CN113183162A

CN113183162A - 一种智能护理机器人控制方法及系统

Info

Publication number: CN113183162A
Application number: CN202110464637.6A
Authority: CN
Inventors: 张洪鑫; 姜航航; 李猛
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2021-07-30

Abstract

本发明属于护理机器人技术领域，具体涉及一种智能护理机器人控制方法及系统，其中，该控制方法建立在智能护理机器人与其终端设备的通信连接后，智能护理机器人在接收到终端设备发出的信号指令，确定智能护理机器人需要进行的工作。该控制系统主要由任务层、决策层、感知层、行为层、控制层五个部分组成，任务层负责处理接收到的任务指令；决策层接收到任务信息后，明确护理要求；感知层负责处理编码器等机器人关节位置信息；行为层负责决策层传达的任务指令；控制层通过决策层和行为层的信息，将护理要求转化为机器人的运动学模型，确定任务动作。在实现高度集成化的同时，能够有效地降低智能护理机器人的成本。

Description

一种智能护理机器人控制方法及系统

技术领域

本发明属于护理机器人技术领域，具体涉及到一种智能护理机器人控制方法及系统。

背景技术

随着社会老龄化程度的加深以及残障人士数量的增加，如何减轻护理任务以及提高护理的服务质量成为当前医疗研究的热点问题。护理服务机器人从事日常生活中的服务工作，节省护理人力资源，有助于提供高质量的护理服务，而且在一定程度上提高了被护理人员的自我护理能力和适应能力。

联合国预测本世纪中期，中国将有5亿人口超过60岁，成为世界上失能老人最多的国家，并且数量仍在增长。而在老年持续增长的情况下，我国的医护人员数量存在着严重的不足，对护理机器人的需求非常高，而且要求护理机器人的功能不局限于诊断、治疗、康复、护理等方面，还要求护理机器人具备其他一些功能，如检测功能、移动功能、通信功能，具体的护理机器人内部置入智能化系统，能够通过搭载智能手机连接网络实现多功能，能够与手机进行同步，实现远程操控，精确高效地完成护理工作。然而，现有的护理人力资源昂贵、护理机器人功能单一，使得现有的护理机器人存在成本较高，功能性单一的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种成本低、功能多样的智能护理机器人，旨在解决现有的护理机器人大多只具备几种单一的功能，使得护理机器人变得更加多功能化、经济化。

本发明是这样实现的，一种智能护理机器人控制方法包括：

所述智能护理机器人在接收所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令后，建立所述智能护理机器人与终端设备的通信连接；

所述智能护理机器人在接收到所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令后，所述智能护理机器人通过任务层、决策层、感知层、行为层、控制层确定当前的工作；

所述智能护理机器人在接收到所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令后，所述智能机器人确定当前的工作的步骤包括：

所述任务层对所述终端设备发送的信号首先进行任务接收，接着任务分析与分解，实现任务规划，完成任务调度；

所述感知层完成编码器信息处理、IMU信息处理、力传感信息处理、视觉信息处理、激光雷达信息处理，并将信息传输到所述决策层与所述行为层；

所述决策层对所述感知层传输的信息进行信息融合，通过SLAM完成定位与导航，实现具体的护理要求；

所述行为层根据所述感知层处理的信息，判断出具体的行为动作：若为沟通模式，所述智能护理机器人能够与使用者聊天、唱歌或者讲故事；若为护理模式，所述智能护理机器人能够为使用者进行按摩、翻身、拍打，并协助使用者就餐、饮水和起居；若为家务模式，所述智能护理机器人能够为使用者清洁卫生，打扫房间；若为电量检测模式，当检测到所述智能护理机器人的电量不足时，自动对所述智能护理机器人进行充电；若为安全模式，所述智能护理机器人会发出安全警报；

所述控制层通过行为仲裁与命令合成，根据智能护理机器人运动学模型，完成智能护理机器人的具体护理服务要求。

进一步地，所述建立智能护理机器人与终端设备的通信连接方法为：所述智能护理机器人通过蓝牙、WIFI、RFID或者NFC与所述终端设备建立通信连接。

进一步地，所述终端设备为智能手机、PC机或者智能移动终端。

进一步地，所述感知层采用IMU、视觉传感器、力觉传感器、姿态传感器和激光雷达多种传感器融合。

进一步地，所述决策层通过所述的SLAM激光雷达进行地图构建及目标定位，完成所述智能护理机器人的路径规划。

进一步地，所述控制层采用速度位置伺服控制所述的智能护理机器人运动。

相应地，本发明还提供了一种智能护理机器人控制系统，包括智能护理机器人和与所述智能护理机器人通信连接的终端设备，其特征在于，所述智能护理机器人与所述终端设备建立通信连接，并在建立连接之后，所述智能护理机器人接收所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令，并在接收到所述启动指令之后，所述智能护理机器人通过任务层处理接收到的任务指令，将复杂任务分解为多个简单的任务，通过分析确定机器人动作顺序，最后将任务信息传递给决策层；决策层接收到任务信息后，明确护理要求，自动规划机器人的轨迹路线，并通过感知层传递的各个模块信息，共同规划出任务动作以及任务路线；感知层负责处理编码器等机器人关节位置信息，IMU测量的物体姿态角，以及视觉，力觉等信息融合传递给决策层与行为层；行为层负责决策层传达的任务指令，包括所述智能护理机器人自动避障，与使用者的信息沟通，护理动作，完成家务，自动充电以及检测使用者身体是否出现不良反应的报警系统；控制层通过决策层和行为层的信息，将护理要求转化为机器人的运动学模型，确定任务动作，并完成工作任务。

进一步地，所述使用者为老龄人或残障人士。

进一步地，所述控制系统的终端设备为智能手机、PC机等智能移动终端。所述机器人归属于分布式的系统，只要是处于同一局域网内的设备，就可以进行通信交互，调配资源。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明公开的智能护理机器人控制方法及系统，功能强大，灵活性高，成本较低，能够通过视觉传感器、激光雷达感知周围环境，通过SLAM技术地图构建与定位，规划好运动路径，躲避障碍物；通过智能护理机器人与终端设备建立的通信连接，能够实现无线数据的收发，既可以实现智能护理机器人的自主运动，又能进行人工远程操控；实现了智能护理机器人的高度集成化，集多种功能与一体，高效的完成护理工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，再不服出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实例提供的智能护理机器人控制方法流程示意图。

图2是本发明第一实例提供的智能护理机器人控制系统的硬件系统示意图

图3是本发明第一实例提供的智能护理机器人控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施提供的一种智能护理机器人控制方法流程示意图，该智能护理机器人控制方法包括如下步骤：

智能护理机器人在接收到终端设备发送的信号启动智能护理机器人的启动指令后，智能护理机器人通过任务层、决策层、感知层、行为层、控制层确定当前的工作；

智能护理机器人在接收到终端设备发送的信号启动智能护理机器人的启动指令后，智能机器人确定当前的工作的步骤包括：

任务层对终端设备发送的信号首先进行任务接收，接着任务分析与分解，实现任务规划，完成任务调度；

感知层完成编码器信息处理、IMU信息处理、力传感信息处理、视觉信息处理、激光雷达信息处理，并将信息传输到决策层与行为层；

决策层对感知层传输的信息进行信息融合，通过SLAM完成定位与导航，实现具体的护理要求；

行为层根据感知层处理的信息，判断出具体的行为动作：若为沟通模式，智能护理机器人能够与使用者聊天、唱歌或者讲故事；若为护理模式，智能护理机器人能够为使用者进行按摩、翻身、拍打或者换衣服；若为家务模式，智能护理机器人能够为使用者清洁卫生间，打扫房间；若为电量检测模式，当检测到智能护理机器人的电量不足时，自动对智能护理机器人进行充电；若为安全模式，智能护理机器人会发出安全警报；

控制层通过行为仲裁与命令合成，根据智能护理机器人运动学模型，完成智能护理机器人的具体护理服务要求。

需要说明的是，本发明的实施例中的终端设备可以是智能手机、PC机、PDA等具备触摸屏的移动终端，还可以是其他具备触摸屏的移动互联网设备，本发明实施例不作限定。

需要说明的是，本发明的实施例中的终端设备可以有下列人员使用：老龄人、残障人士、使用者家属、医疗机构及其相关机构。

作为一种可选的实施方式，所述建立智能护理机器人与终端设备的通信连接为：所述智能护理机器人通过蓝牙、WIFI、RFID或者NFC与所述终端设备建立通信连接。

作为一种可选的实施方式，所述终端设备为智能手机、PC机等智能移动终端。所述机器人归属于分布式的系统，只要是处于同一局域网内的设备，就可以进行通信交互，调配资源。

如图2所示，作为一种可选的实施方式，所述感知层采用IMU、视觉传感器、力觉传感器、姿态传感器和激光雷达多种传感器融合。

作为一种可选的实施方式，所述决策层通过所述的SLAM激光雷达进行地图构建及目标定位，完成所述智能护理机器人的路径规划。

作为一种可选的实施方式，所述控制层采用速度位置伺服控制所述的智能护理机器人运动。

如图3所示，本发明实施提供的一种智能护理机器人控制系统，该智能护理机器人控制系统包括智能护理机器人和与所述智能护理机器人通信连接的终端设备，所述智能护理机器人与所述终端设备建立通信连接，并在建立连接之后，所述智能护理机器人接收所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令，并在接收到所述启动指令之后，所述智能护理机器人通过任务层处理接收到的任务指令，将复杂任务分解为多个简单的任务，通过分析确定机器人动作顺序，最后将任务信息传递给决策层；决策层接收到任务信息后，明确护理要求，自动规划机器人的轨迹路线，并通过感知层传递的各个模块信息，共同规划出任务动作以及任务路线；感知层负责处理编码器等机器人关节位置信息，IMU测量的物体姿态角，以及视觉，力觉等信息融合传递给决策层与行为层；行为层负责决策层传达的任务指令，包括所述智能护理机器人自动避障，与使用者的信息沟通，护理动作，完成家务，自动充电以及检测使用者身体是否出现不良反应的报警系统；控制层通过决策层和行为层的信息，将护理要求转化为机器人的运动学模型，确定任务动作，并完成工作任务。

优选地，所述使用者为老龄人或者残障人士。

优选地，所述终端设备为智能手机、PC机或者移动智能终端。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种智能护理机器人控制方法，其特征在于，包括：

所述智能护理机器人在接收所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令后，建立所述智能护理机器人与终端设备的通信连接。

所述智能护理机器人在接收到所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令后，所述智能护理机器人通过任务层、决策层、感知层、行为层、控制层判断并确定当前需要执行的工作。

所述智能护理机器人在接收到所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令后，所述智能机器人确定当前的工作的步骤包括：任务层对所述终端设备发送的信号首先进行任务接收，接着任务分析与分解，实现任务规划，完成任务调度；感知层完成编码器信息处理、IMU信息处理、力传感信息处理、视觉信息处理、激光雷达信息处理，并将信息传输到所述决策层与所述行为层；决策层对所述感知层传输的信息进行信息融合，通过SLAM激光雷达完成定位与导航，实现具体的护理要求；

2.根据权利要求1所述的一种智能护理机器人控制方法，其特征在于，所述建立智能护理机器人与终端设备的通信连接方法为：所述智能护理机器人通过蓝牙、WIFI、RFID或者NFC与所述终端设备建立通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能护理机器人控制方法，其特征在于，所述终端设备为智能手机、PC机等智能移动终端。

4.根据权利要求1所述的一种智能护理机器人控制方法，其特征在于，所述感知层采用IMU、视觉传感器、力觉传感器、姿态传感器和激光雷达多种传感器融合。

5.根据权利要求1所述的一种智能护理机器人控制方法，其特征在于，所述决策层通过所述的SLAM激光雷达进行地图构建及目标定位，完成所述智能护理机器人的路径规划。

6.根据权利要求1所述的一种智能护理机器人控制方法，其特征在于，所述控制层采用速度位置伺服控制控制所述的智能护理机器人运动。

7.一种智能护理机器人控制系统，包括智能护理机器人和与所述智能护理机器人通信连接的终端设备，其特征在于，所述智能护理机器人与所述终端设备建立通信连接，在建立连接之后，所述智能护理机器人接收所述终端设备发送的信号启动所述智能护理机器人的启动指令，在接收到所述启动指令之后，所述智能护理机器人通过任务层处理接收到的任务指令，将复杂任务分解为多个简单的任务，通过分析确定机器人动作顺序，最后将任务信息传递给决策层；决策层接收到任务信息后，明确护理要求，自动规划机器人的轨迹路线，并通过感知层传递的各个模块信息，共同规划出任务动作以及任务路线；感知层负责处理编码器等机器人关节位置信息，IMU测量的物体姿态角，以及视觉，力觉等信息融合传递给决策层与行为层；行为层负责决策层传达的任务指令，包括所述智能护理机器人自动避障，与使用者的信息沟通，护理动作，完成家务，自动充电以及检测使用者身体是否出现不良反应的报警系统；控制层通过决策层和行为层的信息，将护理要求转化为机器人的运动学模型，确定任务动作，并完成工作任务。

8.根据权利要求7所述的一种智能护理机器人控制系统，其特征在于，所述使用者为老龄人或残障人士。

9.根据权利要求7所述的一种智能护理机器人控制系统，其特征在于，所述终端设备为智能手机、PC机等智能移动终端。所述机器人归属于分布式的系统，只要是处于同一局域网内的设备，就可以进行通信交互，调配资源。