CN111660279A - 疫区病房用智能机器人及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人设备领域，尤其是一种疫区病房用智能机器人及系统，感应器包括壳体，壳体内设置摄像头识别模块、定位器和主控单元，主控单元连接无线接收模块，摄像头识别模块连接主控单元，所述感应器安装在运输主机上方，所述运输主机包括若干层运输箱，所述每层运输箱上设有密码锁，所述密码锁连接主控单元，每层运输箱内设有称重传感器，所述称重传感器与主控单元电连接；行驶控制模块、转向控制模块、磁导航模块、RFID模块均与主控单元电连接。本发明不仅可以方便到达各个病房给确诊患者运送各种用品还可以对患者进行测温及视频拍照及语音通话。

Description

疫区病房用智能机器人及系统
技术领域
本发明涉及机器人设备领域，尤其是涉及一种疫区病房用智能机器人及系统。
背景技术
现在，医护人员成了最宝贵的资源，而大量医护人员疲于配药送药分发及测温，同时人与人的接触也会增加感染风险。如何减轻医护人员的负担及如何有效的对确诊患者进行隔离成了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种疫区病房用智能机器人及系统，其不仅可以方便到达各个病房给确诊患者运送各种用品还可以对患者进行测温及视频拍照及语音通话。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：提供一种疫区病房用智能机器人：包括配合使用的感应器和运输主机；
所述的感应器包括壳体，壳体内设置摄像头识别模块、定位器和主控单元，主控单元连接无线接收模块，摄像头识别模块连接主控单元，所述感应器安装在运输主机上方，所述运输主机包括若干层运输箱，所述每层运输箱上设有密码锁，所述密码锁连接主控单元，每层运输箱内设有称重传感器，所述称重传感器与主控单元电连接；
所述运输主机最下层设有驱动脚轮及为机器人供电的供电电源，行走机构和转向机构均与驱动脚轮相连接，行走机构上设有驱动电机和行驶控制模块，驱动电机和行驶控制模块电连接，转向机构上设有伺服电机和转向控制模块，伺服电机和转向控制模块电连接，行驶控制模块、转向控制模块、磁导航模块、RFID模块和无线通信模块均与主控单元电连接。
优选的，所述的运输主机侧面设有壳体，壳体从下到上依次设置进风腔、滤网、风机、除臭模块、出风腔，对应进风腔和出风腔在壳体上分别设置进风口和出风口。
优选的，所述机器人底部还设有惯性测量单元，所述惯性测量单元的输出端连接所述数据采集单元的输入端，所述数据采集单元的输出端连接所述主控单元的输入端，所述RFID 模块的输出端连接所述主控单元的输入端；主控单元的输出端分别与行驶控制模块和转向控制模块输入端连接，所述行驶控制模块输出端连接所述驱动电机的输入端，驱动电机输出轴传动连接行走轮，所述转向控制模块输出端连接所述伺服电机的输入端，伺服电机输出轴传动连接转向轮。
优选的，所述惯性测量单元包括三个单轴的加速度计以及三个单轴的陀螺仪，所述加速度计用于检测机体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号；所述陀螺仪用于检测机体相对于导航坐标系的角速度信号，测量机体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出机体的姿态，精确的推算出机体运动轨迹。
优选的，所述供电电源包括输入电源，输入电源与电源处理模块连接，电源处理模块分八路电源输出，其中包括两路12V输出和六路24V输出；12V输出中的一路为无线通信模块和交换机供电，另一路为摄像头识别模块供电；所述六路24V输出则分别与风机、防撞装置、云台、行走机构、转向机构和充电定位机构供电。
优选的，摄像头识别模块包括以下单元：信息采集摄像头、外音拾取模块、环境信息采集模块；所述信息采集摄像头包括红外热像仪和可见光摄像机，所述可见光摄像机、红外热像仪分别或组合安装在相应的云台上；所述外音拾取模块为拾音器；所述温/湿度信息采集单元为温湿度传感器；
所述无线通信模块为基于802.11N的无线网桥；所述的下位机采用嵌入式工业控制计算机，内建嵌入式Linux操作系统。
优选的，所述防撞装置包括超声波检测模块、回弹式检测模块，所述超声波检测模块包括设置在运输主机前端的的超声传感器探头，以及与超声传感器探头连接的超声信号处理板卡，它将检测到的距离信息传给工业控制计算机，所述超声传感器探头有四个，并列安装在运输主机前端的，用于检测机器人行进方向的障碍物、防止自动运行时的意外碰撞；所述回弹式检测模块为可回弹的压力板，固定在机器人的边沿位置上，实现安全保护，当机器人移动撞击到障碍物时，回弹式检测模块就会传送信号给主控单元以停止机器人移动，为机器人意外碰撞提供重要的安全防护。
优选的，所述的机器人充电定位机构包括包括充电公头、充电母头和压缩弹簧，所述充电公头可操作地安装于机器人上；所述充电母头通过螺栓可操作地安装于支架上，所述支架固定于充电室，所述压缩弹簧套装于所述螺栓外，且位于所述充电母头与支架之间。
提供一种疫区病房用智能机器人系统，其特征在于：包括若干台疫区病房用智能机器人、多个病房终端和一个远程控制终端，所有疫区病房用智能机器人通过无线网络与远程控制终端通信连接，所有病房终端通过以太网网络与远程控制终端通信连接，所有疫区病房用智能机器人与每一个病房终端通过铺设在病房内的导航磁条相连接；
所述导航磁条上等距离铺设有若干个RFID电子标签，所有RFID电子标签与RFID模块射频通信连接，所述RFID电子标签上存储有当前位置的地址坐标编码；
所述磁导航模块采用磁导航传感器，所述磁导航传感器包括多个微型磁场检测传感器，所述微型磁场检测传感器与主控单元电连接，所述磁导航模块的数量为2个，分别设置在机器人的前端面底部中间位置和后端面底部中间位置，所述RFID模块的数量为2个，其中一个设置在前端面磁导航模块的后部，另一个设置在后端面磁导航模块的前部；；
所述病房终端上设有终端交互软件系统，所述远程控制终端上设有远程控制终端交互软件系统，远程控制终端交互软件系统中设有指示所有疫区病房用智能机器人行驶路径的实时路线图，所述实时路线图上标注有与RFID电子标签一一对应的路标点，所述路标点能够根据疫区病房用智能机器人的行驶路径实时显示红色或绿色；
所有疫区病房用智能机器人的机器人上设有随车的第一启动/停止按钮，所述病房终端上设有控制所有疫区病房用智能机器人的第二启动/停止按钮，所述远程控制终端交互软件系统上设有控制所有疫区病房用智能机器人的第三启动/停止按钮，所述第一启动/停止按钮、第二启动/停止按钮和第三启动/停止按钮之间采用联动控制，其中，任意一个启动/停止按钮均可控制疫区病房用智能机器人的启动与停止，并且通过控制疫区病房用智能机器人的启动与停止与否来判断疫区病房用智能机器人的忙/空闲状态；
远程控制终端根据调度指令发出控制指令给当前处于空闲状态的疫区病房用智能机器人，疫区病房用智能机器人接收到来自远程控制终端的控制指令后，自动驶向发出调度指令的病房终端运输药品；疫区病房用智能机器人在自动运行过程中，主控单元通过无线网络实时将至少包括车速、载重及位置的疫区病房用智能机器人车辆信息传输给远程控制终端，以实现远程控制终端对疫区病房用智能机器人的在线调度与管理功能。
优选的，所述远程控制终端包含至少一台服务器、至少一台监控主机和相应的警报装置；其中，所述监控主机具有视频远程控制终端所有的监视、控制和管理功能；所述的服务器存储时间信息、照片和视频文件，供快速检索；警报装置为系统软硬件异常警报装置或/和监测警报装置。
本发明有益效果：
本发明结构设计科学合理，切实结合医院药品配送的安全性、多样性，通过隔离柜的分层设计、隔离层的独立控制，在安全送达各个病区的同时，减少劳动力成本和运行成本。减轻了医务人员的工作强度，有效的对确诊患者做到了隔离，避免了人与人之间的接触。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的功能示意图；
图中：1.感应器；2.运输主机；3.运输箱；4.运输箱；5.驱动脚轮；6壳体。
具体实施方式
实施例1：
结合说明书附图1-图2，本实施例所述的一种疫区病房用智能机器人，包括配合使用的感应器1和运输主机2；
所述的感应器1包括壳体，壳体内设置摄像头识别模块、定位器和主控单元，主控单元连接无线接收模块，摄像头识别模块连接主控单元，所述感应器1安装在运输主机2上方，所述运输主机2包括若干层运输箱3，所述每层运输箱3上设有密码锁4，所述密码锁连接主控单元，每层运输箱3内设有称重传感器，所述称重传感器与主控单元电连接；
所述运输主机2最下层设有驱动脚轮5及为机器人供电的供电电源，行走机构和转向机构均与驱动脚轮5相连接，行走机构上设有驱动电机和行驶控制模块，驱动电机和行驶控制模块电连接，转向机构上设有伺服电机和转向控制模块，伺服电机和转向控制模块电连接，行驶控制模块、转向控制模块、磁导航模块、RFID模块和无线通信模块均与主控单元电连接。
所述的运输主机2侧面设有壳体6，壳体6从下到上依次设置进风腔、滤网、风机、除臭模块、出风腔，对应进风腔和出风腔在壳体6上分别设置进风口和出风口。
所述机器人底部还设有惯性测量单元，所述惯性测量单元的输出端连接所述数据采集单元的输入端，所述数据采集单元的输出端连接所述主控单元的输入端，所述RFID模块的输出端连接所述主控单元的输入端；主控单元的输出端分别与行驶控制模块和转向控制模块输入端连接，所述行驶控制模块输出端连接所述驱动电机的输入端，驱动电机输出轴传动连接行走轮，所述转向控制模块输出端连接所述伺服电机的输入端，伺服电机输出轴传动连接转向轮。
所述惯性测量单元包括三个单轴的加速度计以及三个单轴的陀螺仪，所述加速度计用于检测机体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号；所述陀螺仪用于检测机体相对于导航坐标系的角速度信号，测量机体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出机体的姿态，精确的推算出机体运动轨迹。
所述供电电源包括输入电源，输入电源与电源处理模块连接，电源处理模块分八路电源输出，其中包括两路12V输出和六路24V输出；12V输出中的一路为无线通信模块和交换机供电，另一路为摄像头识别模块供电；所述六路24V输出则分别与风机、防撞装置、云台、行走机构、转向机构和充电定位机构供电。
摄像头识别模块包括以下单元：信息采集摄像头、外音拾取模块、环境信息采集模块；所述信息采集摄像头包括红外热像仪和可见光摄像机，所述可见光摄像机、红外热像仪分别或组合安装在相应的云台上；所述外音拾取模块为拾音器；所述温/湿度信息采集单元为温湿度传感器；
所述无线通信模块为基于802.11N的无线网桥；所述的下位机采用嵌入式工业控制计算机，内建嵌入式Linux操作系统。
所述防撞装置包括超声波检测模块、回弹式检测模块，所述超声波检测模块包括设置在运输主机2前端的的超声传感器探头，以及与超声传感器探头连接的超声信号处理板卡，它将检测到的距离信息传给工业控制计算机，所述超声传感器探头有四个，并列安装在运输主机2 前端的，用于检测机器人行进方向的障碍物、防止自动运行时的意外碰撞；所述回弹式检测模块为可回弹的压力板，固定在机器人的边沿位置上，实现安全保护，当机器人移动撞击到障碍物时，回弹式检测模块就会传送信号给主控单元以停止机器人移动，为机器人意外碰撞提供重要的安全防护。
所述的机器人充电设施包括充电室和充电定位机构，所述充电室采用通道式小屋，充电室对开两个门，安装自动门禁，机器人可以通过无线通信模块，控制自动门禁的开合；充电室铺设有机器人导航定位设施，便于机器人自动充电定位。
一种疫区病房用智能机器人系统，包括若干台疫区病房用智能机器人、多个病房终端和一个远程控制终端，所有疫区病房用智能机器人通过无线网络与远程控制终端通信连接，所有病房终端通过以太网网络与远程控制终端通信连接，所有疫区病房用智能机器人与每一个病房终端通过铺设在病房内的导航磁条相连接；
所述导航磁条上等距离铺设有若干个RFID电子标签，所有RFID电子标签与RFID模块射频通信连接，所述RFID电子标签上存储有当前位置的地址坐标编码；
所述磁导航模块采用磁导航传感器，所述磁导航传感器包括多个微型磁场检测传感器，所述微型磁场检测传感器与主控单元电连接，所述磁导航模块的数量为2个，分别设置在机器人的前端面底部中间位置和后端面底部中间位置，所述RFID模块的数量为2个，其中一个设置在前端面磁导航模块的后部，另一个设置在后端面磁导航模块的前部；；
所述病房终端上设有终端交互软件系统，所述远程控制终端上设有远程控制终端交互软件系统，远程控制终端交互软件系统中设有指示所有疫区病房用智能机器人行驶路径的实时路线图，所述实时路线图上标注有与RFID电子标签一一对应的路标点，所述路标点能够根据疫区病房用智能机器人的行驶路径实时显示红色或绿色；
所有疫区病房用智能机器人的机器人上设有随车的第一启动/停止按钮，所述病房终端上设有控制所有疫区病房用智能机器人的第二启动/停止按钮，所述远程控制终端交互软件系统上设有控制所有疫区病房用智能机器人的第三启动/停止按钮，所述第一启动/停止按钮、第二启动/停止按钮和第三启动/停止按钮之间采用联动控制，其中，任意一个启动/停止按钮均可控制疫区病房用智能机器人的启动与停止，并且通过控制疫区病房用智能机器人的启动与停止与否来判断疫区病房用智能机器人的忙/空闲状态；
远程控制终端根据调度指令发出控制指令给当前处于空闲状态的疫区病房用智能机器人，疫区病房用智能机器人接收到来自远程控制终端的控制指令后，自动驶向发出调度指令的病房终端运输药品；疫区病房用智能机器人在自动运行过程中，主控单元通过无线网络实时将至少包括车速、载重及位置的疫区病房用智能机器人车辆信息传输给远程控制终端，以实现远程控制终端对疫区病房用智能机器人的在线调度与管理功能。
所述远程控制终端包含至少一台服务器、至少一台监控主机和相应的警报装置；其中，所述监控主机具有视频远程控制终端所有的监视、控制和管理功能；所述的服务器存储时间信息、照片和视频文件，供快速检索；警报装置为系统软硬件异常警报装置或/和监测警报装置。
工作步骤如下：
在取药点将待配送的药品放入对应的运输箱3，将各个运输箱3对应的病区信息输入到主控单元；主控单元将信息发送至远程控制终端，远程控制终端通过检索病区信息，获取病区所在地图上的RFID电子标签中信息，从而规划处到达病区的路径，控制机器人沿导航磁条行进至目的地。
机器人到达目的病房后，使用者在病房终端中获取对应密码，通过输入密码获取相应药品及用品，使用者在操作过程中，摄像头识别模块对使用者进行测温及视频录制，可供远程控制终端的医生查看。
当称重传感器测得箱子中质量减轻时，主控单元向远程控制反馈信息并离开病房前往下一个病房进行药物配送，完成所有病区的配送后，机器人按照预设路径返回至取药点或返回至充电点进行充电。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (10)

1.一种疫区病房用智能机器人，其特征在于：包括配合使用的感应器(1)和运输主机(2)；
所述的感应器(1)包括壳体，壳体内设置摄像头识别模块、定位器和主控单元，主控单元连接无线接收模块，摄像头识别模块连接主控单元，所述感应器(1)安装在运输主机(2)上方，所述运输主机(2)包括若干层运输箱(3)，所述每层运输箱(3)上设有密码锁(4)，所述密码锁(4)连接主控单元，每层运输箱(3)内设有称重传感器，所述称重传感器与主控单元电连接；
所述运输主机(2)最下层设有驱动脚轮(5)及为机器人供电的供电电源，行走机构和转向机构均与驱动脚轮(5)相连接，行走机构上设有驱动电机和行驶控制模块，驱动电机和行驶控制模块电连接，转向机构上设有伺服电机和转向控制模块，伺服电机和转向控制模块电连接，行驶控制模块、转向控制模块、磁导航模块、RFID模块均与主控单元电连接。
2.根据权利要求1所述的一种疫区病房用智能机器人，其特征在于：所述的运输主机(2)侧面设有壳体(6)，壳体(6)从下到上依次设置进风腔、滤网、风机、除臭模块、出风腔，对应进风腔和出风腔在壳体(6)上分别设置进风口和出风口。
3.根据权利要求1所述的一种疫区病房用智能机器人，其特征在于：所述机器人底部还设有惯性测量单元，所述惯性测量单元的输出端连接数据采集单元的输入端，所述数据采集单元的输出端连接所述主控单元的输入端，所述RFID模块的输出端连接所述主控单元的输入端；主控单元的输出端分别与行驶控制模块和转向控制模块输入端连接，所述行驶控制模块输出端连接所述驱动电机的输入端，驱动电机输出轴传动连接行走轮，所述转向控制模块输出端连接所述伺服电机的输入端，伺服电机输出轴传动连接转向轮。
4.根据权利要求1所述的一种疫区病房用智能机器人，其特征在于：所述惯性测量单元包括三个单轴的加速度计以及三个单轴的陀螺仪，所述加速度计用于检测机器人在系统坐标系统独立三轴的加速度信号；所述陀螺仪用于检测机器人相对于导航坐标系的角速度信号，测量机器人在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出机器人的姿态，精确的推算出机体运动轨迹。
5.根据权利要求1所述的一种疫区病房用智能机器人，其特征在于，所述供电电源包括输入电源，输入电源与电源处理模块连接，电源处理模块分八路电源输出，其中包括两路12V输出和六路24V输出；12V输出中的一路为无线通信模块供电，另一路为摄像头识别模块供电；所述六路24V输出则分别与风机、防撞装置、云台、行走机构、转向机构和充电定位机构供电。
6.根据权利要求1所述的一种疫区病房用智能机器人，其特征在于，摄像头识别模块包括以下单元：信息采集摄像头、外音拾取模块、环境信息采集模块；所述信息采集摄像头包括红外热像仪和可见光摄像机，所述可见光摄像机、红外热像仪分别或组合安装在相应的云台上；所述外音拾取模块为拾音器；所述温/湿度信息采集单元为温湿度传感器；
所述无线通信模块为基于802.11N的无线网桥；所述的下位机采用嵌入式工业控制计算机，内建嵌入式Linux操作系统。
7.如权利要求1所述的一种基于疫区病房用智能机器人，其特征是，所述防撞装置包括超声波检测模块、回弹式检测模块，所述超声波检测模块包括设置在运输主机(2)前端的的超声传感器探头，以及与超声传感器探头连接的超声信号处理板卡，它将检测到的距离信息传给工业控制计算机，所述超声传感器探头有四个，并列安装在运输主机(2)前端，用于检测机器人行进方向的障碍物、防止自动运行时的意外碰撞；所述回弹式检测模块为可回弹的压力板，固定在运输主机(2)的边沿位置上，实现安全保护，当机器人移动撞击到障碍物时，回弹式检测模块就会传送信号给主控单元以停止机器人移动。
8.如权利要求1所述的一种基于疫区病房用智能机器人，其特征是，所述的机器人充电定位机构包括包括充电公头、充电母头和压缩弹簧，所述充电公头可操作地安装于机器人上；所述充电母头通过螺栓可操作地安装于支架上，所述支架固定于充电室，所述压缩弹簧套装于所述螺栓外，且位于所述充电母头与支架之间。
9.一种疫区病房用智能机器人系统，其特征在于：包括若干台疫区病房用智能机器人、多个病房终端和一个远程控制终端，所有疫区病房用智能机器人通过无线网络与远程控制终端通信连接，所有病房终端通过以太网网络与远程控制终端通信连接，所有疫区病房用智能机器人与每一个病房终端通过铺设在病房内的导航磁条相连接；
所述导航磁条上等距离铺设有若干个RFID电子标签，所有RFID电子标签与RFID模块射频通信连接，所述RFID电子标签上存储有当前位置的地址坐标编码；
所述磁导航模块采用磁导航传感器，所述磁导航传感器包括多个微型磁场检测传感器，所述微型磁场检测传感器与主控单元电连接，所述磁导航模块的数量为2个，分别设置在机器人的前端面底部中间位置和后端面底部中间位置，所述RFID模块的数量为2个，其中一个设置在前端面磁导航模块的后部，另一个设置在后端面磁导航模块的前部；
所述病房终端上设有终端交互软件系统，所述远程控制终端上设有远程控制终端交互软件系统，远程控制终端交互软件系统中设有指示所有机器人行驶路径的实时路线图，所述实时路线图上标注有与RFID电子标签一一对应的路标点，所述路标点能够根据机器人的行驶路径实时显示；
所有机器人上设有随车的第一启动/停止按钮，所述病房终端上设有控制所有疫区病房用智能机器人的第二启动/停止按钮，所述远程控制终端交互软件系统上设有控制所有机器人的第三启动/停止按钮，所述第一启动/停止按钮、第二启动/停止按钮和第三启动/停止按钮之间采用联动控制，其中，任意一个启动/停止按钮均可控制疫区病房用智能机器人的启动与停止；
远程控制终端根据调度指令发出控制指令给当前处于空闲状态的机器人，机器人接收到来自远程控制终端的控制指令后，自动驶向发出调度指令的病房终端运输药品；机器人在自动运行过程中，主控单元通过无线网络实时将至少包括车速、载重及位置的机器人信息传输给远程控制终端，以实现远程控制终端对机器人的在线调度与管理功能。
10.如权利要求1所述的一种基于疫区病房用智能机器人系统，其特征是，所述远程控制终端包含至少一台服务器、至少一台监控主机和相应的警报装置；其中，所述监控主机具有视频远程控制终端所有的监视、控制和管理功能；所述的服务器存储时间信息、照片和视频文件，供快速检索；警报装置为系统软硬件异常警报装置或/和监测警报装置。
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