物品箱中对应的小抽屉(4-1)并取出物品，同时生理信息采集器(13)通过病人佩戴的手环采集病人的生理信息，并通过WIFI模块(7)将信息传递给护士站的主服务器；
步骤四：病人通过深度摄像机(10)、麦克风和扬声器(11)、显示器(12)可以与护士站的医护人员进行视频通话，方便医护人员以病人之间的沟通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191206 |