CN110850898A - 一种智能医用护理跟随小车及跟随方法 - Google Patents

一种智能医用护理跟随小车及跟随方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能医用护理跟随小车及跟随方法，所述装置包括：小车框架、安装支架、电动推杆、万向轮、驱动轮、驱动电机、第一测距模块、第二测距模块、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、语音识别模块、陀螺仪、移动标签和控制器；当小车上电后，控制器初始化完成并进入跟随模式，控制器与用户身上的移动标签建立无线连接；当用户离开小车在行走过程中，第一测距模块和第二测距模块实时与移动标签中的主测距模块连接以获取用户与小车的距离；在小车跟随用户前进过程中，第一超声波测距模块和第二超声波测距模块进行障碍物识别并识别用户行走的方位，小车根据用户的方位和距离进行跟随前进，在行进过程中避开障碍物，为用户提供方便。

Description

一种智能医用护理跟随小车及跟随方法
技术领域
本发明涉及智能设备技术领域，尤其涉及的是一种智能医用护理跟随小车及跟随方法。
背景技术
随着科技的发展，智能跟随小车已经逐渐应用到载物中，而在医疗领域，跟随护理小车尚未应用，随着医院患者的不断增多，医疗设备明显缺乏，对于行动不便的老人在患病过程中需要有人照顾的需求，且在医院进行吊针治疗时，患者只能坐在固定座椅上，输液瓶挂在固定吊针支架上，行动不便，但需要行走时，需要自己或家人举着或拿着支杆挂着输液瓶跟在患者后面，非常不方便；而在孩子生病时，现有的可移动的儿童座椅，在座椅一侧设置用于挂输液瓶的支杆，大人可推着座椅，相对方便些；但对于孩子来说，难免哭闹不愿意在座椅上，大人既需要照顾孩子还需要推着座椅，对一名护理人员或者患者家属来说，根本无暇顾及。
因此，针对上述缺陷，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能医用护理跟随小车及跟随方法，在发明中，通过移动标签识别用户位置，根据用户与小车的距离和方位自动控制小车跟随用户移动，并自动避开行进途中的障碍物，从而为患者提供便利。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种智能医用护理跟随小车，其中，所述智能医用护理跟随小车包括：
小车框架，设置在所述小车框架上用于吊挂医护用品的安装支架和用于调节所述安装支架高度的电动推杆，设置在所述小车框架下端的万向轮、驱动轮以及连接于所述驱动轮的驱动电机，设置在所述小车框架内用于测距的第一测距模块和第二测距模块、用于识别障碍物和判断人体方位的第一超声波测距模块和第二超声波测距模块，设置在所述电动推杆上用于识别用户语音指令的语音识别模块，用于检测所述小车框架转向角度的陀螺仪，用于标识用户位置的移动标签，分别与所述驱动电机、所述第一测距模块、所述第二测距模块、所述第一超声波测距模块、所述第二超声波测距模块、所述语音识别模块、所述陀螺仪以及所述移动标签连接用于控制小车跟随用户的控制器。
所述智能医用护理跟随小车，其中，所述安装支架设置在所述电动推杆的上端；所述第一超声波测距模块与所述第二超声波测距模块分别设置在所述第一测距模块与所述第二测距模块的内侧。
所述智能医用护理跟随小车，其中，所述小车框架上还设置有用于在出现异常情况时发出警报的报警模块，所述报警模块设置在所述小车框架的前端且与所述控制器连接；
所述小车框架侧面还设置有用于显示小车状态以及测距的数据信息的显示器，所述显示器与所述控制器连接。
所述智能医用护理跟随小车，其中，所述移动标签包括主测距模块、心率传感器、微处理器以及无线蓝牙模块，所述主测距模块与所述第一测距模块、所述第二测距模块进行匹配以获得用户与小车的距离，所述心率传感器用于实时测量用户心率并通过所述无线蓝牙模块传输至所述控制器，所述微处理器分别与所述心率传感器和无线蓝牙模块连接。
一种基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其特征在于，所述跟随方法包括：
当所述智能医用护理跟随小车上电后，所述控制器初始化完成并进入跟随模式，所述控制器与用户身上的所述移动标签建立无线连接；
当用户离开所述智能医用护理跟随小车在行走过程中，所述第一测距模块和所述第二测距模块实时与所述移动标签中的主测距模块连接以获取用户与所述智能医用护理跟随小车的距离；
在所述智能医用护理跟随小车跟随用户前进过程中，所述第一超声波测距模块和所述第二超声波测距模块进行障碍物识别并识别用户行走的方位，所述智能医用护理跟随小车根据用户的方位和距离进行跟随前进，在行进过程中避开识别到的障碍物。
所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其中，所述跟随方法还包括：
当所述语音识别模块检测到用户发出控制所述安装支架进行上升或者下降的语音指令后，所述语音识别模块将所述语音指令发送至所述控制器；
所述控制器根据所述语音指令控制所述电动推杆进行上升或者下降以调节所述安装支架高度，并根据用户发出的结束语音指令控制所述电动推杆停止运动。
所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其中，所述跟随方法还包括：
所述移动标签中的心率传感器实时测量用户心率并通过无线蓝牙模块传输至所述控制器；
当所述控制器判断用户的心率异常时，所述控制器通过报警模块进行报警以提示看护人员及时处理；
当所述智能医用护理跟随小车在跟随前进过程中碰到障碍物时，所述控制器通过报警模块进行报警。
所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其中，所述跟随方法还包括：
当用户坐在所述智能医用护理跟随小车上进行输液治疗时，所述电动推杆上设置的输液报警器用于对输液异常情况进行报警；
当所述输液报警器中的传感器检测到输液滴完时，所述输液报警器立刻发出报警以提示看护人员及时拔掉输液管。
所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其中，所述跟随方法还包括：
所述控制器将所述智能医用护理跟随小车和用户的距离信息显示在显示器上，所述显示器还用于显示所述智能医用护理跟随小车的状态信息。
所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其中，所述跟随方法还包括：
通过移动终端分别与所述智能医用护理跟随小车和所述移动标签进行绑定连接，所述移动终端实时接收和查看所述控制器和微处理器监测到的小车信息和用户信息。
本发明公开了一种智能医用护理跟随小车及跟随方法，所述装置包括：小车框架、安装支架、电动推杆、万向轮、驱动轮、驱动电机、第一测距模块、第二测距模块、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、语音识别模块、陀螺仪、移动标签和控制器；当所述智能医用护理跟随小车上电后，所述控制器初始化完成并进入跟随模式，所述控制器与用户身上的所述移动标签建立无线连接；当用户离开所述智能医用护理跟随小车在行走过程中，所述第一测距模块和所述第二测距模块实时与所述移动标签中的主测距模块连接以获取用户与所述智能医用护理跟随小车的距离；在所述智能医用护理跟随小车跟随用户前进的过程中，所述第一超声波测距模块和所述第二超声波测距模块进行障碍物识别并识别用户行走的方位，所述智能医用护理跟随小车根据用户的方位和距离进行跟随前进，在行进过程中避开识别到的障碍物。本发明通过移动标签识别用户位置，根据用户与小车的距离和方位自动控制小车跟随用户移动，并自动避开行进途中的障碍物，为用户提供方便。
附图说明
图1是实施例一中小车整体的结构示意图。
图2是实施例一中小车整体另一视角的结构示意图。
图3是实施例一中小车框架内部结构的示意图。
图4是实施例一中小车框架内部结构另一视角的示意图。
图5是实施例一中输液报警器的安装结构示意图。
图6是实施例一中移动标签的结构示意图。
图7是实施例一中控制装置的系统结构示意图。
图8是实施例一中移动标签的系统结构示意图。
图9是实施例二中小车的整体结构示意图。
图10是本发明实施例三的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法的较佳实施例的流程图。
图11是本发明实施例三的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法中两个测距模块和移动标签进行测距的原理示意图。
图12是本发明实施例三的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法中两个测距模块和两个超声波模块进行结合测距的原理示意图。
图13是本发明实施例三的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法中小车跟随人体行走时测得的偏移量的示意图。
图中：10、小车框架；11、托架；12、中框；13、座椅；14、推把；15、扶手杆；21、驱动轮；22、驱动电机；30、万向轮；411、第一测距模块；412、第二测距模块；413、第一超声波测距模块；414、第二超声波测距模块；42、语音识别模块；43、报警模块；44、显示器；45、陀螺仪；46、控制器；50、电动推杆；51、安装支架；52、挂钩；60、移动标签；61、主测距模块；62、心率传感器；63、微处理器；64、无线蓝牙模块；70、输液报警器；71、安装架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
如图1与图4所示，一种智能医用护理跟随小车，包括：小车框架10，设置在所述小车框架10上用于吊挂医护用品的安装支架51和用于调节所述安装支架51高度的电动推杆50，设置在所述小车框架10下端的万向轮30、驱动轮21以及连接于所述驱动轮21的驱动电机22，设置在所述小车框架10内用于测距的第一测距模块411和第二测距模块412、用于识别障碍物和判断人体方位的第一超声波测距模块413和第二超声波测距模块414，设置在所述电动推杆50上用于识别用户语音指令的语音识别模块42，用于检测所述小车框架10转向角度的陀螺仪45，结合图6所示，用于标识用户位置的移动标签60(例如移动标签60可以是移动手环，便于患者随身携带，以方便小车进行识别跟随)，结合图7所示，分别与所述驱动电机22、所述第一测距模块411、所述第二测距模块412、所述第一超声波测距模块413、所述第二超声波测距模块414、所述语音识别模块42、所述陀螺仪45以及所述移动标签60连接用于控制小车跟随用户的控制器46。
具体的，所述安装支架51设置在所述电动推杆50的上端；所述电动推杆50竖直安装在所述小车框架10的背部(所述电动推杆50也可以根据需要设置在所述小车框架10的侧面，例如设置在侧面可以更加便于直观查看所述安装支架51上点滴的输液情况)，所述安装支架51包括设置在所述电动推杆50上端的挂钩52(所述挂钩52的前端可以手动旋转至所述安装支架51的顶端，即所述挂钩52可以完成闭合，例如在所述挂钩52吊挂输液瓶之后，将所述挂钩52完成闭合，那么在小车跟随患者移动过程中可以避免输液瓶由于晃动而脱落，保证小车在移动过程输液的稳定性)，所述挂钩52用于吊挂输液瓶或其他医护用品。在本实施例中，所述电动推杆50采用12伏供电，并且采用两路继电器组成的H桥来控制正反接线，从而实现控制安装支架51的上升与降落，达到满足不同人群的使用需求。
具体的，所述万向轮30的数量为4个(包括两个前万向轮和两个后万向轮，万向轮根据驱动轮带动小车移动)，所述万向轮30的设置可以防止小车在未关闭电机电源时烧坏电机，同时在关闭电源时方便移动小车，且所述万向轮30为具有自锁功能的万向轮，便于患者在不需要移动时可以锁定小车。
在本实施例中，所述驱动电机22为直流减速电机，功率可达95千瓦以上(本发明中的功率满足可承载成年人移动的功率即可)，采用两个直流减速电机分别控制两个驱动轮，小车转向使用差速转向。并且每个直流减速电机上均配有AB双向增量式磁性霍尔编码器，基本脉冲数为13个，响应频率为100赫兹(Hz)，满足了对电机转速和转向的测量要求。
具体的，每个编码器会产生两个相位相差90度的脉冲信号，一定时间内测量脉冲信号的个数来表示驱动电机的转速大小，通过两路脉冲信号的软件的正交解码，得到驱动电机转速的方向。电机驱动模块采用TB6612(直流电机驱动器件的一种型号，它具有大电流MOSFET-H桥结构，双通道电路输出，可同时驱动2个电机)模块，一个模块可以驱动两个驱动电机，相比传统的驱动，体积大幅度减小并且散热很少。
具体的，如图2所示，所述第一超声波测距模块413与所述第二超声波测距模块414分别设置在所述第一测距模块411与所述第二测距模块412的内侧，便于所述第一超声波测距模块413与所述第二超声波测距模块414辅助测距。
在本实施例中，所述第一测距模块411与所述第二测距模块412可以粘接在所述小车框架10上，从而根据患者的不同身高调整高度。例如所述第一测距模块411与所述第二测距模块412之间的距离为45厘米，且采用型号为UWB(Ultra Wide Band，超宽带，具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点)测距模块SWM1000。所述第一超声波测距模块413和第二超声波测距模块414采用的型号为HC-SR04，该模块性能稳定、测量距离精确，精度高盲区小。两个超声波测距模块在跟随小车中主要起到辅助跟随以及避障(躲避障碍物)的功能，避免小车在行进过程中与障碍物相撞。
在本实施例中，所述语音识别模块42设置在所述电动推杆50上用于识别用户语音指令，所述语音识别模块42包括设置在所述电动推杆50上的麦克风。通过麦克风接收患者的语音信息，根据患者的语音信息，例如“上升”或“下降”，控制所述电动推杆50的升降，调节所述安装支架51的高度(即调节放置在所述安装支架51上药品的高度)，为患者带来便利，同时满足不同身高患者的使用。
在本实施例中，所述控制器46的型号为STM32F103，使用到的单片机外围设备主要有UART、PWM、PIT。处理器处理速度数据周期为10ms，可满足小车运动控制要求。
进一步地，如图1所示，所述小车框架10上还设置有报警模块43，所述报警模块43设置在所述小车框架10的前端且与所述控制器46连接。具体的，所述小车框架10的前端设置有扶手杆15，所述报警模块43包括设置在所述扶手杆前端的测距探头，通过所述测距探头探测小车与前方障碍物之间的距离(超声波测距模块可以检测到障碍物)，当小车与障碍物的距离小于预设的距离阈值时，所述报警模块43向所述控制器46发送报警信息，所述控制器46控制所述运动模块停止运动。优选的，所述距离阈值为0.5米(距离太远可能障碍物对小车的移动没有影响，距离太小障碍物可能碰到小车)。
进一步地，所述小车框架10侧面还设置有用于显示小车状态以及测距的数据信息的显示器44，所述显示器44与所述控制器46连接。在本实施例中，所述显示器44为OLED显示屏(当然也可以为其他类型的显示屏，例如LED显示屏)，且与所述控制器46连接，用于显示小车的状态(例如小车当前的时速等信息)以及距离(小车与患者的距离)的数据信息，进一步地，所述显示器44还可以用于显示小车上患者的基本体征参数，例如患者的心跳(心率值)、血压、血糖等数据，便于患者和护士可以直观地通过显示的体征参数判断患者当前的身体状态是否处于正常状态，避免患者在治疗过程中发生意外情况而无法及时得到处理。
如图8所示，所述移动标签60包括主测距模块61、心率传感器62、微处理器63以及无线蓝牙模块64，所述主测距模块61与所述第一测距模块411和所述第二测距模块412进行匹配以获得用户与小车的距离，所述微处理器63分别与所述心率传感器62和无线蓝牙模块64连接。
在本实施例中，如图6所示，所述移动标签60为可佩戴在患者腕部的标签手环(或者为智能手环或者智能手表，具体的设备形式不限，便于用户随身携带的设备即可)，所述标签手环包括环带以及设置在所述环带上的主控模块，所述主测距模块61、心率传感器62、微处理器63以及无线蓝牙模块64集成设置于所述主控模块上。
其中，所述心率传感器62安装在移动标签60上，可以根据人体中的血氧饱和度变化来反应心脏跳动变化，可以实时采集心率值，心率传感器62同时配有arduino微处理器63来采集数据，并通过所述无线蓝牙模块64向跟随小车的所述控制器46发送人体的心率信息。
具体应用时，所述移动标签60的主测距模块61与所述第一测距模块411、所述第二测距模块412建立连接，获得患者与小车之间的距离，从而控制小车的行走。本发明将无线测距跟随与超声波测距跟随两种方案进行合理结合，使得检测的数据线性度强并且测量距离更加精确，具有精度高、盲区小、跟随性能稳定等优点。其中，超声波测距在跟随小车中主要起到辅助跟随以及避障的功能。
所述移动标签60中集成了心率传感器62，用于实时测量患者的心率值，并通过无线蓝牙模块64传到所述控制器46，所述控制器46根据显示的心率值断定是否向报警器发送报警信息，当患者的心率值超出正常范围时，所述控制器46通过所述报警模块43发出警报，从而实现对患者的安全保护。
如图1与图3所示，所述小车框架10的下端设置有托架11，所述控制器46、所述陀螺仪45等器件可以设置在所述托架11上，例如还可以设置多个可充电电池(例如多个锂电池)，用于给小车进行供电。所述小车框架10的中部设置有中框12，所述中框12上设置有座椅13，便于用户(患者)坐着进行治疗等操作。
如图1与图5所示，所述电动推杆50上还设置有输液报警器70以及用于安装所述输液报警器70的安装架71，所述安装架71固定设置在所述电动推杆50的侧面。所述输液报警器70在输液滴完时，立刻发出报警，提示看护人员拔掉输液管，为医生及患者提供便利。所述输液报警器70通过传感器获得病人输液进度，实现输液过程的实时感应及监控，通过所述控制器46对信号进行转发，最终在护士站终端显示输液进度和输液完成的报警信息。本发明还可以将患者的相关信息进行收集和汇总，例如可以将患者的过敏史，医疗史等个人信息和治疗信息建立患者的个人档案(电子档案)，并且可以将个人档案发送到主治医生和相对应的护士，便于提醒医护人员注意患者的基本情况和相关信息，规避不必要的失误，例如降低输液的失误(比如糖尿病患者应该打生理盐水而不可能打葡萄糖，避免这种低级错误的发生)。
当智能医用护理跟随小车上电后，小车的所述控制器46初始化完成，自动进入跟随模式(自动跟随模式)，所述移动标签60佩戴在患者身上，患者通过所述语音识别模块42控制所述电动推杆50降至合适位置，并将输液瓶挂在所述安装支架51上，然后患者根据自身身高，通过所述语音识别模块42控制电动推杆50升起至合适位置。
所述主测距模块61开始分别测量与所述第一测距模块411和所述第二测距模块412之间的距离，并且将测量结果发送至小车的所述控制器46。所述第一超声波测距模块413与所述第二超声波测距模块414用于识别障碍物和判断人体方位，并将测量结果发送至小车的所述控制器46。所述驱动电机22内的编码器开始计量小车所述驱动轮21的转速，将计量结果发送至所述控制器46。所述控制器46根据反馈信息，根据小车与患者之间的距离以及患者行走的方位控制小车跟随用户移动。
实施例二，一种智能医用护理跟随小车，如图9所示，实施例二与实施例一的不同之处在于，所述小车框架10的背部设置有推把14，从而在小车关闭电源时，方便用户推动小车移动(也就是在不需要自动跟随的情况下，可以手动推着小车移动)。
实施例三，针对实施例一中的智能医用护理跟随小车，本发明还提供一种基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，如图10所示，所述跟随方法包括：
S100、当所述智能医用护理跟随小车上电后，所述控制器46初始化完成并进入跟随模式，所述控制器46与用户身上的所述移动标签60建立无线连接；
S200、当用户离开所述智能医用护理跟随小车在行走过程中，所述第一测距模块411和所述第二测距模块412实时与所述移动标签中的主测距模块61连接以获取用户与所述智能医用护理跟随小车的距离；
S300、在所述智能医用护理跟随小车跟随用户前进过程中，所述第一超声波测距模块413和所述第二超声波测距模块414进行障碍物识别并识别用户行走的方位，所述智能医用护理跟随小车根据用户的方位和距离进行跟随前进，在行进过程中避开识别到的障碍物。
进一步地，当所述语音识别模块42检测到用户发出控制所述安装支架51进行上升或者下降的语音指令后，所述语音识别模块42将所述语音指令发送至所述控制器46；所述控制器46根据所述语音指令控制所述电动推杆50进行上升或者下降以调节所述安装支架51的高度，并根据用户发出的结束语音指令控制所述电动推杆50停止运动。即所述语音识别模块42中的麦克风可以接收用户发出的语音指令，所述控制器46控制所述电动推杆50进行升降调节，同时满足不同身高患者的使用需求；所述语音识别模块42还可以用于识别用户发出的控制小车开始跟随或者停止跟随的语音指令。
进一步地，所述移动标签60中的心率传感器62实时测量用户心率并通过无线蓝牙模块64传输至所述控制器46；当所述控制器46判断用户的心率异常时，所述控制器46通过报警模块43进行报警以提示看护人员及时处理；当所述智能医用护理跟随小车在跟随前进过程中识别到障碍物时，所述控制器46通过报警模块43进行报警，避免小车在移动过程中碰到障碍物。
进一步地，当用户坐在所述智能医用护理跟随小车上进行输液治疗时，所述电动推杆50上设置的输液报警器70用于对输液异常情况进行报警；当所述输液报警器70中的传感器检测到输液滴完时，所述输液报警器70立刻发出报警以提示看护人员及时拔掉输液管。
进一步地，所述控制器46将所述智能医用护理跟随小车和用户的距离信息显示在显示器44(例如OLED显示屏)上，所述显示器44还用于显示所述智能医用护理跟随小车的状态信息(例如电量情况，模式情况)，所述显示器44还可以用于实时显示患者的身体参数(心率值、温度值、脉搏值等数据)，例如心跳超过正常范围时，可以发出报警提示医护人员或者看护人员注意，或者发送报警信息到护士的终端上，用于帮助护士监控患者情况，进一步地，所述显示器44还可以进行视频播放，例如用户通过手机将视频资源投放到所述显示器44上播放，可以使得用户在打点滴过程中观看视频；所述显示器44还可以显示电池的电量，便于小车的电量不足时及时提醒用户进行充电；如图3所示，所述显示器44在未使用时放置在小车框架10的侧面，当需要使用时可以旋转至用户前方。
进一步地，用户(患者)还可以通过移动终端(例如智能手机)分别与所述智能医用护理跟随小车和所述移动标签60进行绑定连接，所述移动终端可以实时接收和查看所述控制器46和微处理器63监测到的小车信息和用户信息，这样也可以方便其他陪护人员(例如家人通过自己的手机监控相关信息)进行信息的查看。
如图11所示，AB表示车体上两个测距模块(即第一测距模块411和第二测距模块412)的距离，例如固定为45cm；AC表示车体上第一测距模块411与移动标签60的距离，BC表示车体上第二测距模块412与移动标签60的距离，ABC为一个三角形，O点是AB的中点，OC是三角形ABC的中线，CH是三角形ABC的高，表示移动标签60与小车的距离，∠COB为移动标签60的偏移角的余角，该角度小于90度表示移动标签在小车的右面，该角度等于90度为移动标签在小车的正前方，该角度大于90度为移动标签在小车的左面。
本实施方式中，所述智能医用护理跟随小车(本发明中的小车、智能小车、跟随小车等均是指所述智能医用护理跟随小车)上电后，跟随小车的控制器46初始化完成，自动进入跟随模式，移动标签60佩戴在患者身上，患者通过语音识别模块42控制电动推杆50降至合适位置，吊瓶挂在安装支架51上，然后根据患者自身身高，通过语音识别模块42控制电动推杆50升起，主测距模块61开始测量AC和BC的距离，并且发送至小车的控制器46，第一超声波测距模块413和第二超声波测距模块414开始测量前方人体距离(主要是判断人体方向)，并发送至小车的控制器46；驱动电机22内的编码器开始计量小车轮子的转速(开机时小车转速为0)，也发送至控制器46。
所述控制器46根据接收的第一测距模块411到主测距模块61的距离和第二测距模块412到主测距模块61的距离，计算公式如下：
P＝1/2(AC+BC+AB)；
Figure BDA0002293514560000142
∠COB＝sin-1(CH/OC)；
为提高处理器计算速度，近似的计算为：
∠COB≈K*CH/OC；
其中，P表示三角形ABC的半周长，K是系数，K取1，为方便计算，令turnner＝100*(1-∠COB)；turnner表示移动标签60的偏移程度，范围限幅为0-30。当turnner＝0时，移动标签60位于车体正前方，当turnner＝30时，移动标签60偏移左侧方向等于约45°或者偏移右侧方向等于约45°，当偏移超过这个角度时，turnner的数值统一限幅为30。
(1)当CH大于等于2.6m(此值可根据需要进行调整)时，控制器46控制小车停止，距离太远停止保护并且发出声音警告。
(2)当CH小于等于0.5m(此值可根据需要进行调整)时，控制器46控制小车停止，车体已经到达人体旁边，无需再进行移动。
(3)当CH大于0.5m并且小于1.5m时，如果AC(第一测距模块411与人体的距离)大于BC(车体上第二测距模块412与人体的距离)时，车体向右转弯，转弯幅度由变量turnner决定，turnner越大转弯幅度越大；反之车体向左转弯。
(4)当CH大于等于1.5m并且小于2.6m时，如果turnner小于等于15，说明人体处于无线测距信号不稳定的区域，此时如果第一超声波测距模块413测得距离数值小于第二超声波测距模块414测得的数值，小车小幅度向左拐，反之小车小幅度向右拐；如果turnner大于15，且AC(车体第一测距模块411与人体的距离)大于BC(车体第二测距模块412与人体的距离)，车体向右转弯，转弯幅度由变量turnner决定，turnner越大转弯幅度越大；反之车体向左拐。
当超声波传感器测得前方物体的距离Distance小于0.5m并且CH大于0.5m时，小车停止运动并通过控制器46控制报警模块43发出声音警告，提示前方有障碍物。
本实施方式中，小车转向中电机转速控制采用的是自适应PID，当需要跟随的目标人物和跟随小车的距离很大的时候，需要转向的响应速度很快才可以跟随上人体的运动，即这个时候的电机差速形成的转向灵敏度要高一些。相对应的，当需要跟随的目标人物和跟随小车的距离很近时，需要的转向的响应速度可以慢一些，利于更加精确地调整位置，这时候电机差速的速度变化相对要慢一些。采用PID控制电机的速度，然后使用陀螺仪检测车体的转向的角度，即采用串级控制的转向系统。内环是电机的速度控制，外环是转向的角度环。同时跟随小车时刻采集小车与跟随目标人物的距离，距离越大，外环转向环的PID参数就越大，响应就灵敏。
如图12所示，以两个测距模块(或者两个超声波测距模块)位置连线的中点作为圆心，画两个同心半圆，半径分别是1.5m和2.6m，AA区域为60度，当携带无线信号源的人体位于BB区域时，测距模块可以检测到稳定的人体位置信号，两个测距模块结合两个超声波测距模块可以精准实现小车的测距和跟随。如图13所示(实验测量周期为100ms，测量的数据为turnner/3)，根据本实施方式所述的计算方法，计算出的人体位置信号有良好的连续性，并且超声波与无线测距相结合的人体定位方法，硬件成本低，增大了检测的距离，定位更加准确，图13实验数据表明，人体在最大偏离角度时，小车在约1s的时间实现跟踪，一般情况下，小车都可以在500ms内跟踪完成且没有出现跟踪丢失或者定位错误的情况，这种综合的方案使跟随性能较以前方法有了明显提高，实现了跟随小车的良好跟随，定位精度高，跟随效果好。
进一步地，本发明还可以通过医院端的监控服务器实现对患者的监控管理，具体实现过程为：首先，监控服务器对每位患者进行编号，便于记录患者的信息；在医院楼体里安装基于无线测距原理的定位基站，根据每个患者佩戴的移动标签，当患者在医院的可监控范围内，患者的活动位置信息及心率信息均由微处理器采集并通过无线蓝牙模块传送至监控服务器；所述监控服务器根据显示的数据确定患者的活动位置及患者身体状态是否正常，当患者出现异常情况时(如心率值异常，例如常人正常的心率值在60-100次/分，如果患者的心率值不在这个范围内则表示心率值异常，那么就需要及时通知相关人员)，其异常值通过无线蓝牙模块传送至监控服务器，所述监控服务器产生报警信号，医护人员根据报警信息的位置搜索患者(相当于反向定位的功能)，从而实现快速的对患者进行病情分析和医治。从而可以实时跟踪病人，进行照顾和管理，利于病情分析和治疗改进。
进一步地，本发明还可以在小车上设置一个信息集成的二维码(例如贴附在小车框架表面，当然也可以是条形码)，所述二维码包含有小车的编号信息，用户或者其他医护人员可以通过手机扫描该二维码的方式获取患者的个人医疗档案，个人医疗档案可以包括患者基本的身份信息(例如名字、年龄、性别等个人信息)和医疗信息(例如以前的就诊信息，过往病史，过敏史等信息)，通过这种方式就可以快速得知当前患者的一些信息，提高诊疗的效率，避免可能出现的医疗风险(例如避免医生开错药)，同时方便下一次治疗进行参考和诊断，在提高患者诊疗效率的同时，带给患者带来更多的方便。
另外，小车可以通过二维码进行共享，例如在医院中特定的位置设置多个智能医用护理跟随小车(具有自锁功能)，不同的用户(患者)可以根据需要进行扫码开启，若是新用户完成注册后即可以扫码使用，老用户则直接扫码开锁使用即可，可以按时收取一定使用费用。
进一步地，本发明还可以将患者身上所携带标签集成患者信息，通过传感器实时检测记录患者身体数据，并接入医院云端控制大数据系统，同时记录所有点滴输液用药、滴速等数据，为患者以后就医作为参考，形成个人医疗大数据，相当于形成病人的电子病历档案，方便患者下次就医时查看过往情况，提高患者的诊疗效率。
进一步地，本发明还可以通过移动标签反向定位患者(移动标签作为一个定位标志)，在患者身体体征数据出现异常报警的情况下，医护人员可以反向定位快速寻找到患者，及时采取相应措施。
进一步地，本发明中的座椅还可以自带遥控功能，类似电动轮椅，行动不便患者可以遥控行进，便于有需要的患者进行使用。
进一步地，一个护士携带多个移动标签，同时带多个行动不便患者检查、输液，避免多个患者扎堆进行排队，护士可根据检查状态及时调整患者的人数，可以减少护士工作量，提高工作效率。
进一步地，本发明中还可以根据患者的档案信息避免医院开错药的情况，例如针对常见病情所使用的药物形成对应关系的数据库，对于明显不属于该种病情的药物及时进行报警提醒，避免医院开错药反而加重患者病情。
进一步地，本发明中的智能医用护理跟随小车还可以根据实际需要集成为其他医疗设备，例如智能医用护理跟随床等设备，作为辅助医疗设备方便患者就医。
进一步地，本发明的智能医用护理跟随小车除了可以便与患者坐在上面移动和跟随患者前进的功能外，还可以作为物品搬随小车，根据用户的需要将物品放置于小车上，也可自动跟随用户移动，为用户提供更多方便。
综上所述，本发明提供了一种智能医用护理跟随小车及跟随方法，所述装置包括：小车框架、安装支架、电动推杆、万向轮、驱动轮、驱动电机、第一测距模块、第二测距模块、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、语音识别模块、陀螺仪、移动标签和控制器；当所述智能医用护理跟随小车上电后，所述控制器初始化完成并进入跟随模式，所述控制器与用户身上的所述移动标签建立无线连接；当用户离开所述智能医用护理跟随小车在行走过程中，所述第一测距模块和所述第二测距模块实时与所述移动标签中的主测距模块连接以获取用户与所述智能医用护理跟随小车的距离；在所述智能医用护理跟随小车跟随用户前进的过程中，所述第一超声波测距模块和所述第二超声波测距模块进行障碍物识别并识别用户行走的方位，所述智能医用护理跟随小车根据用户的方位和距离进行跟随前进，在行进过程中避开识别到的障碍物。本发明通过移动标签识别用户位置，根据用户与小车的距离和方位自动控制小车跟随用户移动，并自动避开行进途中的障碍物，为用户提供方便。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能医用护理跟随小车，其特征在于，所述智能医用护理跟随小车包括：
小车框架，设置在所述小车框架上用于吊挂医护用品的安装支架和用于调节所述安装支架高度的电动推杆，设置在所述小车框架下端的万向轮、驱动轮以及连接于所述驱动轮的驱动电机，设置在所述小车框架内用于测距的第一测距模块和第二测距模块、用于识别障碍物和判断人体方位的第一超声波测距模块和第二超声波测距模块，设置在所述电动推杆上用于识别用户语音指令的语音识别模块，用于检测所述小车框架转向角度的陀螺仪，用于标识用户位置的移动标签，分别与所述驱动电机、所述第一测距模块、所述第二测距模块、所述第一超声波测距模块、所述第二超声波测距模块、所述语音识别模块、所述陀螺仪以及所述移动标签连接用于控制小车跟随用户的控制器。
2.根据权利要求1所述的智能医用护理跟随小车，其特征在于，所述安装支架设置在所述电动推杆的上端；所述第一超声波测距模块与所述第二超声波测距模块分别设置在所述第一测距模块与所述第二测距模块的内侧。
3.根据权利要求1所述的智能医用护理跟随小车，其特征在于，所述小车框架上还设置有用于在出现异常情况时发出警报的报警模块，所述报警模块设置在所述小车框架的前端且与所述控制器连接；
所述小车框架侧面还设置有用于显示小车状态以及测距的数据信息的显示器，所述显示器与所述控制器连接。
4.根据权利要求1所述的智能医用护理跟随小车，其特征在于，所述移动标签包括主测距模块、心率传感器、微处理器以及无线蓝牙模块，所述主测距模块与所述第一测距模块、所述第二测距模块进行匹配以获得用户与小车的距离，所述心率传感器用于实时测量用户心率并通过所述无线蓝牙模块传输至所述控制器，所述微处理器分别与所述心率传感器和无线蓝牙模块连接。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的智能医用护理跟随小车的跟随方法，其特征在于，所述跟随方法包括：
当所述智能医用护理跟随小车上电后，所述控制器初始化完成并进入跟随模式，所述控制器与用户身上的所述移动标签建立无线连接；
当用户离开所述智能医用护理跟随小车在行走过程中，所述第一测距模块和所述第二测距模块实时与所述移动标签中的主测距模块连接以获取用户与所述智能医用护理跟随小车的距离；
在所述智能医用护理跟随小车跟随用户前进过程中，所述第一超声波测距模块和所述第二超声波测距模块进行障碍物识别并识别用户行走的方位，所述智能医用护理跟随小车根据用户的方位和距离进行跟随前进，在行进过程中避开识别到的障碍物。
6.根据权利要求5所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其特征在于，所述跟随方法还包括：
当所述语音识别模块检测到用户发出控制所述安装支架进行上升或者下降的语音指令后，所述语音识别模块将所述语音指令发送至所述控制器；
所述控制器根据所述语音指令控制所述电动推杆进行上升或者下降以调节所述安装支架高度，并根据用户发出的结束语音指令控制所述电动推杆停止运动。
7.根据权利要求5所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其特征在于，所述跟随方法还包括：
所述移动标签中的心率传感器实时测量用户心率并通过无线蓝牙模块传输至所述控制器；
当所述控制器判断用户的心率异常时，所述控制器通过报警模块进行报警以提示看护人员及时处理；
当所述智能医用护理跟随小车在跟随前进过程中碰到障碍物时，所述控制器通过报警模块进行报警。
8.根据权利要求5所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其特征在于，所述跟随方法还包括：
当用户坐在所述智能医用护理跟随小车上进行输液治疗时，所述电动推杆上设置的输液报警器用于对输液异常情况进行报警；
当所述输液报警器中的传感器检测到输液滴完时，所述输液报警器立刻发出报警以提示看护人员及时拔掉输液管。
9.根据权利要求5所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其特征在于，所述跟随方法还包括：
所述控制器将所述智能医用护理跟随小车和用户的距离信息显示在显示器上，所述显示器还用于显示所述智能医用护理跟随小车的状态信息。
10.根据权利要求5所述的基于所述智能医用护理跟随小车的跟随方法，其特征在于，所述跟随方法还包括：
通过移动终端分别与所述智能医用护理跟随小车和所述移动标签进行绑定连接，所述移动终端实时接收和查看所述控制器和微处理器监测到的小车信息和用户信息。
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