CN111421560A - 一种隔离空间病毒诊断机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔离空间病毒诊断机器人系统，包括协作机器人，位于隔离间的第一对讲通讯设备、视频采集设备和检测工具，位于非隔离间的人机操作界面、第二对讲通讯设备、视频显示设备和手动遥控装置；协作机器人位于隔离间，视频采集设备采集的视频信号通过视频显示设备进行显示，第一对讲通讯设备与第二对讲通讯设备连接，协作机器人和手动遥控装置通过人机操作界面设定操作类别，协作机器人根据手动遥控装置的动作指令操作检测工具进行相应的动作，协作机器人采用力控制。医护人员通过操控手动遥控装置从而操控机器人，利用机器人末端的力控制及视觉辅助，完成对病患的诊断操作，减少感染风险。
Description
技术领域
本发明涉及诊断装置技术领域，具体而言，涉及一种隔离空间病毒诊断机器人系统。
背景技术
现有的新型冠状病毒核酸检测采集与指尖抽血、温度枪测量额头温度等工作均由医护人员手动完成，医护人员工作时需要多次直接接触疑似病例，长期如此会增大感染的风险。
发明内容
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种隔离空间病毒诊断机器人系统，医护人员通过操控手动遥控装置从而操控机器人，利用机器人末端的力控制及视觉辅助，完成对病患的诊断操作，减少感染风险。
本发明的实施例是这样实现的：
一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其包括协作机器人，协作机器人接收控制命令后根据控制命令实施相应动作，系统还包括位于隔离间的第一对讲通讯设备、视频采集设备和检测工具，位于非隔离间的人机操作界面、第二对讲通讯设备、视频显示设备和手动遥控装置；
协作机器人位于隔离间，视频采集设备采集的视频信号通过视频显示设备进行显示，第一对讲通讯设备与第二对讲通讯设备连接，协作机器人和手动遥控装置通过人机操作界面设定操作类别，协作机器人根据手动遥控装置的动作指令操作检测工具进行相应的动作，协作机器人采用力控制。
设计原理：发明人经过长期的研究和实践发现，医护人员工作时需要多次直接接触疑似病例，长期如此会增大感染的风险，鉴于此，本发明申请提供一种隔离空间病毒诊断机器人系统，医护人员通过操控手动遥控装置从而操控机器人，利用机器人末端的力控制及视觉辅助，完成对病患的诊断操作，减少感染风险。具体工作原理为，位于隔离间外的医护人员通过隔离间内安装的视频采集设备实时观察隔离间内实际状况，并通过第二对讲通讯设备与位于隔离间手持第一对讲通讯设备的待检测人员沟通交流，指导其按照指示开展准备工作，待病人准备结束后，医护人员通过操控手动遥控装置从而操控协作机器人完成诊断所需的前提动作如拾取测温枪，切换听诊器及末端医疗设备，并通过人机界面设定后续操作类别，待准备完毕后，开展诊断工作。常规的体温计读数由视频采集设备进行采集，并传递至上位机，并输出给医护人员观测。指尖采血及唾液采集等复功能则需要待检测人员在医护人员的语音指导下，操控协作机器人拾取检测工具，至指尖和嘴部附进，此时机器人会自动完成后续操作，待检测人员只需听从医护人员指示即可，相对复杂的操作在医护人员的遥操作和语音指导下由待检测人员及协作机器人共同协作完成检测。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，协作机器人上装配有能模拟医护人员手臂功能的机械臂。这样设置的目的在于，该机械臂可以拾取检测工具如测温枪、采样试剂等设备，由经过培训的医护人员在隔离间另一侧通过手动遥控装置操作协作机器人完成检验工作。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，机械臂为机械灵巧手。这样设置的目的在于，机械灵巧手可以调节多个关节，自由度和灵活程度高，能够精准的感知协作机器人上的检测工具与待检测人员接触时的接触力。
进一步的，在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，检测工具包括测温枪、核酸试剂采样工具、试纸、听诊器和采血器具。
进一步的，在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，协作机器人根据手动遥控装置的动作指令操作检测工具进行相应的动作，相应的动作包括拾取检测工具、切换检测工具、移动检测工具至待检测人指尖和嘴部附近和拾取消毒工具。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，系统采用分布式全方位动态补偿控制算法以操控协作机器人。这样设置的目的在于，系统采用连续系统控制模型，采样频率实时可达到0.2ms，精确补偿本体和负载重力、关节摩擦力及各种惯性力，系统性能已经达到了极致。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，系统采用力和阻尼控制算法以操控协作机器人。这样设置的目的在于，机器人末端对外界环境施加力精度和可调节度均≤0.3N，具体的，可调节度在0.01N，0.3N指的是在不平稳的工件表面开启打磨头加工时的精度，在静止状态下力控制精度误差小于0.01N。
应用于隔离空间病毒诊断机器人系统的检测方法包括：
医护人员通过视频显示设备实时观察隔离间内实际状况，并通过第二对讲通讯设备与位于隔离间手持第一对讲通讯设备的待检测人员沟通交流以指导待检测人员作好事先准备工作；
待检测人员听从指示准备好后，医护人员通过手动遥控装置操作协作机器人完成诊断所需的前提动作如拾取测温枪和切换听诊器，并通过人机界面设定后续操作类别，在医护人员的遥操作和语音指导下由待检测人员及协作机器人共同协作完成检测。这样，医护人员通过操控手动遥控装置从而操控机器人，利用机器人末端的力控制及视觉辅助，完成对病患的诊断操作，减少感染风险。
检测后，待检测人员离开隔离间，协作机器人对隔离间内进行消毒，消毒完成后协作机器人对外传递采集样品送检。这样设置的目的在于，机器人可对隔离间内进行高温、酒精、紫外线灯等手段消毒，减少感染风险，等待下次诊断开始。
进一步的，在本发明的一些实施例中，一种检测方法，协作机器人末端对外界环境施加力精度和可调节度均≤0.3N，具体的，可调节度在0.01N，0.3N指的是在不平稳的工件表面开启打磨头加工时的精度，在静止状态下力控制精度误差小于0.01N。
本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
颠覆了传统病毒诊疗过程，医护人员与病患隔离，医护人员通过操控手动遥控装置从而控制协作机器人动作，凭借高精度的实时机器人控制与力控制，利用协作机器人末端的力感及附属的视觉辅助，完成对待检测人员的诊断操作，诊断过程中，医护人员在完全隔离的前提下即可完成，且诊断完成后，只需对机器人及其所在隔离间进行高温与酒精等手段消毒即可，保证医护人员安全的同时，节省大量的医疗资源，如口罩、防护服、一次性用品等；
应用场景多样化：不同于常规的医疗机器人，本系统采用力控制，能够精准的感知协作机器人末端设备如测温枪，试纸，听诊器，采血器具与病患接触时的接触力，这在复杂多变的医疗场景下是十分必要的，即可保障待检测人员的安全，更能精准高效的完成诊疗工作，配合视觉辅助，医护人员的遥操作及医护人员语音下的待检测人员自协作，可以完美解决大部分的诊疗需求如：体温检测、听诊、指尖采血，唾液采集、核酸检测盒的传递角色及医药配送等简易功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一种隔离空间病毒诊断机器人系统一实施例的系统框图；
图2为本发明一种检测方法一实施例的流程图；
图3为本发明一种检测方法另一实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，也可以通过其它的方式实现。系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备，可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等，执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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
请参照图1，本实施例提供一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其包括协作机器人，协作机器人接收控制命令后根据控制命令实施相应动作，系统还包括位于隔离间的第一对讲通讯设备、视频采集设备和检测工具，位于非隔离间的人机操作界面、第二对讲通讯设备、视频显示设备和手动遥控装置；
协作机器人位于隔离间，视频采集设备采集的视频信号通过视频显示设备进行显示，第一对讲通讯设备与第二对讲通讯设备连接，协作机器人和手动遥控装置通过人机操作界面设定操作类别，协作机器人根据手动遥控装置的动作指令操作检测工具进行相应的动作，协作机器人采用力控制。
设计原理：发明人经过长期的研究和实践发现，医护人员工作时需要多次直接接触疑似病例，长期如此会增大感染的风险，鉴于此，本发明申请提供一种隔离空间病毒诊断机器人系统，医护人员通过操控手动遥控装置从而操控机器人，利用机器人末端的力控制及视觉辅助，完成对病患的诊断操作，减少感染风险。具体工作原理为，位于隔离间外的医护人员通过隔离间内安装的视频采集设备实时观察隔离间内实际状况，并通过第二对讲通讯设备与位于隔离间手持第一对讲通讯设备的待检测人员沟通交流，指导其按照指示开展准备工作，待病人准备结束后，医护人员通过操控手动遥控装置从而操控协作机器人完成诊断所需的前提动作如拾取测温枪，切换听诊器及末端医疗设备，并通过人机界面设定后续操作类别，待准备完毕后，开展诊断工作。常规的体温计读数由视频采集设备进行采集，并传递至上位机，并输出给医护人员观测。指尖采血及唾液采集等复功能则需要待检测人员在医护人员的语音指导下，操控协作机器人拾取检测工具，至指尖和嘴部附进，此时机器人会自动完成后续操作，待检测人员只需听从医护人员指示即可，相对复杂的操作在医护人员的遥操作和语音指导下由待检测人员及协作机器人共同协作完成检测。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，协作机器人上装配有能模拟医护人员手臂功能的机械臂。这样设置的目的在于，该机械臂可以拾取检测工具如测温枪、采样试剂等设备，由经过培训的医护人员在隔离间另一侧通过手动遥控装置操作协作机器人完成检验工作。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，机械臂为机械灵巧手。这样设置的目的在于，机械灵巧手可以调节多个关节，自由度和灵活程度高，能够精准的感知协作机器人上的检测工具与待检测人员接触时的接触力。
进一步的，在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，检测工具包括测温枪、核酸试剂采样工具、试纸、听诊器和采血器具。
进一步的，在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，协作机器人根据手动遥控装置的动作指令操作检测工具进行相应的动作，相应的动作包括拾取检测工具、切换检测工具、移动检测工具至待检测人指尖和嘴部附近和拾取消毒工具。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，系统采用分布式全方位动态补偿控制算法以操控协作机器人。这样设置的目的在于，系统采用连续系统控制模型，采样频率实时可达到0.2ms，精确补偿本体和负载重力、关节摩擦力及各种惯性力，系统性能已经达到了极致。
在本发明的一些实施例中，一种隔离空间病毒诊断机器人系统，系统采用力和阻尼控制算法以操控协作机器人。这样设置的目的在于，机器人末端对外界环境施加力精度和可调节度均≤0.3N，具体的，可调节度在0.01N，0.3N指的是在不平稳的工件表面开启打磨头加工时的精度，在静止状态下力控制精度误差小于0.01N。
请参考图2，隔离空间病毒诊断机器人系统的检测方法包括：
S10,医护人员通过视频显示设备实时观察隔离间内实际状况，并通过第二对讲通讯设备与位于隔离间手持第一对讲通讯设备的待检测人员沟通交流以指导待检测人员作好事先准备工作；
S11,待检测人员听从指示准备好后，医护人员通过手动遥控装置操作协作机器人完成诊断所需的前提动作如拾取测温枪和切换听诊器，并通过人机界面设定后续操作类别，在医护人员的遥操作和语音指导下由待检测人员及协作机器人共同协作完成检测。这样，医护人员通过操控手动遥控装置从而操控机器人，利用机器人末端的力控制及视觉辅助，完成对病患的诊断操作，减少感染风险。
请参考图3，在本发明的一些实施例中，隔离空间病毒诊断机器人系统的检测方法包括：在步骤S11之后，S12，检测后，待检测人员离开隔离间，协作机器人对隔离间内进行消毒，消毒完成后协作机器人对外传递采集样品送检。这样设置的目的在于，机器人可对隔离间内进行高温、酒精、紫外线灯等手段消毒，减少感染风险，等待下次诊断开始。
进一步的，在本发明的一些实施例中，一种检测方法，协作机器人末端对外界环境施加力精度和可调节度均≤0.3N，具体的，可调节度在0.01N，0.3N指的是在不平稳的工件表面开启打磨头加工时的精度，在静止状态下力控制精度误差小于0.01N。
综上，本发明的实施例提供一种隔离空间病毒诊断机器人系统，颠覆了传统病毒诊疗过程，医护人员与病患隔离，医护人员通过操控手动遥控装置从而控制协作机器人动作，凭借高精度的实时机器人控制与力控制，利用协作机器人末端的力感及附属的视觉辅助，完成对待检测人员的诊断操作，诊断过程中，医护人员在完全隔离的前提下即可完成，且诊断完成后，只需对机器人及其所在隔离间进行高温与酒精等手段消毒即可，保证医护人员安全的同时，节省大量的医疗资源，如口罩、防护服、一次性用品等；
应用场景多样化：不同于常规的医疗机器人，本系统采用力控制，能够精准的感知协作机器人末端设备如测温枪，试纸，听诊器，采血器具与病患接触时的接触力，这在复杂多变的医疗场景下是十分必要的，即可保障待检测人员的安全，更能精准高效的完成诊疗工作，配合视觉辅助，医护人员的遥操作及医护人员语音下的待检测人员自协作，可以完美解决大部分的诊疗需求如：体温检测、听诊、指尖采血，唾液采集、核酸检测盒的传递角色及医药配送等简易功能。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种隔离空间病毒诊断机器人系统，包括协作机器人，所述协作机器人接收控制命令后根据控制命令实施相应动作，其特征在于，所述系统还包括位于隔离间的第一对讲通讯设备、视频采集设备和检测工具，位于非隔离间的人机操作界面、第二对讲通讯设备、视频显示设备和手动遥控装置；
所述协作机器人位于隔离间，所述视频采集设备采集的视频信号通过所述视频显示设备进行显示，所述第一对讲通讯设备与所述第二对讲通讯设备连接，所述协作机器人和所述手动遥控装置通过所述人机操作界面设定操作类别，所述协作机器人根据所述手动遥控装置的动作指令操作检测工具进行相应的动作，协作机器人采用力控制。
2.根据权利要求1所述的一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其特征在于，所述协作机器人上装配有能模拟医护人员手臂功能的机械臂。
3.根据权利要求2所述的一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其特征在于，所述机械臂为机械灵巧手。
4.根据权利要求1所述的一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其特征在于，所述检测工具包括测温枪、核酸试剂采样工具、试纸、听诊器和采血器具。
5.根据权利要求1所述的一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其特征在于，所述协作机器人根据所述手动遥控装置的动作指令操作检测工具进行相应的动作，所述相应的动作包括拾取检测工具、切换检测工具、移动检测工具至待检测人指尖和嘴部附近和拾取消毒工具。
6.根据权利要求1所述的一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其特征在于，所述系统采用分布式全方位动态补偿控制算法以操控所述协作机器人。
7.根据权利要求1所述的一种隔离空间病毒诊断机器人系统，其特征在于，所述系统采用力和阻尼控制算法以操控所述协作机器人。
8.根据权利要求1所述的一种检测方法，其特征在于，所述协作机器人末端对外界环境施加力精度和可调节度均≤0.3N。
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| 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 |
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