CN113739850B - 一种基于数据自动处理的巡检采样机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数据自动处理的巡检采样机器人，所述巡检采样机器人整体采用巡检采样系统，所述巡检采样系统包括巡检导航模块、布点采样模块和区域分析模块，所述巡检导航模块用于对机器人进行移动导航，所述布点采样模块用于布点放置采样装置对周围环境进行采样，所述区域分析模块用于分析采样过程和采样结果，所述巡检导航模块包括移动存储模块、路径导航模块和伸缩步进模块，所述布点采样模块包括分离整位模块、扫描模块和绘图模块，所述区域分析模块包括数据传输模块和提醒模块，所述路径导航模块与数据传输模块电连接，所述伸缩步进模块与分离整位模块电连接；本发明，具有对医疗室各区域分布采样的特点。
Description
技术领域
本发明涉及巡检采样技术领域，具体为一种基于数据自动处理的巡检采样机器人。
背景技术
随着经济的现代化发展和人民生活水平的日益提高，以及通信技术迅速发展，医疗室的高洁净要求逐渐得以解决，在当前社会，超声波和蓝光对环境和器械进行检测很受欢迎，但是超声波在空气传播的过程中极容易散失，因此超声波检测仪器需要手动控制，检测近距离的医疗器械和医疗环境，浪费了大量的人力，在面对庞大的医疗室并不能实现持续的，长时间的超声波检测，这就导致医疗环境排查不及时，检测不充分的问题，会留下大量的医疗隐患，大大降低了医疗工作的整体效率。因此，设计可以对医疗室各处巡检采样的一种基于数据自动处理的巡检采样机器人是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据自动处理的巡检采样机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于数据自动处理的巡检采样机器人，所述巡检采样机器人整体采用巡检采样系统，所述巡检采样系统包括巡检导航模块、布点采样模块和区域分析模块，所述巡检导航模块用于对机器人进行移动导航，所述布点采样模块用于布点放置采样装置对周围环境进行采样，所述区域分析模块用于分析采样过程和采样结果。
根据上述技术方案，所述巡检导航模块包括移动存储模块、路径导航模块和伸缩步进模块，所述布点采样模块包括分离整位模块、扫描模块和绘图模块，所述区域分析模块包括数据传输模块和提醒模块，所述路径导航模块与数据传输模块电连接，所述伸缩步进模块与分离整位模块电连接；
所述移动存储模块用于巡检移动和存放扫描模块，所述路径导航模块用于对移动存储模块进行导航移动，所述伸缩步进模块用于对扫描模块进行移动，所述分离整位模块用于放置扫描模块，所述扫描模块用于通过超声加蓝光自动扫描医疗室结构，所述绘图模块用于对扫描结果进行绘制，所述数据传输模块用于将绘图结果上传至区域分析模块，所述提醒模块用于向工作人员发出提醒。
根据上述技术方案，所述巡检采样系统的具体工作过程包括以下步骤：
S1、移动存储模块在医疗室中启动工作，扫描模块存放于移动存储模块中，路径导航模块对移动存储模块进行路径导航；
S2、当移动存储模块到达定位点后，伸缩步进模块抓取扫描模块，分离整位模块确定扫描模块的放置位置并将扫描模块与伸缩步进模块分离；
S3、扫描模块通过超声加蓝光方式对半径为K的医疗室区域自动扫描医疗室结构，绘图模块对扫描结果进行绘制；
S4、区域分析模块分析绘图模块的绘制结果，判断医疗室内是否存在仪器故障和大颗粒尘埃物种；
S5、在绘图模块的绘图过程中，移动存储模块根据路径导航模块的指示前往下一区域放置扫描模块，以此往复。
根据上述技术方案，所述路径导航模块包括定位模块和路径规划模块，所述定位模块用于对医疗室建立直角坐标系，所述路径规划模块用于设置移动存储模块自动驾驶导航路径。
根据上述技术方案，上述步骤S2的具体工作过程包括以下步骤：
S2-1、定位模块对医疗室建立直角坐标系，路径规划模块确定扫描模块的放置坐标(Xi,Yi)，i＝1,2,3,......,n；
S2-2、移动存储模块到达路径导航模块指示位置后，伸缩步进模块抓取移动存储模块内的扫描模块；
S2-3、分离整位模块确定扫描模块的放置位置(Xi,Yi)，确定后扫描模块与伸缩步进模块分离，扫描模块开启对医疗室环境的扫描工作。
根据上述技术方案，所述扫描模块包括超声单元和蓝光单元，所述超声单元用于测量医疗器械的结构，所述蓝光单元用于测量环境中尘埃情况，上述步骤S3中扫描模块的具体工作过程包括以下步骤：
S3-1、扫描模块通过超声加蓝光方式对以(Xi,Yi)为圆心半径为K的医疗室区域自动扫描医疗室结构；
S3-2、绘图模块对扫描结果进行绘制，数据传输模块向区域分析模块传输绘制结果；
步骤S4包括：区域分析模块检测是否存在大颗粒灰尘或医疗器械存在故障，若存在提醒模块向工作人员发出医疗维护提醒。
根据上述技术方案，所述绘图模块的绘制过程以运算速度为V由外向内绘制，即具有从半径R处向圆心方向绘制医疗室结构的特点，坐标为(X,Y)的绘图模块的剩余绘图区域半径随绘图工作时间t增加不断减少。
根据上述技术方案，所述区域分析模块的分析区域不与其他区域分析模块的分析区域产生重合，路径规划模块对扫描模块的放置坐标(X,Y)需满足以下条件：
其中Xm和Ym分别为直角坐标系中横轴和纵轴的极限，K为扫描模块的扫描半径，ki为绘图模块的剩余绘图区域，具体为ki＝K-V×ti，其中ti为坐标为(Xi,Yi)的绘图模块的工作时间。
根据上述技术方案，所述提醒模块包括回收单元，所述回收单元用于对扫描模块进行回收，当绘图模块工作结束后，即时，回收单元判断该扫描模块工作结束，提醒单元通过数据传输模块向路径规划模块发出回收请求，移动存储模块将扫描模块放回，回收单元清空扫描模块数据，移动存储模块将清空后的扫描模块重新放置下一需要工作的区域，以此往复。
所述伸缩步进模块的伸展范围为1.2m～1.5m，扫描模块的环境范围K不超过1.5m。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的扫描范围充分分布于医疗室各处，克服了超声波传播范围短的缺点，利用巡检采样系统可以长时间无死角的检测医疗环境，使医疗室的污染，故障得以及时处理。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的系统模块示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的坐标计算示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种基于数据自动处理的巡检采样机器人，巡检采样机器人整体采用巡检采样系统，巡检采样系统包括巡检导航模块、布点采样模块和区域分析模块，巡检导航模块用于对机器人进行移动导航，布点采样模块用于布点放置采样装置对周围环境进行采样，区域分析模块用于分析采样过程和采样结果；
巡检导航模块包括移动存储模块、路径导航模块和伸缩步进模块，布点采样模块包括分离整位模块、扫描模块和绘图模块，区域分析模块包括数据传输模块和提醒模块，路径导航模块与数据传输模块电连接，伸缩步进模块与分离整位模块电连接；
移动存储模块用于巡检移动和存放扫描模块，路径导航模块用于对移动存储模块进行导航移动，伸缩步进模块用于对扫描模块进行移动，分离整位模块用于放置扫描模块，扫描模块用于通过超声加蓝光自动扫描医疗室结构，绘图模块用于对扫描结果进行绘制，数据传输模块用于将绘图结果上传至区域分析模块，提醒模块用于向工作人员发出提醒；
巡检采样系统的具体工作过程包括以下步骤：
S1、移动存储模块在医疗室中启动工作，扫描模块存放于移动存储模块中，路径导航模块对移动存储模块进行路径导航，智能化分析移动存储模块所要前往的区域；
S2、当移动存储模块到达定位点后，伸缩步进模块抓取扫描模块，分离整位模块确定扫描模块的放置位置并将扫描模块与伸缩步进模块分离，将扫描模块分布于医疗室各处，该分布方式克服了超声波传播距离短的缺点，充分发挥了超声波检测效果好的优势；
S3、扫描模块通过超声加蓝光方式对半径为K的医疗室区域自动扫描医疗室结构，绘图模块对扫描结果进行绘制，有外层至内层绘制医疗室区域结构，和整区域扫描相比该系统所需计算速度更小，数据存储空间更小的优势，从而使得数据传输通信速度更快；
S4、区域分析模块分析绘图模块的绘制结果，判断医疗室内是否存在仪器故障和大颗粒尘埃物种，使医疗室的污染，故障得以及时处理，解决了潜在的医疗隐患；
S5、在绘图模块的绘图过程中，移动存储模块根据路径导航模块的指示前往下一区域放置扫描模块，以此往复，实现对医疗室全方位的扫描；
路径导航模块包括定位模块和路径规划模块，定位模块用于对医疗室建立直角坐标系，路径规划模块用于设置移动存储模块自动驾驶导航路径；
上述步骤S2的具体工作过程包括以下步骤：
S2-1、定位模块对医疗室建立直角坐标系，路径规划模块确定扫描模块的放置坐标(Xi,Yi)，i＝1,2,3,......,n；
S2-2、移动存储模块到达路径导航模块指示位置后，伸缩步进模块抓取移动存储模块内的扫描模块；
S2-3、分离整位模块确定扫描模块的放置位置(Xi,Yi)，确定后扫描模块与伸缩步进模块分离，扫描模块开启对医疗室环境的扫描工作，将扫描模块分布于医疗室各处，该分布方式克服了超声波传播距离短的缺点，充分发挥了超声波检测效果好的优势；
扫描模块包括超声单元和蓝光单元，超声单元用于测量医疗器械的结构，蓝光单元用于测量环境中尘埃情况，上述步骤S3中扫描模块的具体工作过程包括以下步骤：
S3-1、扫描模块通过超声加蓝光方式对以(Xi,Yi)为圆心半径为K的医疗室区域自动扫描医疗室结构；
S3-2、绘图模块对扫描结果进行绘制，数据传输模块向区域分析模块传输绘制结果；
步骤S4包括：区域分析模块检测是否存在大颗粒灰尘或医疗器械存在故障，若存在提醒模块向工作人员发出医疗维护提醒；
绘图模块的绘制过程以运算速度为V由外向内绘制，即具有从半径R处向圆心方向绘制医疗室结构的特点，坐标为(X,Y)的绘图模块的剩余绘图区域半径随绘图工作时间t增加不断减少，和整区域扫描相比该系统所需计算速度更小，数据存储空间更小的优势，从而使得数据传输通信速度更快；
区域分析模块的分析区域不与其他区域分析模块的分析区域产生重合，路径规划模块对扫描模块的放置坐标(X,Y)需满足以下条件：
其中Xm和Ym分别为直角坐标系中横轴和纵轴的极限，K为扫描模块的扫描半径，ki为绘图模块的剩余绘图区域，具体为ki＝K-V×ti，其中ti为坐标为(Xi,Yi)的绘图模块的工作时间，精确计算分析范围，使得在同样的时间采样最多的面积，从而实现高效性工作；
提醒模块包括回收单元，回收单元用于对扫描模块进行回收，当绘图模块工作结束后，即时，回收单元判断该扫描模块工作结束，提醒单元通过数据传输模块向路径规划模块发出回收请求，移动存储模块将扫描模块放回，回收单元清空扫描模块数据，移动存储模块将清空后的扫描模块重新放置下一需要工作的区域，以此往复；
伸缩步进模块的伸展范围为1.2m～1.5m，扫描模块的环境范围K不超过1.5m。
实施例：移动存储模块在医疗室中启动工作，当移动存储模块到达初始定位点(0,0)后，伸缩步进模块抓取扫描模块，分离整位模块确定扫描模块的放置位置并将扫描模块与伸缩步进模块分离，扫描模块通过超声加蓝光方式对半径为K＝1.5m的医疗室区域自动扫描医疗室结构，绘图模块对扫描结果进行绘制，绘制速度V＝0.1m/min，区域分析模块分析绘图模块的绘制结果，判断医疗室内是否存在仪器故障和大颗粒尘埃物种，t＝5min后扫描模块一的剩余分析半径为k＝1m，移动存储模块根据路径导航模块指示，前往坐标为(1,0)处放置扫描模块，使的新的绘图模块不与扫描模块一绘图重合，并按此规律将所有扫描模块分布放置于医疗室进行环境采样，t＝15min后回收单元，回收单元判断该扫描模块工作结束，提醒单元通过数据传输模块向路径规划模块发出回收请求，移动存储模块将扫描模块放回，回收单元清空扫描模块数据，移动存储模块将清空后的扫描模块重新放置下一需要工作的区域，以此往复。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，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 (3)
1.一种基于数据自动处理的巡检采样机器人，其特征在于：所述巡检采样机器人整体采用巡检采样系统，所述巡检采样系统包括巡检导航模块、布点采样模块和区域分析模块，所述巡检导航模块用于对机器人进行移动导航，所述布点采样模块用于布点放置采样装置对周围环境进行采样，所述区域分析模块用于分析采样过程和采样结果；
所述巡检导航模块包括移动存储模块、路径导航模块和伸缩步进模块，所述布点采样模块包括分离整位模块、扫描模块和绘图模块，所述区域分析模块包括数据传输模块和提醒模块，所述路径导航模块与数据传输模块电连接，所述伸缩步进模块与分离整位模块电连接；
所述移动存储模块用于巡检移动和存放扫描模块，所述路径导航模块用于对移动存储模块进行导航移动，所述伸缩步进模块用于对扫描模块进行移动，所述分离整位模块用于放置扫描模块，所述扫描模块用于通过超声加蓝光自动扫描医疗室结构，所述绘图模块用于对扫描结果进行绘制，所述数据传输模块用于将绘图结果上传至区域分析模块，所述提醒模块用于向工作人员发出提醒；
所述巡检采样系统的具体工作过程包括以下步骤：
S1、移动存储模块在医疗室中启动工作，扫描模块存放于移动存储模块中，路径导航模块对移动存储模块进行路径导航；
S2、当移动存储模块到达定位点后，伸缩步进模块抓取扫描模块，分离整位模块确定扫描模块的放置位置并将扫描模块与伸缩步进模块分离；
S3、扫描模块通过超声加蓝光方式对半径为K的医疗室区域自动扫描医疗室结构，绘图模块对扫描结果进行绘制；
S4、区域分析模块分析绘图模块的绘制结果，判断医疗室内是否存在仪器故障和大颗粒尘埃物种；
S5、在绘图模块的绘图过程中，移动存储模块根据路径导航模块的指示前往下一区域放置扫描模块，以此往复；
所述路径导航模块包括定位模块和路径规划模块，所述定位模块用于对医疗室建立直角坐标系，所述路径规划模块用于设置移动存储模块自动驾驶导航路径；
上述步骤S2的具体工作过程包括以下步骤：
S2-1、定位模块对医疗室建立直角坐标系，路径规划模块确定扫描模块的放置坐标(Xi,Yi)，i＝1,2,3,......,n；
S2-2、移动存储模块到达路径导航模块指示位置后，伸缩步进模块抓取移动存储模块内的扫描模块；
S2-3、分离整位模块确定扫描模块的放置位置(Xi,Yi)，确定后扫描模块与伸缩步进模块分离，扫描模块开启对医疗室环境的扫描工作；
所述扫描模块包括超声单元和蓝光单元，所述超声单元用于测量医疗器械的结构，所述蓝光单元用于测量环境中尘埃情况，上述步骤S3中扫描模块的具体工作过程包括以下步骤：
S3-1、扫描模块通过超声加蓝光方式对以(Xi,Yi)为圆心半径为K的医疗室区域自动扫描医疗室结构；
S3-2、绘图模块对扫描结果进行绘制，数据传输模块向区域分析模块传输绘制结果；
步骤S4包括：区域分析模块检测是否存在大颗粒灰尘或医疗器械存在故障，若存在提醒模块向工作人员发出医疗维护提醒；
所述绘图模块的绘制过程以运算速度为V由外向内绘制，即具有从半径R处向圆心方向绘制医疗室结构的特点，坐标为(X,Y)的绘图模块的剩余绘图区域半径随绘图工作时间t增加不断减少；
所述区域分析模块的分析区域不与其他区域分析模块的分析区域产生重合，路径规划模块对扫描模块的放置坐标(X,Y)需满足以下条件：
其中Xm和Ym分别为直角坐标系中横轴和纵轴的极限，K为扫描模块的扫描半径，ki为绘图模块的剩余绘图区域，具体为ki＝K-V×ti，其中ti为坐标为(Xi,Yi)的绘图模块的工作时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据自动处理的巡检采样机器人，其特征在于：所述提醒模块包括回收单元，所述回收单元用于对扫描模块进行回收，当绘图模块工作结束后，即时，回收单元判断该扫描模块工作结束，提醒单元通过数据传输模块向路径规划模块发出回收请求，移动存储模块将扫描模块放回，回收单元清空扫描模块数据，移动存储模块将清空后的扫描模块重新放置下一需要工作的区域，以此往复。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据自动处理的巡检采样机器人，其特征在于：所述伸缩步进模块的伸展范围为1.2m～1.5m，扫描模块的环境范围K不超过1.5m。
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