CN111568068B - 医疗耗材室内运输机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医疗耗材室内运输机器人,柜体、位于柜体内部的多个置物单元和位于柜体底部用于柜体行走的轮体，所述轮体包括柔性轮圈、位于轮体中心的轮芯以及位于轮轮圈、轮芯之间的避震结构，本发明中的医疗耗材室内运输机器人的底部行走部分设置避震结构，避震结构内部设置弹簧的自压缩结构，既能保障机器人平稳行走时轮体与地面的低摩擦接触，又能保障机器人在经过障碍物时与障碍物的柔性接触，其可以根据路况对轮体支撑强度进行调节，机器人的行走轮体可轻松经过障碍物，减少机器人整体运输过程中的颠簸，提升机器人运输的平稳性，保护医疗耗材。

Description

医疗耗材室内运输机器人

技术领域

本发明涉及医疗物资管理技术领域，尤其涉及一种医疗耗材室内运输机器人。

背景技术

医疗耗材主要包括医用耗材和医用器械，现有的医疗耗材管理平台能够通过在采购和供应过程中输入医疗耗材信息以进行库存物品的盘点和统筹管理。为保持医疗耗材的持续供应，医院会有专门医疗耗材储存仓库对医疗耗材进行储存和管理，以免发生药品供应的不足的情况。医院个院系取药时，一次性取用的医疗耗材种类不一，储存库的工作人员需要使用运输件进行取药与送药。医院最常用的运输件为小推车，但是小推车的车轮其防震效果不佳，在遇到障碍物时，会使小车产生强烈震感，影响医疗耗材的平稳放置，甚至小车倾翻，不利于医疗耗材的运输。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中运输小车避震效果不佳缺点，而提出的一种医疗耗材室内运输机器人，用于医疗耗材的平稳运输。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

医疗耗材室内运输机器人包括柜体、位于柜体内部的多个置物单元和位于柜体底部用于柜体行走的轮体，不同的置物单元用于放置不同种类的医疗耗材，有保持特殊药材的有效性，可设置冷藏单元。所述柜体的外部设置RFID感应器，用于识别医疗耗材的电子标签以确定医疗耗材对应的置物单元。

进一步的，所述轮体包括柔性轮圈、位于轮体中心的轮芯以及位于轮轮圈、轮芯之间的避震结构，所述避震结构包括固定连接的轮圈内侧的上帽和固定连接的轮芯外侧的下帽，所述上帽和下帽之间设置弹簧，所述弹簧上设置自伸缩结构，用于调节自身弹力以避震。

具体的，伸缩结构包括压缩绳，所述弹簧上开设在水平面圈体环布并沿弹簧轴线方向贯穿弹簧的穿绳孔，所述压缩绳从穿绳孔穿过，压缩绳的两端固定连接绞线盘，所述下帽上固定设置驱动绞线盘转动的绞线电机，绞线电机带动绞线盘转动，使压缩绳的两端缠绕在绞线盘上，压缩绳可将弹簧进行压缩，增强弹簧的支撑强度。

当机器人平稳行走时，压缩绳的两端较多缠绕在绞线盘上，弹簧处于被压缩状态，弹簧的支撑强度较强，轮体的轮圈具有一定支撑力，轮体更趋向于刚性支撑，减少轮体与地面的摩擦力，利于行走；当机器人遇到障碍物时，压缩绳的两端较少缠绕在绞线盘上，弹簧处于相对放松状态，弹簧的支撑强度减弱，可进一步发生形变的程度高，轮体的轮圈支撑力下降，经过障碍物时，整体变成柔性支撑，减少障碍物对机器人整体的影响。

进一步的，所述的上帽的内部设置与上帽内壁滑动连接的上滑动体，所述上滑动体包括连杆、与上帽内部滑动连接的滑块和位于连杆、滑块之间的支撑气缸，支撑气缸用于给滑块施加压力，固定连杆的位置。

相应的，所述下帽的内部设置与下帽内壁滑动连接的下滑动体，下滑动体与上滑动体的结构相同。所述弹簧位于上帽中的连杆与下帽中的连杆之间。

优选的，轮体的内侧和轮芯的外侧设置位置对应的固定连接杆，避震结构的两端设置用于连接的连接体，所述连接体与固定连接杆通过螺栓固定连接，方便避震结构的拆卸。

优选的，所述柜体的外壁设置距离感应器，用于感应柜体与外界物体的距离，减少机器人与外部物体的撞击几率。

进一步的，所述柜体的外壁设置多排红外测距仪，所述红外测距仪的红外光发射方向为地面，红外光与地面呈30°-45°夹角。多排红外测距仪发出的红外线在地面形成一个红外识别网块，当地面出线障碍物时，红外识别网块反射的红外光一部分异常，从而判断障碍物的存在。

本医疗耗材室内运输机器人，包括避障的控制系统，所述控制系统包括：

控制单元，用于控制这个系统的运行；

路况识别单元，用于通过红外测距仪识别路面的障碍物，给出存在障碍物和障碍物位置的信息；

移动驱动单元，用于驱动柜体移动；

地面参数库，用于储存地面材料红外光谱数据；

耗材识别单元：用于通过RFID感应器识别医疗耗材的电子标签以确定医疗耗材对应的置物单元；

避震单元：用于结合存在障碍物和障碍物位置的信息，驱动绞线电机和支撑气缸以改变轮体内部弹簧的弹性进行避震。

本医疗耗材室内运输机器人，包括一下避震步骤：

S1：路况识别单元通过红外测距仪识别路面的障碍物，并计算出障碍物与柜体之间的距离，并将存在障碍物和障碍物位置的信息传达至控制单元；

S2：控制单元接收到障碍物信息后，在柜体的轮体接触障碍物之间前驱动绞线电机和支撑气缸以改变轮体内部弹簧的弹性进行避震。

本医疗耗材室内运输机器人，所述步骤中计算障碍物与柜体之间距离的方法为：

A1：红外测距仪对地面发出红外光并接受，红外测距仪接受障碍物反射的红外光，通过发出和接受的时间间隔计算出红外测距仪与障碍物之间距离G；

A2：结合A中得到的红外测距仪与障碍物之间距离G，由红外光与地面之间的夹角R计算障碍物与柜体之间距离L。

本发明的有益效果是：

1、本医疗耗材室内运输机器人通过RFID感应器将医疗耗材按照种类进行区分，便于工作人员拿取和分类放置。

2、本医疗耗材室内运输机器人的底部行走部分设置避震结构，其可以根据路况对轮体支撑强度进行调节，机器人的行走轮体可轻松经过障碍物，减少机器人整体运输过程中的颠簸，提升机器人运输的平稳性，保护医疗耗材。

3、本医疗耗材室内运输机器人其避震结构内部设置弹簧的自压缩结构，既能保障机器人平稳行走时轮体与地面的低摩擦接触，又能保障机器人在经过障碍物时与障碍物的柔性接触，结构简单，功能使用。

附图说明

图1为本医疗耗材室内运输机器人正面的结构示意图；

图2为本医疗耗材室内运输机器人侧面的结构示意图；

图3为本医疗耗材室内运输机器人轮体的结构示意图；

图4为本医疗耗材室内运输机器人轮体A处的结构示意图；

图5为本医疗耗材室内运输机器人弹簧处的结构示意图；

图6为本医疗耗材室内运输机器人控制系统的结构示意图；

图7为本医疗耗材室内运输机器人避震步骤图；

图8为本医疗耗材室内运输机器人障碍物位置计算方法步骤图；

图9为本医疗耗材室内运输机器人障碍物存在判断方法图；

图10为本医疗耗材室内运输机器人障碍物位置计算方法图。

图中：1、柜体；2、置物单元；3、RFID感应器；4、控制室；5、轮体；6、距离感应器；7、红外测距仪；51、轮圈；52、轮芯；53、固定连接杆；54、壁震结构；541、连接体；542、上帽；543、弹簧；544、压缩绳；545、绞线电机；546、上滑动体；547、下帽；548、下滑动体；549、绞线盘；5461、连杆；5462、支撑气缸；5463、滑块；5431、穿绳孔。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-2，医疗耗材室内运输机器人包括柜体1、位于柜体内部的多个置物单元2和位于柜体1底部用于柜体1行走的轮体5，不同的置物单元2用于放置不同种类的医疗耗材，所述柜体1的外部设置RFID感应器3，用于识别医疗耗材的电子标签以确定医疗耗材对应的置物单元，RFID感应器将医疗耗材按照种类进行区分，便于工作人员拿取和分类放置，柜体1底部机械密封设置控制室4，控制室4内部用于放置控制器等电子原件和电线。

进一步的，参考图3，所述轮体5包括柔性轮圈51、位于轮体中心的轮芯52以及位于轮圈51、轮芯52之间的避震结构54，轮体5的内侧和轮芯52的外侧设置位置对应的固定连接杆53，连接杆53以轮芯52为中心点环布于轮圈51、轮芯52，避震结构54的两端设置用于连接的连接体541，所述连接体541与固定连接杆53通过螺栓固定连接，方便避震结构54的拆卸。

进一步的，参考图4，所述避震结构54包括固定连接的轮圈51内侧的上帽542和固定连接的轮芯52外侧的下帽547，所述上帽542和下帽547之间设置弹簧543，所述弹簧543上设置自伸缩结构，用于调节自身弹力以避震。

具体的，参考图5，伸缩结构包括压缩绳544，所述弹簧543上开设在水平面圈体环布并沿弹簧543轴线方向贯穿弹簧543的穿绳孔5431，所述压缩绳544从穿绳孔5431穿过，压缩绳544的两端固定连接绞线盘549，所述下帽547上固定设置驱动绞线盘549转动的绞线电机545，绞线电机545带动绞线盘549转动，使压缩绳544的两端缠绕在绞线盘549上，压缩绳544可将弹簧543进行压缩，增强弹簧543的支撑强度。

当机器人平稳行走时，压缩绳544的两端较多缠绕在绞线盘549上，弹簧543处于被压缩状态，弹簧543的支撑强度较强，轮体的轮圈具有一定支撑力，轮体更趋向于刚性支撑，减少轮体与地面的摩擦力，利于行走；当机器人遇到障碍物时，压缩绳544的两端较少缠绕在绞线盘549上，弹簧543处于相对放松状态，弹簧543的支撑强度减弱，可进一步发生形变的程度高，轮体的轮圈支撑力下降，经过障碍物时，整体变成柔性支撑，减少障碍物对机器人整体的影响。

进一步的，所述的上帽542的内部设置与上帽542内壁滑动连接的上滑动体546，所述上滑动体546包括连杆5461、与上帽542内部滑动连接的滑块5463和位于连杆5461、滑块5463之间的支撑气缸5462，支撑气缸5462用于给滑块5463施加压力，固定连杆5461的位置。

相应的，所述下帽547的内部设置与下帽547内壁滑动连接的下滑动体548，下滑动体548与上滑动体546的结构相同。所述弹簧543位于上帽542中的连杆5461与下帽547中的连杆之间。

进一步的，所述柜体1的外壁设置距离感应器6，用于感应柜体1与外界物体的距离，减少机器人与外部物体的撞击几率。

进一步的，所述柜体1的外壁设置多排红外测距仪7，所述红外测距仪7的红外光发射方向为地面，红外光与地面呈30°-45°夹角。多排红外测距仪7发出的红外线在地面形成一个红外识别网块，当地面出线障碍物时，红外识别网块反射的红外光一部分异常，从而判断障碍物的存在。

本医疗耗材室内运输机器人，包括避障的控制系统，参考图6，所述控制系统包括：控制单元，用于控制这个系统的运行，本实施例中控制单元的控制器选用52单片机；路况识别单元，用于通过红外测距仪7识别路面的障碍物，给出存在障碍物和障碍物位置的信息；移动驱动单元，用于驱动柜体底部的轮体5转动，本实施例中利用蓄电池作为驱动力，电动马达带动传动件使轮体5转动；耗材识别单元，用于通过RFID感应器3识别医疗耗材的电子标签以确定医疗耗材对应的置物单元；避震单元，用于结合存在障碍物和障碍物位置的信息，驱动绞线电机和支撑气缸以改变轮体内部弹簧的弹性进行避震。

本医疗耗材室内运输机器人，包括一下避震步骤：

S1：路况识别单元中的多排红外测距仪7发出的红外线在地面形成一个红外识别网块，参考图9，当地面出线障碍物时，红外识别网块反射的红外光一部分异常，其反射回来的时长发生变化，从地面平整的反射时间t2、t3变成了被障碍物反射的T2、T3，从而判断障碍物的存在；

同时红外测距仪7接受障碍物反射的红外光，参考图10，通过发出和接受的时间间隔计算出红外测距仪7与障碍物之间距离G；红外光与地面之间的夹角R，结合红外测距仪7与障碍物之间距离G，计算障碍物与柜体1之间距离L，其计算公式为L＝G*sinR；并将存在障碍物和障碍物位置的信息传达至控制单元。

S2:控制单元接收到障碍物信息后，根据柜体移动的速度判断轮体5于到障碍物的时间，在柜体1的轮体5接触障碍物之前驱动绞线电机545和支撑气缸5462以改变轮体内部弹簧543的弹性进行避震,具体过程为控制器控制绞线电机545工作，绞线电机545带动绞线盘549反向转动，使压缩绳544的两端被放松，弹簧543伸长，同时为配合弹簧543伸长，控制器控制支撑气缸5462缩短，减少对滑块5463的压力，连杆5461跟随弹簧的伸长调节位置，当绞线电机545停止工作，控制器控制支撑气缸5462伸长，增加滑块5463的压力，固定连杆5461的位置，此时弹簧543处于相对放松状态，弹簧543的支撑强度减弱，可进一步发生形变的程度高，轮体的轮圈支撑力下降，经过障碍物时，整体变成柔性支撑，减少障碍物对机器人整体的影响。

当机器人经过障碍后，机器人平稳行走时，控制器控制绞线电机545带动绞线盘549正向转动，压缩绳544的两端缠绕于绞线盘549上，弹簧543处于被压缩状态，弹簧543的支撑强度较强，轮体的轮圈具有一定支撑力，轮体更趋向于刚性支撑，减少轮体与地面的摩擦力，利于行走。绞线电机工作时，支撑气缸5462均处于缩短状态。

本医疗耗材室内运输机器人的底部行走部分设置避震结构，避震结构内部设置弹簧的自压缩结构，既能保障机器人平稳行走时轮体与地面的低摩擦接触，又能保障机器人在经过障碍物时与障碍物的柔性接触，结构简单，功能使用，其可以根据路况对轮体支撑强度进行调节，机器人的行走轮体可轻松经过障碍物，减少机器人整体运输过程中的颠簸，提升机器人运输的平稳性，保护医疗耗材。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.医疗耗材室内运输机器人，其特征在于，包括柜体（1）、位于柜体内部的多个置物单元（2）和位于柜体（1）底部用于柜体（1）行走的轮体（5），所述轮体（5）包括柔性轮圈（51）、位于轮体中心的轮芯（52）以及位于轮轮圈（51）、轮芯（52）之间的避震结构（54），所述轮体（5）的内侧和轮芯（52）的外侧设置位置对应的固定连接杆（53），避震结构（54）的两端设置用于连接的连接体（541），所述连接体（541）与固定连接杆（53）通过螺栓固定连接；

所述避震结构（54）包括固定连接的轮圈（51）内侧的上帽（542）和固定连接的轮芯（52）外侧的下帽（547），所述上帽（542）和下帽（547）之间设置弹簧（543），所述弹簧（543）上设置自伸缩结构，用于调节自身弹力以避震；

所述上帽（542）的内部设置与上帽（542）内壁滑动连接的上滑动体（546），所述上滑动体（546）包括连杆（5461）、与上帽（542）内部滑动连接的滑块（5463）和位于连杆（5461）、滑块（5463）之间的支撑气缸（5462）；

所述下帽（547）的内部设置与下帽（547）内壁滑动连接的下滑动体（548），下滑动体（548）与上滑动体（546）的结构相同；

所述弹簧（543）位于上帽（542）中的连杆（5461）与下帽（547）中的连杆之间；

所述自伸缩结构包括压缩绳（544），所述弹簧（543）上开设在水平面圈体环布并沿弹簧（543）轴线方向贯穿弹簧（543）的穿绳孔（5431），所述压缩绳（544）从穿绳孔（5431）穿过，压缩绳（544）的两端固定连接绞线盘（549），所述下帽（547）上固定设置驱动绞线盘（549）转动的绞线电机（545）；

所述运输机器人还包括避障的控制系统，所述控制系统包括：

控制单元，用于控制这个系统的运行；

路况识别单元，用于通过红外测距仪识别路面的障碍物，给出存在障碍物和障碍物位置的信息；

移动驱动单元，用于驱动柜体移动；

地面参数库，用于储存地面材料红外光谱数据；

耗材识别单元：用于通过RFID感应器识别医疗耗材的电子标签以确定医疗耗材对应的置物单元；

避震单元：用于结合存在障碍物和障碍物位置的信息，驱动绞线电机和支撑气缸以改变轮体内部弹簧的弹性进行避震；

所述运输机器人，包括以下避震步骤：

S1：路况识别单元用于通过红外测距仪识别路面的障碍物，并计算出障碍物与柜体之间的距离，并将存在障碍物和障碍物位置的信息传达至控制单元；

所述步骤S1中计算障碍物与柜体之间距离的方法为：

A1：红外测距仪对地面发出红外光并接受，红外测距仪接受障碍物反射的红外光，通过发出和接受的时间间隔计算出红外测距仪与障碍物之间距离G；

A2：结合A1中得到的红外测距仪与障碍物之间距离G，由红外光与地面之间的夹角R计算障碍物与柜体之间距离L；

S2：控制单元接收到障碍物信息后，在柜体的轮体接触障碍物之间前驱动绞线电机和支撑气缸以改变轮体内部弹簧的弹性进行避震。

2.根据权利要求1所述的医疗耗材室内运输机器人，其特征在于，所述柜体（1）的外部设置RFID感应器（3）。

3.根据权利要求1所述的医疗耗材室内运输机器人，其特征在于，所述柜体（1）的外壁设置距离感应器（6），用于感应柜体（1）与外界物体的距离。

4.根据权利要求1或者3所述的医疗耗材室内运输机器人，其特征在于，所述柜体（1）的外壁设置多排的红外测距仪（7），所述红外测距仪（7）的红外光发射方向为地面，红外光与地面呈30°-45°夹角。

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