CN111604915B - 一种非接触式人体温度自动测量机器人及测量方法 - Google Patents

一种非接触式人体温度自动测量机器人及测量方法 Download PDF

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Abstract

一种非接触式人体温度自动测量机器人及测量方法，所述的测量机器人包括第一传动装置、可伸缩机构、测温架、测温装置、基座和姿态保持器；第一传动装置固定安装在基座上，可伸缩机构的两端分别与第一传动装置转动和姿态保持器转动连接，测温架固连于姿态保持器并安装了至少一个测温装置。本发明可自动对进入各种办公楼、商场、住宅小区、餐厅、酒店、医院、考场、火车站、航站楼、公共汽车站、地铁站等入口的人员以及高速路口等重要交通关卡的通行车辆内人员进行体温测量，避免了人员间的直接接触进而降低了交叉感染风险，并显著提高测量效率。该机器人测量的部位是衣物覆盖的手腕脉搏区域表皮，能代表人体的真实体温，测量数据准确度高。

Description

一种非接触式人体温度自动测量机器人及测量方法
技术领域
本发明涉及人体温度测量技术领域，特别涉及一种非接触式人体温度自动测量机器人及测量方法。
背景技术
体温检测是检疫防疫的重要手段，现有的人体温度测量产品，大都是手持式的，如：中国专利申请公开号为CN203953626U、名称为“手持式耳内温度测试器”的专利申请公开了一款手持式的测量体温设备。采用此类设备，需要工作人员手持来测量进入住宅小区、商场、写字楼、地铁站、火车站、机场等人员密集型场所以及高速出入口等关键交通枢纽的人员体温。工作量巨大，需要大量人员投入，同时会增加工作人员和被测人员间交叉感染的风险。此外，室外环境恶劣，不利于人工测温作业、测温准确性和检测效率难以保证。
此外，目前的面部测温方法虽然效率高，但室外环境不稳定，额头测温的准确度受环境影响明显。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种非接触式人体温度自动测量机器人及测量方法，无需工作人员，可以自动测量人体体温。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明公开一种非接触式人体温度自动测量机器人，包括：第一传动装置、可伸缩机构、测温架、测温装置、基座和姿态保持器；第一传动装置固定安装在基座上，可伸缩机构的一端与第一传动装置转动连接，可伸缩机构的另一端与姿态保持器转动连接，测温架与姿态保持器固定连接，测温架上可拆卸地安装了至少一个测温装置；
所述的测温装置包括壳体、分布式处理器、环境温度检测传感器、加热模块、封闭腔体和温度测量头；封闭腔体由壳体形成，加热模块、环境温度检测传感器、温度测量头以及分布式处理器都位于封闭腔体内部；封闭式腔体有一个开口，温度检测头位于开口处，用于检测人体皮肤温度；加热模块用于加热封闭腔体内部空气，环境温度检测传感器用于检测封闭腔体内部的空气温度，在分布式处理器控制下，加热模块维持封闭腔体内部温度恒定。
进一步的，当测温装置多于1个时，测温装置之间的位置可调。
进一步的，所述的第一传动装置包括第一电机、第二电机、第一滚珠丝杠、第二滚珠丝杠、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母、第一滑块、第二滑块和第一支撑架；第一支撑架、第一滚珠丝杠以及第二滚珠丝杠固定安装在基座上，第一滚珠丝杠和第二滚珠丝杠置于第一支撑架的中间；第一电机和第二电机安装在第一支撑架上，并且分别与第一滚珠丝杠的一端和第二滚珠丝杠的一端连接；第一支撑架的两个侧壁上设有第一滑动导轨；第一滑块中间和第二滑块中间分别设有两个通孔，第一丝杠螺母固定安装在第一滑块的一个通孔中，第二滚珠丝杠自由穿过第一滑块的另一个通孔，第二丝杠螺母固定安装在第二滑块的一个通孔中，第一滚珠丝杠自由穿过第二滑块的另一个通孔；第一滑块和第二滑块上各设有第一凹槽，所述第一凹槽与第一支撑架的第一滑动导轨相配合并沿着第一滑动导轨上下滑动。
进一步的，所述的第一传动装置包括第三电机、第四电机、第一同步带、第二同步带、第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮、第三滑块、第四滑块和第二支撑架；第二支撑架固定安装在基座上，第三电机和第四电机安装在第二支撑架上，第二支撑架的垂直壁上设有第二滑动导轨；第一带轮和第三带轮分别安装在第三电机和第四电机上；第二带轮和第四带轮分别通过两个带轮架固定安装在基座上，第二带轮和第四带轮可分别在两个带轮架内转动；第一同步带安装在第一带轮和第二带轮上，第二同步带安装在第三带轮和第四带轮上；第三滑块的一端设有第二凹槽，第二凹槽与第二滑动导轨配合并沿着第二滑动导轨上下滑动；第三滑块的另一端与第一同步带固定连接；第四滑块的一端设有第三凹槽，第三凹槽与第二滑动导轨配合并沿着第二滑动导轨上下滑动；第四滑块的另一端与第二同步带固定连接。
进一步的，所述的可伸缩机构是可伸缩的栅栏结构，所述的栅栏结构包括至少一个传动杆组；每个传动杆组都由两个传动杆组成，两个传动杆交叉连接，相交叉的部位通过销轴组成第三转动副，两个传动杆绕第三转动副转动；传动杆组之间通过第四转动副转动连接；第一个传动杆组中的一个传动杆通过第一转动副与第一滑块转动连接，第一个传动杆组中的另一个传动杆通过第二转动副与第二滑块转动连接；栅栏结构的另一端与一个姿态保持器转动连接，姿态保持器与测温架固定连接且相互垂直或相互平行。
进一步的，所述的姿态保持器是一个U型叉，U型叉的两侧壁上各有一侧壁开口。
进一步的，当U型叉与测温架相互垂直时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的一个传动杆在侧壁开口中自由上下移动，所述的栅栏结构的最后一个传动杆组中的一个传动杆的末端设置一圆柱销，所述圆柱销的圆柱面与U型叉的两侧壁可滑动地配合，由对应的传动杆带动在U型叉的两侧壁之间上下移动；同时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的另一个传动杆的末端与U型叉的两侧壁相交处通过第五转动副转动连接。
进一步的，当U型叉与测温架相互平行时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的两个传动杆的末端与U型叉的两侧壁相交处通过第六转动副转动连接；与第六转动副在同一水平面且相邻的转动副的销轴圆柱面与U型叉的两侧壁可滑动地配合，在U型叉的两侧壁之间水平移动；与最后一个传动组相邻的传动组中的一个传动杆在U型叉的侧壁开口中自由水平移动。
进一步的，所述的非接触式人体温度自动测量机器人还包括第二传动装置，所述的第二传动装置包括导轨底座、第五电机、第三滚珠丝杠和第三丝杠螺母；所述的导轨底座上设有第三滑动导轨，所述第五电机安装在导轨底座的一端，第三滚珠丝杠水平置于第三导轨中间，第三滚珠丝杠的一端与第五电机相连，第三滚珠丝杠的另一端连接导轨底座的另一端；基座的两端设有第四凹槽，第四凹槽与第三滑动导轨相配合并沿第三滑动导轨水平滑动，基座与第三丝杠螺母固定连接，由第三丝杠螺母带动基座水平移动。
进一步的，所述的测温装置还包括消毒液喷头、导管、消毒液储罐及泵体；消毒液储罐及泵体设置在壳体内部，消毒液喷头设置封闭腔体开口处，消毒液在泵体的作用下从消毒液储罐流过导管在消毒液喷头处喷出，对人体测量部位以及封闭腔体开口进行消毒。
进一步的，所述的分布式处理器上设有有线数据收发器或者无线数据收发器；使用有线方式传输数据时，所述的壳体上设有走线口，数据线连接有线数据输出接口后，通过走线口伸出壳体，将数据通过数据线发送给外部的上位机；使用无线方式传输数据时，直接通过无线数据收发器传输给上位机。
进一步的，所述的非接触式人体温度自动测量机器人还包括摄像机，所述的摄像机可拆卸地安装在测温架上。
第二方面，本发明公开一种人体温度自动测量方法，包括以下步骤：
步骤S1、使用超声波装置判断车辆停靠位置是否在指定检测区域，如果不在指定检测区域，语音通知驾驶人车辆不在指定检测区域；如果在指定检测区域，语音提示车内人员放下车窗，测量超声波装置与车辆间的距离，发送给上位机处理器，并启动红外相机；
步骤S2、使用红外相机识别车窗位置，通过实时更新和比对车窗位置信息，确定车辆是否停稳，确定车辆停稳后同步识别车内人员数量，将识别的车窗位置信息和人员数量信息发送给上位机处理器；
步骤S3、上位机处理器根据获得的测量信息发出运动指令，非接触式人体温度自动测量机器人接收指令并控制伸缩机构将测温装置移动到两侧车窗位置，再次播放语音，提示车内人员按要求伸出手臂测量体温，获得所有人员的体温值；
步骤S4、测温装置将测得的体温值与基准值做比较，如果测得的体温小于人体正常体温上限，则认为体温正常，进入下一步骤，否则，温度超过阈值，红色指示灯亮，蜂鸣器报警，并通知现场工作人员；
步骤S5、人体温度自动测量机器人将所有正常的体温信息上传上位机，上位机判断有效测温数是否等于红外相机检测到的人数，如果等于，则绿色指示灯亮，伸缩机构缩回，收回测温架和测温装置，提示车辆通行离开检测区，否则语音提示尚未测量的人员测量体温。
进一步的，将步骤S1替换为：
步骤S1’、使用超声波装置判断车辆停靠位置是否在指定检测区域，如果车辆停靠的位置不在指定的检测区域，则通过上位机处理器控制第二传动装置，通过第二传动装置移动人体温度自动测量机器人，满足测温装置与车窗的水平距离要求。
进一步的，所述的步骤S3中，测量体温的步骤包括：
步骤S3.1、红外相机检测小客车同一侧的前后排人数以及座位分布；
步骤S3.2、根据上位机发送的车窗位置信息，控制电机通过机械执行装置将不少于车内人员数量的测温装置移动到两侧车窗位置；
步骤S3.3、语音提示车内人员将手腕脉搏部位放至测温装置正下方，并与车内人员进行语言交互，机器人根据值班人员或者车内人员的语言要求，做出相应的动作；
步骤S3.4、测温装置感知温度跳变，采集温度信息，获得车内人员的手腕脉搏区域表皮温度，同时测温装置的环境温度检测传感器测量环境温度；
步骤S3.5、判断人员的手腕表皮温度值是否大于有效阈值，如果是则记录测量数据，如果否则返回步骤S3.4重新测量；
步骤S3.6、判断测量温度的有效时长是否大于时长阈值，如果是则到下一步，如果否则返回步骤S3.4重新测量；
步骤S3.7、结合环境温度，计算车内人员的体温。
进一步的，计算车内人员的体温的公式为：
T＝AxTw+BxTa+C,
其中：T为体温，Tw为手腕温度，Ta为环境温，A、B、C为参数。
进一步的，所述的参数的范围为：A∈[0.15,0.2],B∈[-0.055,-0.035],C∈[28,32]。
进一步的，在步骤S4之后还可包括消毒的步骤：测完体温后，上位机发送指令启动喷洒消毒水程序进行消毒。
本发明的人体温度自动测量机器人及测量方法，无需工作人员，可以自动对高速路口的过往车辆内的人员进行体温测量，避免了测量人员和被测量人员之间的交叉感染，并且很大程度上提高了测量效率。该设备测量的部位是衣物覆盖的手臂部位，受环境温度影响较小，能代表人体的真实体温，从而使得测量准确度高。
附图说明
图1-1为本发明实施例一的有两个测温装置的人体温度自动测量机器人在工作状态下的结构示意图；
图1-2为本发明实施例一的有两个测温装置的人体温度自动测量机器人在收起状态下的结构示意图；
图1-3为本发明实施例一的有一个测温装置的人体温度自动测量机器人在工作状态下的结构示意图；
图1-4为本发明实的姿态保持器与测温架垂直的结构示意图；
图1-5为本发明的姿态保持器与测温架垂直的另一个角度的结构示意图；
图1-6为本发明在工作状态下的姿态保持器与测温架平行的结构示意图；
图2-1为本发明实施例二的姿态保持器与测温架相互平行的人体温度自动测量机器人的结构示意图；
图2-2为本发明实施例二的姿态保持器与测温架相互垂直的人体温度自动测量机器人的结构示意图；
图3为本发明实施例三的人体温度自动测量机器人的结构示意图；
图4为本发明的测温装置的结构示意图；
图5-1为本发明的实施例一和实施例二的人体温度自动测量方法的步骤图；
图5-2为本发明的实施例三的人体温度自动测量方法的步骤图；
图6-1为本发明的人体温度自动测量机器人应用在收费站时的场景图之一；
图6-2为本发明的人体温度自动测量机器人应用在收费站时的场景图之二。
附图标记说明如下：
1：可伸缩机构，2：测温架，3：测温装置，4：基座，5：摄像机，6：姿态保持器、11/12/13/14/15：电机，21/22/25：滚珠丝杠，23/24：同步带，31/32/37：丝杠螺母，33/34/35/36：带轮，41/42/43/44：滑块，51/52：支撑架，61：导轨底座，111/112/113：传动杆，121/122：连接件，311：壳体，312：分布式处理器，313：环境温度检测传感器，314：加热模块，315：封闭腔体，316：温度测量头，317：消毒液喷头，318：导管，319：消毒液储罐，320：分布式处理器的数据输出口，321：泵体，322：走线口，323：无线数据收发模块，324：外界温度检测传感器。
具体实施例
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
本发明的人体温度自动测量机器人应用于高速公路的收费站处，或者是各种场馆、大楼等公共场所的入口处，用于自动测量人体温度，对于体温正常的人员或人员所在的车辆予以放行入内，对于体温偏高的人员不予以放行，并由设备发出报警，引导工作人员前来处理后续事宜。本发明的人体温度自动测量机器人安装在高速路口的情况时，司乘人员不需要下车，只需打开车窗，伸出手臂即可完成测量。本发明优选测量手腕脉搏区域，原因在于：手腕脉搏区域的桡动脉，血液更新快，温度受外界影响小，更能反映人体的真实体温。测量时，需要被测量人员卷起衣袖，优选测量手腕。
实施例一
本实施例的人体温度自动测量机器人，如图1-1至1-3所示，包括第一传动装置、可伸缩机构1、测温架2、测温装置3、基座4、摄像机5和姿态保持器6；第一传动装置固定安装在基座4上，可伸缩机构1的一端与第一传动装置转动连接，可伸缩机构1的另一端与姿态保持器6转动连接，测温架2与姿态保持器6固定连接，测温架2上可拆卸地安装了摄像机5和至少一个测温装置3。摄像机5用于获取人体身高信息、车辆位置信息或车辆内的人员数量。通过传动装置和可伸缩机构调整测温装置3的位置。
摄像机5可以作为可选方案，也可以从本发明的人体温度自动测量机器人中拆分出来作为独立的辅助器件。可选的，摄像机5还可以增加身份识别功能(如人脸识别、身份证识别等)和车牌扫描功能。
图1-1和图1-2主要适用于高速口，对重要交通关卡的通行车辆内人员进行体温测量，测量合格后，出结果给收费站的起落杆。图1-3更适合于各种办公楼、商场、住宅小区、餐厅、酒店、医院、考场、火车站、航站楼、公共汽车站、地铁站等入口。比如说应用于考场时，放置该设备在考场入口，合格让进入考场，不合格报警通知监考人员。
本实施例的第一传动装置采用丝杠传动，丝杠传动的优点是承载能力较大。传动装置包括电机11/12、滚珠丝杠21/22、丝杠螺母31/32(嵌入滑块41/42中，图中未示出)、滑块41/42和支撑架51；支撑架51和滚珠丝杠21/22固定安装在基座4上，滚珠丝杠21/22置于支撑架51的中间；电机11/12安装在支撑架51上，并且分别与滚珠丝杠21/22的顶端连接；支撑架51的两个侧壁上设有第一滑动导轨；滑块41/42中间设有两个通孔，丝杠螺母31固定安装在滑块41的一个通孔中，滚珠丝杠22自由穿过滑块41的另一个通孔，丝杠螺母32固定安装在滑块42的一个通孔中，滚珠丝杠21自由穿过滑块42的另一个通孔；滑块41/42的上各设有第一凹槽，所述第一凹槽与支撑架51的第一滑动导轨相配合并沿着滑动导轨上下滑动。
可伸缩机构1是可伸缩栅栏结构，所述的栅栏结构包括至少一个传动杆组；每个传动杆组都由两个传动杆组成，两个传动杆交叉连接，相交叉的部位通过销轴组成转动副，如图1-1中的R3所示。两个传动杆可绕转动副R3转动。传动杆组之间也通过转动副连接，如图1-1中的R4所示，所有的传动杆都可绕着与其连接的转动副转动。由传动杆组组成的栅栏结构中，第一个传动杆组中的两个传动杆的一端分别与两个滑块形成转动副，如图1-1中的R1和R2所示，第一个传动杆组中的两个传动杆分别绕着转动副R1和转动副R2转动。栅栏结构的另一端与一个姿态保持器转动连接，姿态保持器与测温架固定连接且相互垂直或相互平行，测温架与地面平行。
两个滑块相向运动时栅栏结构伸开，推动测温架伸出去；两个滑块反向运动时栅栏结构缩回，带动测温架收起。两个滑块同时上下运动时，带动测温架上下运动。
所述的姿态保持器是一个U型叉，U型叉的两侧壁上各有一个侧壁开口。
当U型叉与测温架相互垂直时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的一个传动杆可以在侧壁开口中自由上下移动，所述的栅栏结构的最后一个传动杆组中的一个传动杆的末端设置一圆柱销，如图1-4中的R6。圆柱销的圆柱面与U型叉的两侧壁可滑动地配合，由对应的传动杆带动在U型叉的两侧壁之间上下移动。同时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的另一个传动杆的末端与U型叉的两侧壁相交处形成转动副，如图1-4的R5，栅栏结构通过转动副R5与U型叉转动连接。由于U型叉的原因，使得圆柱销与转动副R5始终处于同一垂直面内，又因为测温架与U型叉垂直，从而保证了测温架始终保持水平。
当U型叉与测温架相互平行时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的两个传动杆的末端与U型叉的两侧壁相交处形成转动副，如图1-5中的R7，最后一个传动杆组中的两个传动杆绕着转动副R7转动。与转动副R7在同一水平面内并且相邻的转动副R8的销轴圆柱面与U型叉的两侧壁可滑动地配合，可在U型叉的两侧壁之间自由水平移动。与最后一个传动组相邻的传动组中一个传动杆在U型叉的侧壁开口中自由水平移动。由于U型叉的原因，使得转动副R8与转动副R7始终处于同一水平面内，又因为测温架与U型叉相平行，从而保证了测温架始终保持水平。
当测温装置多于1个时，测温装置之间的位置可调，这样做是为了满足不同车型的车窗间距要求。测温装置包括壳体311、分布式处理器312、环境温度检测传感器313、加热模块314、封闭腔体315和温度测量头316。
壳体311包括两部分，一部分是封闭腔体315，另一部分是布置消毒液储罐和泵体的腔体，两部分使用螺栓连接，可以拆卸。加热模块314、环境温度检测传感器313、温度测量头316以及分布式处理器312都位于封闭腔体315内部；封闭腔体315有一个开口，温度测量头316位于开口处，用于检测人体皮肤温度；加热模块314用于加热封闭腔体内空气，环境温度检测传感器313用于检测封闭腔体内部的空气温度，在分布式处理器控制下，加热模块维持封闭腔体内部温度恒定。
优选的，还包括了消毒液喷头317、导管318、消毒液储罐319及泵体321，如图3所示。消毒液储罐319及泵体321设置在壳体311的上半部壳体内，消毒液喷头317设置在封闭腔体315的开口处，消毒液在泵体321的作用下从消毒液储罐319流过导管318，在消毒液喷头317处喷出，对人体测量部位以及封闭腔体开口进行消毒。该消毒功能非本装置必备功能，在必要时可实现测量后及时喷洒消毒水对封闭腔体开口和被测人体的测量部位进行消毒，从而避免可能出现的病原体传播。在检测体温数据后，外部的上位机通信分布式控制器，控制器控制泵体321喷出消毒液，喷射0.5秒后关闭泵体，停止喷消毒液。0.5秒的时间只是本实施例的设定时间，此时间可以任意设定，不局限于0.5秒。
优选的，分布式处理器312的电路板上设有数据输出口320，壳体311上设有走线口322，数据线连接数据输出口320后，通过走线口伸出壳体，可以通过数据线将本装置的环境温度、测量的人体温度传递给上位机从而实现装置联网。
优选的，所述的测温装置还包括温度检测与补偿系统，所述温度检测与补偿系统包括温度检测模块和人体体温误差补偿模块，人体体温误差补偿模块采用的补偿公式为：T＝AxTw+BxTa+C。
其中：T为体温，Tw为手腕温度，Ta为环境温，A、B、C为参数。
优选的，所述的参数的范围为：A∈[0.15,0.2],B∈[-0.055,-0.035],C∈[28,32]。
另外，本发明还可以通过无线方式传递数据，使用无线方式时，分布式处理器312的电路板上设有无线数据收发模块323，可以通无线数据收发模块将本装置的环境温度、测量的人体温度传递给上位机从而实现装置联网。
上位机将开始检测的指令信号传递给分布式处理器312，分布式处理器使用外界温度检测传感器324先测量环境温度，然后计算出补偿数值，接着测量人体温度数据并使用补偿数值进行补偿。
本实施例的人体温度自动测量机器人的工作原理如下：
电机11/12分别带动丝杠螺母31/32在滚珠丝杠21/22上做上下直线运动，分别与丝杠螺母31/32固定安装的滑块41/42随着做上下直线运动。
其中可伸缩机构1的工作原理借助于图1-1至图1-6来说明，图中R1至R6为6个转动副，假设下面的滑块41不动，滑块42做上下运动时，带动R5和R6之间的传动杆(即传动杆113)运动，由R5和R6之间的传动杆拉动R2和R3之间的传动杆(即传动杆111)转动副R2做画弧运动，带动R1和R4之间的传动杆(即传动杆112)绕着转动副R1做画弧运动。即，测温架2与连接件122固定连接的，因此测温架2相对于滑块4有一个相对运动。运动轨迹借助于图1-1来说明，当滑块41和滑块42相对运动时，可以实现测温架2在Z轴和Y轴的平面内相对于滑块1运动。当两个滑块同向运动时，可以实现测温架2沿Z轴的方向上下平移运动。由于测温装置3安装在测温架2上，因此测温装置3会随着测温架2做相同的运动。
在测完温度准备放行时，滑块41和滑块42做反向运动，传动杆113拉回传动杆111和112，通过收缩可伸缩机构来收回测温架和测温装置，空出通道，如图1-2所示。或者滑块41和滑块42同时向上运动到设备顶端，空出通道。
使用本实施例的自动测量机器人进行温度测量的方法包括以下步骤：
步骤S1、使用超声波装置判断车辆停靠位置是否在指定检测区域，如果不在指定检测区域，语音通知驾驶人车辆不在指定检测区域；如果在指定检测区域，语音提示车内人员放下车窗，测量超声波装置与车辆间的距离，发送给上位机处理器，并启动红外相机；
本实施例中，如果车辆停靠的位置不在指定的检测区域，则语音提示车辆不在检测区域，在此情况下，驾驶人可以调整停车位置，使车辆停靠位置在规定的检测区域内。
如图6-1和6-2所示，为本发明应用在高速路收费站的场景图。图6-1是车辆处于等待状态，还未进入到指定检测区域之前的情况。道路两侧的设备就本发明的人体温度自动测量机器人，路面的方框就是指定检测区域。指定检测区域前面试超声波装置。图6-2为车辆驶入指定检测区域后，人体温度自动测量机器人的测温装置移动到车窗位置，测量车内人员体温的示意图。
步骤S2、使用红外相机识别车窗位置，通过实时更新和比对车窗位置信息，确定车辆是否停稳，确定车辆停稳后同步识别车内人员数量，将识别的车窗位置信息和人员数量信息发送给上位机处理器；
步骤S3、上位机处理器根据获得的测量信息发出运动指令，非接触式人体温度自动测量机器人接收指令并控制伸缩机构将测温装置移动到两侧车窗位置，再次播放语音，提示车内人员按要求伸出手臂测量体温，获得所有人员的体温值；
进一步的，步骤S3具体包括以下子步骤：
步骤S3.1、红外相机检测小客车同一侧的前后排人数以及座位分布。
步骤S3.2、根据上位机发送的车窗位置信息，控制电机通过机械执行装置将不少于车内人员数量的测温装置移动到两侧车窗位置。
测温装置至少一个，当有一个测温装置时，分别测量小客车同一侧的前排或后排人员的体温；当设置了两个测温装置时，可以同时测量小客车同一侧的前排和后排人员的体温；当设置了三个或多个测温装置时，后排的多个人员可以同时测量。
步骤S3.3、语音提示车内人员将手腕脉搏部位放至测温装置正下方，并与车内人员进行语言交互，机器人根据值班人员或者车内人员的语言要求，做出相应的动作。
步骤S3.4、测温装置感知温度跳变，即开始采集温度信息，获得车内人员的手腕脉搏区域表皮温度，同时测温装置的环境温度检测传感器开始测量环境温度。
步骤S3.5、判断人员的手腕表皮温度值是否大于有效阈值，如果是则记录测量数据，如果否则返回步骤S3.4重新测量；
步骤S3.6、判断测量温度的有效时长是否大于时长阈值，如果是则到下一步，如果否则返回步骤S3.4重新测量；
步骤S3.7、结合环境温度，计算车内人员的体温。
计算车内人员的体温的公式为：
T＝AxTw+BxTa+C,
其中：T为体温，Tw为手腕温度，Ta为环境温，ABC为参数，优选的，参数的范围为A∈[0.15,0.2],B∈[-0.055,-0.035],C∈[28,32]，该参数值只是优选的，会根据环境的变化而有所变化。本发明保护的是公式所表达的思想，凡是应用了上述公式，微调参数值的情况，同样落入本发明的保护范围。
步骤S4、测温装置将测得的体温值与基准值做比较，如果测得的体温小于人体正常体温上限，则认为体温正常，进入下一步骤，否则，温度超过阈值，红色指示灯亮，蜂鸣器报警，并通知现场工作人员；
步骤S5、非接触式人体温度自动测量机器人将所有正常的体温信息上传上位机，上位机判断有效测温数是否等于红外相机检测到的人数，如果等于，则绿色指示灯亮，伸缩机构缩回，收回测温架和测温装置，提示车辆通行离开检测区，否则语音提示尚未测量的人员测量体温。
进一步的，在步骤S4之后还包括消毒的步骤：测完温度后，上位机发送指令启动喷洒消毒水程序进行消毒。
实施例二
在实际应用中，人体温度自动测量机器人要做到足够高来满足测温和放行的要求，因此需要滚珠丝杠21/22足够长，较长的丝杠一定程度上增加了生产和制造难度，而且成本较高，所以用另外一种带传动的传动装置来实现测温装置的位置移动，来解决生产和制造困难、成本高的问题。
本实施例的传动装置包括：电机13/14、同步带23/24、带轮33/34/35/36、滑块43/44和支撑架52；支撑架52固定安装在基座4上，电机13/14安装在支撑架52上，支撑架52的垂直壁上设有第二滑动导轨；带轮33/35分别安装在电机13/14上，由电机13/14驱动；带轮34/36分别通过两个带轮架固定安装在基座上，带轮34/36可分别在两个带轮架内转动；同步带23安装在带轮33和34上，同步带24安装在带轮35和36上；滑块43的一端设有第二凹槽，第二凹槽与第二滑动导轨配合并沿着第二滑动导轨上下滑动；滑块43的另一端与同步带23固定连接；滑块44的一端设有第三凹槽，第三凹槽与第二滑动导轨配合并沿着第二滑动导轨上下滑动；滑块44的另一端与同步带24固定连接。
本实施例的传动装置的工作原理如下：电机13驱动带轮33顺时针或逆时针转动，带轮33的转动带动同步带23上下运动，同步带23又带动滑块43上下运动，另一组的工作原理相同。
本实施例中的其他元器件与实施例一相同，不再赘述。
实施例三
本实施例是在实施例一和实施例二的基础上做的改进，实施例一和二的测温设备是固定安装在地面上的。在高速路收费站应用时，固定安装在收费站道路两侧。实施例一和二的测温设备只能通过可伸缩机构1来调整测温装置与车窗的垂直距离，无法调整水平距离。当车辆停靠的前后位置不符合测温要求时，需要调整车辆前后位置来满足测量的水平距离。本实施例可以在车辆不移动的情况下调整测温装置与车窗的水平距离。
在实施例一和二的基础上，增加第二传动装置，第二传动装置包括导轨底座61、电机15、滚珠丝杠25和丝杠螺母37(由于被基座遮挡，图中未示出)；所述的导轨底座61上端的两侧设第三滑动导轨，所述电机15安装在导轨底座61的一端，滚珠丝杠25水平置于第三导轨中间，滚珠丝杠25的一端与电机15相连，滚珠丝杠25的另一端连接导轨底座61的另一端。基座4的两端设有第四凹槽，第四凹槽与第三滑动导轨相配合并沿第三滑动导轨水平滑动，基座4与丝杠螺母37固定连接，由丝杠螺母37带动基座4水平移动。
本实施例的测量机器人安装在收费站路口的两侧，每侧安装一台。导轨底座61沿道路方向安装，由电机15驱动丝杠螺母37在滚珠丝杠25上移动，丝杠螺母37再带动基座4沿着道路方向水平移动，从而实现了测温装置的水平移动。
使用本实施例的自动测量机器人进行温度测量的方法，与实施例一不同的是：
将步骤S1替换为S1’，如果车辆停靠的位置不在指定的检测区域，则通过上位机处理器控制第二传动装置，通过第二传动装置移动人体温度自动测量机器人，满足测温装置与车窗的水平距离要求。
其他步骤与实施例一相同，不再赘述。
本发明上述实施例中，指示灯、超声传感器、相机、测温头等部件的相对位置，不是唯一固定的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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”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，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，包括：第一传动装置、可伸缩机构、测温架、测温装置、基座和姿态保持器；第一传动装置固定安装在基座上，可伸缩机构的一端与第一传动装置转动连接，可伸缩机构的另一端与姿态保持器转动连接，测温架与姿态保持器固定连接，测温架上可拆卸地安装了至少一个测温装置；
所述的可伸缩机构是可伸缩的栅栏结构，所述的栅栏结构包括至少一个传动杆组；每个传动杆组都由两个传动杆组成，两个传动杆交叉连接，相交叉的部位通过销轴组成第三转动副，两个传动杆绕第三转动副转动；传动杆组之间通过第四转动副转动连接；第一个传动杆组中的一个传动杆通过第一转动副与第一滑块转动连接，第一个传动杆组中的另一个传动杆通过第二转动副与第二滑块转动连接；栅栏结构的另一端与一个姿态保持器转动连接，姿态保持器与测温架固定连接且相互垂直或相互平行；
所述的测温装置包括壳体、分布式处理器、环境温度检测传感器、加热模块、温度测量头、消毒液储罐及泵体；消毒液储罐及泵体设置在壳体内部；所述壳体包括两部分，一部分是封闭腔体，另一部分是布置消毒液储罐和泵体的腔体，两部分使用螺栓连接；封闭腔体由壳体形成，加热模块、环境温度检测传感器、温度测量头以及分布式处理器都位于封闭腔体内部；封闭式腔体有一个开口，温度检测头位于开口处，用于检测人体皮肤温度；加热模块用于加热封闭腔体内部空气，环境温度检测传感器用于检测封闭腔体内部的空气温度，在分布式处理器控制下，加热模块维持封闭腔体内部温度恒定。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，当测温装置多于1个时，测温装置之间的位置可调。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，所述的第一传动装置包括第一电机、第二电机、第一滚珠丝杠、第二滚珠丝杠、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母、第一滑块、第二滑块和第一支撑架；第一支撑架、第一滚珠丝杠以及第二滚珠丝杠固定安装在基座上，第一滚珠丝杠和第二滚珠丝杠置于第一支撑架的中间；第一电机和第二电机安装在第一支撑架上，并且分别与第一滚珠丝杠的一端和第二滚珠丝杠的一端连接；第一支撑架的两个侧壁上设有第一滑动导轨；第一滑块中间和第二滑块中间分别设有两个通孔，第一丝杠螺母固定安装在第一滑块的一个通孔中，第二滚珠丝杠自由穿过第一滑块的另一个通孔，第二丝杠螺母固定安装在第二滑块的一个通孔中，第一滚珠丝杠自由穿过第二滑块的另一个通孔；第一滑块和第二滑块上各设有第一凹槽，所述第一凹槽与第一支撑架的第一滑动导轨相配合并沿着第一滑动导轨上下滑动。
4.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，所述的第一传动装置包括第三电机、第四电机、第一同步带、第二同步带、第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮、第三滑块、第四滑块和第二支撑架；第二支撑架固定安装在基座上，第三电机和第四电机安装在第二支撑架上，第二支撑架的垂直壁上设有第二滑动导轨；第一带轮和第三带轮分别安装在第三电机和第四电机上；第二带轮和第四带轮分别通过两个带轮架固定安装在基座上，第二带轮和第四带轮可分别在两个带轮架内转动；第一同步带安装在第一带轮和第二带轮上，第二同步带安装在第三带轮和第四带轮上；第三滑块的一端设有第二凹槽，第二凹槽与第二滑动导轨配合并沿着第二滑动导轨上下滑动；第三滑块的另一端与第一同步带固定连接；第四滑块的一端设有第三凹槽，第三凹槽与第二滑动导轨配合并沿着第二滑动导轨上下滑动；第四滑块的另一端与第二同步带固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，所述的姿态保持器是一个U型叉，U型叉的两侧壁上各有一侧壁开口。
6.根据权利要求5所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，当U型叉与测温架相互垂直时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的一个传动杆在侧壁开口中自由上下移动，所述的栅栏结构的最后一个传动杆组中的一个传动杆的末端设置一圆柱销，所述圆柱销的圆柱面与U型叉的两侧壁可滑动地配合，由对应的传动杆带动在U型叉的两侧壁之间上下移动；同时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的另一个传动杆的末端与U型叉的两侧壁相交处通过第五转动副转动连接。
7.根据权利要求5所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，当U型叉与测温架相互平行时，栅栏结构的最后一个传动杆组中的两个传动杆的末端与U型叉的两侧壁相交处通过第六转动副转动连接；与第六转动副在同一水平面且相邻的转动副的销轴圆柱面与U型叉的两侧壁可滑动地配合，在U型叉的两侧壁之间水平移动；与最后一个传动组相邻的传动组中的一个传动杆在U型叉的侧壁开口中自由水平移动。
8.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，所述的非接触式人体温度自动测量机器人还包括第二传动装置，所述的第二传动装置包括导轨底座、第五电机、第三滚珠丝杠和第三丝杠螺母；所述的导轨底座上设有第三滑动导轨，所述第五电机安装在导轨底座的一端，第三滚珠丝杠水平置于第三导轨中间，第三滚珠丝杠的一端与第五电机相连，第三滚珠丝杠的另一端连接导轨底座的另一端；基座的两端设有第四凹槽，第四凹槽与第三滑动导轨相配合并沿第三滑动导轨水平滑动，基座与第三丝杠螺母固定连接，由第三丝杠螺母带动基座水平移动。
9.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，所述的测温装置还包括消毒液喷头、导管；消毒液喷头设置封闭腔体开口处，消毒液在泵体的作用下从消毒液储罐流过导管在消毒液喷头处喷出，对人体测量部位以及封闭腔体开口进行消毒。
10.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，所述的分布式处理器上设有有线数据收发器或者无线数据收发器；使用有线方式传输数据时，所述的壳体上设有走线口，数据线连接有线数据输出接口后，通过走线口伸出壳体，将数据通过数据线发送给外部的上位机；使用无线方式传输数据时，直接通过无线数据收发器传输给上位机。
11.根据权利要求1所述的一种非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，所述的非接触式人体温度自动测量机器人还包括摄像机，所述的摄像机可拆卸地安装在测温架上。
12.一种人体温度自动测量方法，应用于如权利要求1所述的非接触式人体温度自动测量机器人，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、使用超声波装置判断车辆停靠位置是否在指定检测区域，如果不在指定检测区域，语音通知驾驶人车辆不在指定检测区域；如果在指定检测区域，语音提示车内人员放下车窗，测量超声波装置与车辆间的距离，发送给上位机处理器，并启动红外相机；
步骤S2、使用红外相机识别车窗位置，通过实时更新和比对车窗位置信息，确定车辆是否停稳，确定车辆停稳后同步识别车内人员数量，将识别的车窗位置信息和人员数量信息发送给上位机处理器；
步骤S3、上位机处理器根据获得的测量信息发出运动指令，非接触式人体温度自动测量机器人接收指令并控制伸缩机构将测温装置移动到两侧车窗位置，再次播放语音，提示车内人员按要求伸出手臂测量体温，获得所有人员的体温值；
步骤S4、测温装置将测得的体温值与基准值做比较，如果测得的体温小于人体正常体温上限，则认为体温正常，进入下一步骤，否则，温度超过阈值，红色指示灯亮，蜂鸣器报警，并通知现场工作人员；
步骤S5、非接触式人体温度自动测量机器人将所有正常的体温信息上传上位机，上位机判断有效测温数是否等于红外相机检测到的人数，如果等于，则绿色指示灯亮，伸缩机构缩回，收回测温架和测温装置，提示车辆通行离开检测区，否则语音提示尚未测量的人员测量体温。
13.根据权利要求12所述的一种人体温度自动测量方法，其特征在于，将步骤S1替换为：
步骤S1’、使用超声波装置判断车辆停靠位置是否在指定检测区域，如果车辆停靠的位置不在指定的检测区域，则通过上位机处理器控制第二传动装置，通过第二传动装置移动人体温度自动测量机器人，满足测温装置与车窗的水平距离要求。
14.根据权利要求12或13所述的一种人体温度自动测量方法，其特征在于，所述的步骤S3中，测量体温的步骤包括：
步骤S3.1、红外相机检测小客车同一侧的前后排人数以及座位分布；
步骤S3.2、根据上位机发送的车窗位置信息，控制电机通过机械执行装置将不少于车内人员数量的测温装置移动到两侧车窗位置；
步骤S3.3、语音提示车内人员将手腕脉搏部位放至测温装置正下方，并与车内人员进行语言交互，机器人根据值班人员或者车内人员的语言要求，做出相应的动作；
步骤S3.4、测温装置感知温度跳变，采集温度信息，获得车内人员的手腕脉搏区域表皮温度，同时测温装置的环境温度检测传感器测量环境温度；
步骤S3.5、判断人员的手腕表皮温度值是否大于有效阈值，如果是则记录测量数据，如果否则返回步骤S3.4重新测量；
步骤S3.6、判断测量温度的有效时长是否大于时长阈值，如果是则到下一步，如果否则返回步骤S3.4重新测量；
步骤S3.7、结合环境温度，计算车内人员的体温。
15.根据权利要求14所述的一种人体温度自动测量方法，其特征在于，计算车内人员的体温的公式为：
T＝AxTw+BxTa+C,
其中：T为体温，Tw为手腕温度，Ta为环境温，A、B、C为参数。
16.根据权利要求15所述的一种人体温度自动测量方法，其特征在于，所述的参数的范围为：A∈[0.15,0.2],B∈[-0.055,-0.035],C∈[28,32]。
17.根据权利要求12或13所述的一种人体温度自动测量方法，其特征在于，在步骤S4之后还可包括消毒的步骤：测完体温后，上位机发送指令启动喷洒消毒水程序进行消毒。
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