CN111494686B - 一种医用消毒机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用消毒机器人系统，其包括消毒机器人与补给站；其中，消毒机器人具备可移动底盘与消毒功能模块，所述消毒功能模块连接消毒剂容器，所述消毒剂容器连接补液对接组件；所述可移动底盘上具备用于探测障碍物的传感器；补给站具备消毒液补给单元，所述消毒液补给单元可与所述补液对接组件对接。本发明的医用消毒机器人系统通过设置补给站，消毒机器人可自行与补给站对接以实现消毒液的补给，无需人工补充消毒液，使得消毒机器人进行作业时具有连续性。

Description

一种医用消毒机器人系统

技术领域

本发明涉及医疗机器人领域，特别是涉及一种医用消毒机器人系统。

背景技术

当前各类机器人已经可以在医院中起到一定的作用，消毒机器人是一种较为常用的医用机器人，其可以替代人工进行消毒作业，但是现有的消毒机器人都需要人工补充消毒液，使得其使用过程中连续性较差，使用时需要人工频繁补充消毒液，一旦没有人工补充消毒液就无法继续执行消毒作业。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可自行补充消毒液的医用消毒机器人系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明的医用消毒机器人系统，其包括：

消毒机器人，其具备可移动底盘与消毒功能模块，所述消毒功能模块连接消毒剂容器，所述消毒剂容器连接补液对接组件；所述可移动底盘上具备用于探测障碍物的传感器；以及

补给站，其具备消毒液补给单元，所述消毒液补给单元可与所述补液对接组件对接。

进一步地，所述消毒功能模块包括第二液泵与雾化喷头；所述第二液泵置于消毒剂容器与所述雾化喷头之间，以将所述消毒剂容器内的消毒液抽出并输送给所述雾化喷头。

进一步地，所述消毒功能模块还包括多轴云台，所述雾化喷头安装在所述多轴云台上。

进一步地，所述消毒机器人还包括自洁消毒组件，以用于对其自身进行消毒。

进一步地，所述补给站还包括可为所述消毒机器人补充电能的充电单元。

进一步地，所述补液对接组件包括第一对接头与对接块，所述对接块上形成有锥孔，所述第一对接头固定在所述对接块上，且锥孔的靠近对接块的一端孔径比远离对接块的一端孔径大；

所述消毒液补给单元包括第二对接头、多个对接爪以及一个固定座，所有对接爪在所述固定座形成圆周阵列，且所有对接爪均可相对于所述固定座平移滑动；所述对接爪具有梯形的对接部，且对接爪的端面具有导引槽，所述导引槽的两端里所述圆周阵列的中心的距离不一样；

所述消毒液补给单元还包括对接爪驱动件，所述对接爪驱动件可相对于所述固定座转动，其转动由对接电机驱动；对接爪驱动件上具备与所述对接爪等数量的驱动销，每个驱动销伸入一个所述对接爪上的导引槽。

进一步地，所述充电单元包括触片，所述触片可相对于所述补给站的座体弹性伸缩。

有益效果：本发明的医用消毒机器人系统通过设置补给站，消毒机器人可自行与补给站对接以实现消毒液的补给，无需人工补充消毒液，使得消毒机器人进行作业时具有连续性。

附图说明

附图1为医用消毒机器人系统的系统构成图；

附图2为第一状态下消毒机器人的第一视角结构图；

附图3为第一状态下消毒机器人的第二视角结构图；

附图4为第二状态下消毒机器人的结构图；

附图5为第三状态下消毒机器人的结构图；

附图6为可折叠围板、遮罩单元以及切换组件三者的组合图；

附图7为处于平展状态的可折叠围板的状态图；

附图8为消毒功能模块与消毒装置的组合示意图；

附图9为补给站的结构图；

附图10为对接在一起的补液对接组件以及消毒液补给单元的结构图；

附图11为对接在一起的补液对接组件以及消毒液补给单元的剖视图；

附图12为医用消毒机器人系统的运行方法的流程示意图。

图中：100-消毒机器人；1-可移动底盘；11-充电接口；12-传感器；2-机器人躯体；21-机器人躯干；22-丝杠；23-机器人头部；231-顶盖；3-自洁消毒组件；31-遮罩单元；32-消毒装置；321-管道；322-消毒剂容器；323-第一液泵；324-雾化装置；325-循环风扇；33-平移板；34-丝杠螺母；35-弹性单元；36-可折叠围板；361-固定围板；362-第一活动围板；363-第二活动围板；37-切换组件；371-升降座；372-滚轮；373-动力装置；4-功能模块；41-查房功能模块；42-消毒功能模块；421-第二液泵；422-雾化喷头；423-多轴云台；5-控制单元；6-补液对接组件；61-第一对接头；62-对接块；621-锥孔；200-补给站；210-充电单元；消毒液补给单元220；221-第二对接头；222-对接爪；222-1-对接部；222-2-导引槽；223-固定座；224-对接爪驱动件；224-1-驱动销；225-对接电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示的医用消毒机器人系统，其包括消毒机器人100与补给站200；

其中，如附图2-5所示，消毒机器人100具备可移动底盘1与功能模块4，所述功能模块4包括消毒功能模块42，所述消毒功能模块42连接消毒剂容器322，所述消毒剂容器322连接补液对接组件6；所述可移动底盘1上具备用于探测障碍物的传感器12；如附图9所示，补给站200具备充电单元210以及消毒液补给单元220，所述消毒液补给单元220可与所述补液对接组件6对接以为消毒机器人100补充消毒液，充电单元210用于为所述消毒机器人100的电池补充电能。

上述功能模块4还可包括其他功能的模块，如可以是用于人机交互的触摸屏，可以是用于采用图像数据的摄像头等。

可移动底盘1具备两个主动轮与若干从动轮，主动轮连接机器人的控制器，用户可远程发送控制指令给控制器以对消毒机器人进行控制，或者可移动底盘1上具备激光雷达等探测传感器，控制器可进行自主SLAM导航。

如附图8所示，所述消毒功能模块42包括第二液泵421与雾化喷头422；所述第二液泵421置于消毒剂容器322与所述雾化喷头422之间，以将所述消毒剂容器322内的消毒液抽出并输送给所述雾化喷头422，雾化喷头422将消毒液雾化后喷出以对机器人的作业区域进行消毒。

优选地，为了方便机器人多角度喷洒消毒液，所述消毒功能模块42还包括多轴云台423，所述雾化喷头422安装在所述多轴云台423上，多轴云台423可带动雾化喷头422水平摆动以及俯仰运动，以扩大雾化喷头422的喷洒区域，如此不需要机器人频繁调节位姿。

进一步地，所述补液对接组件6包括第一对接头61与对接块62，所述对接块62上形成有锥孔621，所述第一对接头61固定在所述对接块62上，且锥孔621的靠近对接块62的一端孔径比远离对接块62的一端孔径大；补液对接组件6可整体相对于消毒机器人100的可移动底盘1弹性浮动，使得补液对接组件6与消毒液补给单元220对接时，补液对接组件6可在消毒液补给单元220的作用下微幅调节位姿使得两者对接成功。

如附图10-11所示，所述消毒液补给单元220包括第二对接头221、多个对接爪222以及一个固定座223，所有对接爪222在所述固定座223形成圆周阵列，且所有对接爪222均可相对于所述固定座223平移滑动；所述对接爪222具有梯形的对接部222-1，且对接爪222的端面具有导引槽222-2，所述导引槽222-2的两端里所述圆周阵列的中心的距离不一样；

所述消毒液补给单元220还包括对接爪驱动件224，所述对接爪驱动件224可相对于所述固定座223转动，其转动由对接电机225驱动；对接爪驱动件224上具备与所述对接爪222等数量的驱动销224-1，每个驱动销224-1伸入一个所述对接爪222上的导引槽222-2。

所述充电单元210包括触片211，所述触片211可相对于所述补给站200的座体弹性伸缩。

通过上述结构，当补液对接组件6与消毒液补给单元220对接时，首先，消毒机器人100通过SLAM导航运动至设定位置，且其在设定位置处消毒机器人100的位姿为设定位姿，如此，使得补给站200上的触片211与消毒机器人100上的充电接口11对接，且消毒液补给单元220的对接爪222的前端伸入锥孔621内，对接电机225运转即可带动对接爪驱动件224转动，对接爪驱动件224上的驱动销224-1作用于导引槽222-2，即可驱动对接爪222作平移运动，使得所有对接爪222向四周散开，对接爪222上的对接部222-1与锥孔621的内壁接触，不仅可进行定心作用，而且可使第一对接头61与第二对接头221相对靠近并紧密对接，以使得后续传输消毒液时不会泄露液体。

进一步地，所述消毒机器人100还包括自洁消毒组件3，以用于对其自身进行消毒，如此，不需要人工定时对消毒机器人100进行消毒，保证了消毒机器人100本身不会携带病毒，且节省了人工成本。

具体地，所述自洁消毒组件3包括遮罩单元31以及消毒装置32；所述遮罩单元31可折叠，其可在展开状态与折叠状态间切换，且其状态切换由驱动组件驱动。当遮罩单元31处于展开状态，其将可移动底盘1、机器人躯体2及所述功能模块4罩在其内，消毒装置32可在遮罩单元31内喷洒消毒液对机器人进行消毒，防止消毒时消毒液四处乱溅，污染外界或喷洒到行人。

如附图4所示，所述驱动组件包括平移板33，所述机器人躯体2包括机器人躯干21，所述机器人躯干21的两侧设有丝杠22，所述平移板33上安装有与所述丝杠22配合的丝杠螺母34；所述驱动组件还包括驱动电机35，所述驱动电机35与所述丝杠22驱动连接以驱动其作升降运动；所述遮罩单元31为风琴防护罩，其两端分别固定在所述平移板33与所述可移动底盘1上。

采用上述结构，通过控制驱动电机运转，可使平移板33上下运动，从而带动风琴防护罩在展开状态与折叠状态间切换。

优选地，为了方便遮罩单元31的收纳，所述可移动底盘1上具备容置空间，当所述遮罩单元31处于折叠状态，所述遮罩单元31收纳在所述容置空间内。且为了保持遮罩单元31本身的清洁性，所述容置空间内设置有用于为所述遮罩单元31消毒的消毒单元，消毒单元可以是紫外灯、加热消毒原理的消毒装置或喷洒酒精等消毒液体的消毒装置等形态。

具体地，如附图2与附图所示6所示，所述容置空间由多组可折叠围板36围成，所述可折叠围板36由固定围板361、第一活动围板362以及第二活动围板363三者构成，所述固定围板361相对于所述可移动底盘1固定，所述第一活动围板362的两端分别铰接在所述固定围板361与所述第二活动围板363上，所述可折叠围板36可在平展状态（如附图4与附图7所示）与U形状态（如如图2-3所示）间切换；当可折叠围板36处于U形状态，所述第一活动围板362分别与所述固定围板361及所述第二活动围板363垂直，使得其整体呈U形形状，且U形状态下可折叠围板36围绕处于折叠状态的遮罩单元31设置，如此多组处于U形状态的可折叠围板36围出容置空间以将遮罩单元31完全包裹在内，使得消毒单元可在封闭空间内对遮罩单元31进行消毒；当可折叠围板36处于平展状态且遮罩单元31处于展开状态（如附图8所示），遮罩单元31将处于平展状态的可折叠围板36罩在其内部，如此，当自洁消毒组件3运转时，可顺带连可折叠围板36一起消毒，如此可保持可折叠围板36清洁不会携带病毒，且由于可折叠围板36处于U形状态时，第二活动围板363置于可移动底盘1的最外侧，对可折叠围板36进行消毒，可维持可移动底盘1的外侧四壁的清洁。

所述可折叠围板36的状态切换由切换组件37实施，所述切换组件37包括升降座371，所述升降座371的上边沿转动安装有滚轮372，其升降由动力装置驱动；所述可折叠围板36中，第一活动围板362与所述固定围板361及第二活动围板363之间分别设置有扭簧，如此，当可折叠围板36处于U形状态，只需驱动升降座371上升使得滚轮372依次与第一活动围板362以及第二活动围板363接触并将两者展平即可使得可折叠围板36切换至展平状态（如附图7所示）；当可折叠围板36处于展平状态，只需驱动升降座371下降，所述滚轮372的高度将至固定围板361与第一活动围板362的相对转轴以下，第一活动围板362以及第二活动围板363即可在扭簧的作用下复位至U形状态。

由于相邻两组可折叠围板36之间具有一定角度，因此，相邻两组可折叠围板36均处于U形状态时，两者的第一活动围板362之间以及第二活动围板363之间均存在间隙，为了弥补该间隙，相邻两组可折叠围板36之间之间设置有弹性单元35，所述弹性单元35有伸展性良好的弹性材料制成，可随着相邻两组可折叠围板36的运动而伸展收缩始终弥补两者之间可能出现的间隙，保持多组可折叠围板36围成的容置空间是封闭的。

进一步地，如附图8所示，所述消毒装置32包括置于所述机器人躯干21内的管道321、消毒剂容器322以及连接所述消毒剂容器322与所述管道321的第一液泵323与雾化装置324；所述管道321内设置有循环风扇325。管道321的一端设置在机器人躯干21的上侧，另一端设置在机器人躯干21的下侧，所述第一液泵323从消毒剂容器322内抽取消毒液，雾化装置324将第一液泵323抽取的消毒液雾化后输入管道321，循环风扇325运转使得带有雾化后的消毒液的空气在遮罩单元31内循环以进行消毒作业，该消毒装置的设置可使得雾化后的消毒液可重复遍及遮罩单元31内的每个角落进行消毒，使得消毒效果较好。

进一步地，所述机器人躯体2包括机器人头部23，所述机器人头部23的顶盖231可相对于机器人头部23的本体翻转并与处于展开状态的遮罩单元31以及可移动底盘1围成封闭空间，顶盖231由顶盖驱动电机驱动执行翻转动作。由于顶盖231可翻转至朝下状态并与遮罩单元31一起围出封闭空间，因此未翻转时的顶盖231的上表面也可以受到消毒，防止有人触摸机器人头部23的顶部导致携带病毒。

此外，为了防止可移动底盘1的车轮携带病毒，可移动底盘1上对应于每个车轮（包括主动轮与从动轮）的位置均设置有消毒灯（紫外灯等）以照射车轮，由于车轮一直转动，因此消毒灯可照射到车轮的轮外缘与地面接触的部分一直对车轮进行消毒，防止车轮携带病毒。

本发明还提供了一种医用消毒机器人系统的运行方法，该方法应用于控制单元5，控制单元5连接消毒机器人100的所有执行元件（包括可移动底盘1、第一液泵323、循环风扇325、动力装置373等），如附图12所示，所述方法包括如下步骤A1-A5，下列步骤编号不用于限制步骤执行顺序：

步骤A1，控制所述可移动底盘1在作业区域内进行SLAM导航，同时控制所述消毒功能模块42运转对作业区域进行消毒；

步骤A2，判断所述消毒剂容器322中的消毒剂余量以及电池的剩余电量是否低于各自的最低阈值；当两者中有一者低于其对应的最低阈值，进入步骤A3；

步骤A3，控制所述可移动底盘1进行SLAM导航运动至补给站200附近的设定位置；

步骤A4，与所述补给站200的控制器进行通信，并发送补给请求给所述补给站200的控制器；

本步骤执行后，补给站200的控制器收到补给请求后，控制对接电机225运转，使得补液对接组件6与消毒液补给单元220对接，并同时分别向第一对接头61与充电接口11补充消毒液与电量。

步骤A5，判断消毒剂余量以及电池的剩余电量是否达到最大阈值，当消毒剂余量或剩余电量达到最大阈值，发送消毒剂已满信号或电量已满信号给补给站200的控制器。

本步骤执行后，补给站200的控制器收到消毒剂已满信号或电量已满信号后，停止相应资源的供给，当消毒剂已满信号与电量已满信号均收到后，控制器控制对接电机225运转，使消毒液补给单元220脱开与补液对接组件6的连接。

通过上述方法，可实现消毒机器人完全自主进行消毒、补充电量与补充消毒液的操作，无需人工干涉，解决了现有技术中需要人工为消毒机器人补给电量与消毒液的问题。

此外，所述方法还包括如下步骤B1-B2：

步骤B1，判断是否需要对所述消毒机器人自身进行消毒，是则进入步骤B2；

本步骤中，可根据消毒机器人100的运转时长是否到达需要进行对自身消毒的时长判断是否需要进行自洁消毒。

步骤B2，执行自洁消毒流程。

其中，所述自洁消毒流程包括如下步骤C1-C4：

步骤C1，控制动力装置373驱动升降座371上升，使得滚轮372作用于可折叠围板36，使可折叠围板36由U形状态切换至展平状态；

步骤C2，控制驱动电机运转，使得平移板33上升，将所述遮罩单元31由折叠状态切换为展开状态；

步骤C3，控制顶盖驱动电机运转，使得顶盖231翻转并与可移动底盘1以及处于展开状态的遮罩单元31围成封闭空间；

步骤C4，控制消毒装置32运转，对所述封闭空间内部进行消毒。

通过上述步骤C1-C4，可使得消毒装置32对机器人的各方位进行消毒，解决当前机器人需要另外依靠人工为其频繁消毒的问题。

上述步骤C4具体包括如下步骤D1-D2：

步骤D1，控制所述循环风扇325打开；

步骤D2，控制所述第一液泵323打开。

通过上述步骤，第一液泵323可将消毒剂容器322内的消毒剂抽取经雾化装置324雾化后输送给管道321，循环风扇325可使带有消毒剂的空气在上述封闭空间内部循环。

此外，步骤C4之后还包括如下步骤E1-E6：

步骤E1，判断是否消毒完成，是则进入步骤E2；

本步骤中，控制系统可根据是否倒计时完成判断消毒是否完成。

步骤E2，控制所述消毒装置32停止运转；

步骤E3，控制顶盖驱动电机运转，使得顶盖231翻转回初始位置；

步骤E4，控制驱动电机运转，使得平移板33下降，将所述遮罩单元31由展开状态切换为折叠状态；

步骤E5，控制动力装置373驱动升降座371下降，使可折叠围板36由展平状态切换至U形状态；

步骤E6，控制消毒单元运转对遮罩单元31进行消毒。

上述步骤可完成遮罩单元31的收纳与消毒作业，使得遮罩单元31自身清洁，不会携带病毒。

此外，自洁消毒方法还包括：控制对应于可移动底盘1上的每个消毒灯打开，使得消毒灯照射其对应的车轮。如此，可防止车轮携带病毒。

本发明的医用消毒机器人系统通过设置补给站，消毒机器人可自行与补给站对接以实现消毒液的补给，无需人工补充消毒液，使得消毒机器人进行作业时具有连续性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种医用消毒机器人系统，其特征在于，其包括：

消毒机器人，其具备可移动底盘与消毒功能模块，所述消毒功能模块连接消毒剂容器，所述消毒剂容器连接补液对接组件；所述可移动底盘上具备用于探测障碍物的传感器；以及

补给站，其具备消毒液补给单元，所述消毒液补给单元可与所述补液对接组件对接；

所述补液对接组件包括第一对接头与对接块，所述对接块上形成有锥孔，所述第一对接头固定在所述对接块上，且锥孔的靠近对接块的一端孔径比远离对接块的一端孔径大；

所述消毒液补给单元包括第二对接头、多个对接爪以及一个固定座，所有对接爪在所述固定座形成圆周阵列，且所有对接爪均可相对于所述固定座平移滑动；所述对接爪具有梯形的对接部，且对接爪的端面具有导引槽，所述导引槽的两端里所述圆周阵列的中心的距离不一样；

所述消毒液补给单元还包括对接爪驱动件，所述对接爪驱动件可相对于所述固定座转动，其转动由对接电机驱动；对接爪驱动件上具备与所述对接爪等数量的驱动销，每个驱动销伸入一个所述对接爪上的导引槽。

2.根据权利要求1所述的医用消毒机器人系统，其特征在于，所述消毒功能模块包括第二液泵与雾化喷头；所述第二液泵置于消毒剂容器与所述雾化喷头之间，以将所述消毒剂容器内的消毒液抽出并输送给所述雾化喷头。

3.根据权利要求2所述的医用消毒机器人系统，其特征在于，所述消毒功能模块还包括多轴云台，所述雾化喷头安装在所述多轴云台上。

4.根据权利要求1所述的医用消毒机器人系统，其特征在于，所述消毒机器人还包括自洁消毒组件，以用于对其自身进行消毒。

5.根据权利要求1所述的医用消毒机器人系统，其特征在于，所述补给站还包括可为所述消毒机器人补充电能的充电单元。

6.根据权利要求5所述的医用消毒机器人系统，其特征在于，所述充电单元包括触片，所述触片可相对于所述补给站的座体弹性伸缩。

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