CN111496809A - 一种基于机器人的医用病房服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器人的医用病房服务系统，包括机器人、补给站、开门器以及调度中心。机器人具备可移动底盘、查房功能模块以及控制单元；控制单元可接收外部的操控指令；可移动底盘上具备用于探测障碍物的传感器；补给站包括可为查房机器人补充电能的充电单元；开门器可开关病房的房门，每个病房的房门上均安装有开门器；调度中心可与控制单元、补给站以及开门器通讯。本发明通过设置机器人、补给站及开门器，使得机器人可自行执行查房、消毒等病房服务任务，且机器人可自行充电、开门进出病房，无需人工补充电量，且不需要使病房处于常开状态，机器人执行任务的自由度较大，适用于对集中隔离的病人提供病房服务。

Description

一种基于机器人的医用病房服务系统

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别是涉及一种基于机器人的医用病房服务系统。

背景技术

当前医疗领域，主要依靠医生进行查房，了解并统计病人的病情状况，这种查房方式较为低效，且当传染病爆发时，对于有传染病的隔离病人，医生自行查房有被感染以及传播病毒的危险。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高效且避免医生被感染或传播病毒的基于机器人的医用病房服务系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明的基于机器人的医用病房服务系统，包括：

机器人，其具备可移动底盘、查房功能模块以及控制单元；所述控制单元可接收外部的操控指令；所述可移动底盘上具备用于探测障碍物的传感器；

补给站，其包括可为所述查房机器人补充电能的充电单元；

开门器，其可开关病房的房门，每个病房的房门上均安装有所述开门器；以及

调度中心，其可与所述控制单元、补给站以及所述开门器通讯，以向所述控制单元、补给站以及所述开门器发出操控指令并接收所述控制单元的反馈信号。

进一步地，所述查房功能模块包括人机交互单元与摄像头。

进一步地，所述机器人还包括消毒功能模块。

进一步地，所述消毒功能模块连接所述消毒剂容器，所述消毒剂容器连接补液对接组件；所述补给站还包括消毒液补给单元，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，所述机器人与所述补给站均有多台。

有益效果：本发明的基于机器人的医用病房服务系统，其通过设置机器人、补给站及开门器，使得机器人可自行执行查房、消毒等病房服务任务，且机器人可自行充电、开门进出病房，无需人工补充电量，且不需要使病房处于常开状态，机器人执行任务的自由度较大，适用于对集中隔离的病人提供病房服务。

附图说明

附图1为基于机器人的医用病房服务系统的系统构成图；

附图2为第一状态下机器人的第一视角结构图；

附图3为第一状态下机器人的第二视角结构图；

附图4为第二状态下机器人的结构图；

附图5为第三状态下机器人的结构图；

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为调度流程的流程示意图。

图中：100-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；411-人机交互单元；412-摄像头；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；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；225-1-驱动销；300-调度中心；400-开门器。

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所示的基于机器人的医用病房服务系统，包括机器人100、补给站200、调度中心300以及开门器400；

如附图2-5所示，机器人100具备可移动底盘1、功能模块4以及控制单元5；所述控制单元5可接收外部的操控指令；所述可移动底盘1具有两个主动轮以及若干从动轮，且其上具备激光雷达等用于探测障碍物的传感器12，控制单元5可根据传感器12的探测信号控制主动轮运转以使得机器人100进行SLAM导航；

功能模块4包括查房功能模块41与消毒功能模块42；其中，查房功能模块41包括人机交互单元411与摄像头412，人机交互单元411一般包括显示屏、麦克风、扬声器等，显示屏、麦克风用于向用户输出语音、图像等信息，摄像头412与麦克风分别用于采集患者的图像信息以及采集患者的反馈语音信息。消毒功能模块42用于为病区特定区域(如过道、暂时无人的病房)进行消毒处理。本实施例中，消毒功能模块42用于喷洒消毒液，其连接所述消毒剂容器322，所述消毒剂容器322连接补液对接组件6。

优选地，为了方便机器人100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。

如附图9所示，补给站200包括可为所述查房机器人100的电池补充电能的充电单元210以及可为机器人100的消毒剂容器322补充液体的消毒液补给单元220，所述机器人100上的所述补液对接组件6可与消毒液补给单元220对接以补充消毒液。

开门器400可开关病房的房门，每个病房的房门上均安装有所述开门器400；

调度中心300可与所述控制单元5、补给站200以及所述开门器400通讯，以向所述控制单元5、补给站200以及所述开门器400发出操控指令并接收所述控制单元5的反馈信号。

通过上述系统，调度中心300通过调度机器人100、补给站200以及开门器400三者之间的协同作用，可实现机器人100进出各病房、对病区消毒以及自行补充电量与消毒液的操作。

优选地，为了使得机器人100的服务范围遍及整个病区，所述机器人100与所述补给站200均有多台，调度中心300为每个机器人100分派不同的作业区域，并在病区内设置多台补给站200以满足不同机器人100的补给需求，现实中可使几个机器人100共用一个补给站200，如此可提升病房服务效率。

优选地，如附图所示10-11所示，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。

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225-1，每个驱动销225-1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，机器人100通过SLAM导航运动至设定位置，且其在设定位置处机器人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225-1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。

优选地，所述机器人100还包括自洁消毒组件3，以用于对其自身进行消毒，如此，不需要人工定时对机器人100进行消毒，保证了机器人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。

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，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2与附图6所示)与U形状态间(如附图4所示)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，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4与附图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(如附图5所示)，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基于机器人的医用病房服务方法，所述病房服务方法包括由调度中心300执行的调度流程，由机器人100的控制单元5执行的服务流程、自动补给流程、自洁消毒流程以及由所述补给站200执行的补给流程。需要说明的是，以下所有步骤编号均不用于限制各步骤之间的执行顺序。

如附图12所示，所述调度流程包括如下步骤A1-A8：

步骤A1，为各所述机器人100分配病房服务任务；

步骤A2，接收各所述机器人100、补给站200以及开门器400的返回信息；

步骤A3，判断所述返回信息的类型；

步骤A4，当所述返回信息为所述机器人100采集的查房数据，将所述查房数据存储至信息数据库；

本步骤中，所述信息数据库记载有各病人的包括查房数据在内的各类信息。

步骤A5，当所述返回信息为所述机器人100发出的补给请求信息，根据各所述补给站200的占用情况数据为发出补给请求信息的机器人100分配补给站200，并更新所述占用情况数据；

步骤A6，当所述返回信息为所述机器人100发出的请求对接信息，向分配给该机器人100的补给站200发送对接指令；

步骤A7，当所述返回信息为所述机器人100发出的补给完成信息，向与所述机器人100对接的补给站200发出解除对接指令，更新所述占用情况数据；

步骤A8，当所述返回信息为所述机器人100发出的开、关门请求信息，根据所述开、关门请求信息中的门编号数据控制对应的开门器400运转打开或关闭相应的门。

所述机器人100的控制单元5执行的服务流程包括如下步骤B1-B5：

步骤B1，接收所述病房服务任务；

本步骤中，所述病房服务任务包括病房号、服务类型等数据；服务类型包括查房信息采集任务与病房消毒任务；

步骤B2，根据所述病房服务任务控制可移动底盘1进行自主导航运动至相应病房号的病房门口；

步骤B3，向所述调度中心300发送开门请求信息，并在病房的门打开后进入病房执行查房信息采集任务或病房消毒任务；

本步骤中，执行查房信息采集任务包括：利用摄像头412进行病房内图像采集和/或对患者图像进行采集以及利用人机交互单元411对用户信息进行采集，对用户信息进行采集的方式为：通过扬声器播放相关询问问题，并通过麦克风采集患者的回答语音；执行查房信息采集任务得到的数据为查房数据。执行病房消毒任务包括：利用消毒功能模块42对病房进行消毒，该任务一般是针对无人病房进行。

步骤B4，当所述病房服务任务执行完成，将所述查房数据发送给所述调度中心300；

步骤B5，控制所述可移动底盘1进行自主导航离开病房，并向调度中心300发出关门请求信息；

步骤B6，执行所述自洁消毒流程。

所述机器人100的控制单元5执行的自动补给流程包括如下步骤S1-S6：

步骤S1，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S2；

步骤S2，向所述调度中心300发出补给请求信息；

步骤S3，接收所述调度中心300发出的补给站分配数据；

本步骤中，补给站分配数据包括调度中心300为机器人100分配的补给站200的编号。

步骤S4，控制所述可移动底盘1进行自主导航运动至对应编号的补给站200附近的设定位置；

步骤S5，向调度中心300发出请求对接信息；

本步骤执行后，调度中心300收到请求对接信息后向对应的补给站200发出对接指令，补给站200的控制器收到对接指令后，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S6，判断消毒液与电量是否都补充完成，是则发送补给完成信息给调度中心300。

本步骤执行后，调度中心300收到补给完成信息后，向相应的补给站200发出解除对接指令，补给站200的控制器收到解除对接指令后控制对接电机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。

所述机器人100的控制单元5执行的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。

所述补给站200执行的补给流程包括如下步骤F1-F2：

步骤F1，接收调度中心300发出的对接指令，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，并控制第二对接头221与充电单元210分别输出消毒液与电量；

步骤F2，接收调度中心300发出的解除对接指令，控制第二对接头221与充电单元210分别停止输出消毒液与电量；并控制对接电机225运转，使得补液对接组件6与消毒液补给单元220解除对接。

本发明的基于机器人的医用病房服务系统，其通过设置机器人、补给站及开门器，使得机器人可自行执行查房、消毒等病房服务任务，且机器人可自行充电、开门进出病房，无需人工补充电量，且不需要使病房处于常开状态，机器人执行任务的自由度较大，适用于对集中隔离的病人提供病房服务。

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 (5)

1.一种基于机器人的医用病房服务系统，其特征在于，包括：

机器人，其具备可移动底盘、查房功能模块以及控制单元；所述控制单元可接收外部的操控指令；所述可移动底盘上具备用于探测障碍物的传感器；

补给站，其包括可为所述查房机器人补充电能的充电单元；

开门器，其可开关病房的房门，每个病房的房门上均安装有所述开门器；以及

调度中心，其可与所述控制单元、补给站以及所述开门器通讯，以向所述控制单元、补给站以及所述开门器发出操控指令并接收所述控制单元的反馈信号。

2.根据权利要求1所述的基于机器人的医用病房服务系统，其特征在于，所述查房功能模块包括人机交互单元与摄像头。

3.根据权利要求1所述的基于机器人的医用病房服务系统，其特征在于，所述机器人还包括消毒功能模块。

4.根据权利要求3所述的基于机器人的医用病房服务系统，其特征在于，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；所述补给站还包括消毒液补给单元，所述消毒液补给单元可与所述补液对接组件对接。

5.根据权利要求1所述的基于机器人的医用病房服务系统，其特征在于，所述机器人与所述补给站均有多台。

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