CN114571434A - 一种可变形多功能智能医疗辅助机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变形多功能智能医疗辅助机器人，属于机器人领域，本发明主要由轮履复合移动底盘、智能折叠式座椅、消杀功能模块、物品存放箱模块、器械运载模块、引导服务模块、系统控制模块和应用客户端等8大部分组成。其基本思想是通过改变机器人形态的方式实现一机多用的功能；既可运载物品、运载人员，又可实现讲解、引导和消杀等服务；节省大量的人力，同时也缓解医院工作人员的工作量；解决现阶段医疗机器人行动不便、服务范围局限、功能单一等问题；提高了机器人的利用效率和节约了使用成本。

Description

一种可变形多功能智能医疗辅助机器人

技术领域

本发明涉及医疗辅助机器人领域，尤其涉及一种可变形多功能智能医疗辅助机器人。

背景技术

随着我国人口寿命的增长和老龄化程度加剧，对我国医疗卫生服务和康养医护水平和能力提出了新的更高的要求；目前，传统的医院的日常存在很多简单而耗时的任务，这些工作将浪费医疗人员的大量时间；传统的人工运输物资方式是目前医院的主流，每一家医院都有数量不等的外包护工，他们主要承担运送、陪检等最为基础的工作。抛开流动性大、更换率高等护工行业的普遍现状，单就运送方面，其工作模式也存在很大问题，例如易发生运输物品错拿、错送等失误事件；账为手工登记，无物品追溯手段与环节，且运输载体及锁具结构单薄、易被破坏及侵入，运输安全性难以得到保障；占用临床额外关注，易引发感控问题等；目前，现有的医疗辅助机器人都存在功能单一问题，这致使了使用方需布置多种不同功能的机器人，从而导致了使用成本的上升。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种可变形多功能智能医疗辅助机器人。通过改变机器人形态的方式实现一机多用的功能；既可运载物品、运载人员，又可实现讲解、引导和消杀等服务；节省大量的人力，同时也缓解医院工作人员的工作量；解决现阶段医疗机器人行动不便、服务范围局限、功能单一等问题；提高了机器人的利用效率和节约了使用成本。

本发明的技术方案是：

一种可变形多功能智能医疗辅助机器人，包括轮履复合移动底盘、智能折叠式座椅、消杀功能模块、物品存放箱模块、器械运载模块、引导服务模块、系统控制模块和应用客户端等8大部分组成。

其中，

所述轮履复合移动底盘，该底盘主要由底盘驱动组件、电源组件、导航组件、超声波避障组件、轮履复合组件和底盘控制组件构成；该底盘实现了机器人的自主移动、避障、路径规划、地图构建、原地转弯、攀爬楼梯等功能。其中，底盘驱动组件：由驱动电机、传动机构等组成，实现底盘运动功能；电源组件：由电池、充电模块和固定机构组成，为底盘提供和转换电能；导航组件：

由激光雷达或视觉相机及相应控制器组成，为底盘提供路径规划、地图构建，实现底盘的自主移动功能；超声波避障组件：由超声波雷达及其控制器组成，实现底盘避障、停障功能；轮履复合组件：由驱动轮、履带机构和变形机构组成，实现轮式和履带式行走功能的切换，提高越障能力和爬楼梯功能；底盘控制组件：由通信天线、控制主板、按钮开关等组成，控制底盘各功能和状态。

所述智能折叠式座椅，该智能折叠式座椅主要由座椅本体组件、折叠收缩组件、体检组件构成；该座椅实现了对行动不便者、患者或下肢功能障碍者的行动转移功能和不载人情况下可将座椅折叠收拢。其中，座椅本体组件：由踏板、坐垫、靠背、人员固定卡扣和扶手等组成，实现了人员乘坐、固定功能；折叠收缩组件：由驱动电机、收缩机构和折叠机构组成，实现了座椅本体的收缩折叠功能；体检组件：由温度传感器、压力传感器等组成，实现了对人员的血压、体温、脉搏、心率等生命体征的测量与管理等功能。

所述消杀功能模块，该消杀功能模块主要由紫外线灯、雾化装置、消毒剂存储装置和模块化拆装机构组成；该消杀功能模块实现了对医院环境的消杀功能，该模块可根据需要在紫外消杀和药剂消杀两种模式快速切换。

所述物品存放模块，该物品存放模块主要由箱体组件、箱门组件、快速拆装机构、门锁组件构成；该物品存放模块可实现药品、食品和衣物等的存放运输功能。

所述器械运载模块，该器械运载模块主要由收缩式从动轮组件、折叠式机架组件、折叠驱动组件、顶升组件、快速固定组件等构成；该器械运载模块实现了医疗小推车、氧气瓶等体积较大、质量较重的医疗器械的运载功能和在不使用该运载功能时可将该模块变形收拢。其中，收缩式从动轮组件：由万向轮、收缩机构、驱动电机等组成，实现了器械运载模块的承载运动功能；折叠式机架组件：由从动轮架、连接机构、承载机构组成，实现了器械运载模块的承载功能；折叠驱动组件：由折叠执行机构、连接机构、驱动电机等组成，实现了器械运载模块的折叠收缩功能；顶升组件：由顶升执行机构、顶升驱动机构和承接机构组成，实现运载物品的顶升功能；快速固定组件：由固定机构、锁紧机构等组成，实现运载物品的快速固定连接功能。

所述引导服务模块，该引导服务模块主要由高清红外相机、语音对讲组件、触摸显示器、控制按钮组件、信息采集组件等构成；该引导服务模块实现了人员的引导、服务讲解、人员测温、身份信息采集、机器人控制、人机交互等功能。其中，高清红外相机实现了对人员的体温测量和人脸识别功能；语音对讲组件：由麦克风、拾音器等组成，实现人机对讲、声音告警和交互的功能；触摸显示器实现了机器人视觉形象显示、服务及业务办理界面的显示操作、机器人参数调试控制界面显示等功能；控制按钮组件：由启动按钮、急停按钮、暂停按钮和应急呼叫按钮等组成，实现了机器人的控制功能和应急呼叫功能；信息采集组件：由二维码读取器、身份证读取器等组成，实现了对使用者的信息采集记录上传等功能。

所述系统控制模块，该系统控制模块主要由驱动控制单元、图像处理单元、信息采集交互单元、任务规划单元、导航定位单元等构成；实现了机器人的驱动控制、图像处理、信息采集交互、任务规划、导航定位等功能。

所述应用客户端，用于实现机器人的预约呼叫、服务预定、消息推送等功能。

机器人工作流程如下：

1)、用户通过应用客户端进行机器人呼叫并进行服务预约。

2)、用户的服务需求通过应用客户端上传至系统控制模块。

3)、系统控制模块将接收到的服务需求进行分类排序，进行任务规划及安排，机器人任务的导航路径规划，对机器人任务调度。

4)、系统控制模块将分配处理好的任务，任务目标信息和规划的导航路径等信息下发至相应的机器人；同时，将处理好的服务信息通过应用客户端推送给用户。

5)、用户根据应用客户端反馈的服务信息行动到指定位置等候机器人的到来。

6)、机器人接收到系统控制模块下发的服务任务后，根据接收到的相应信息自主移动到用户所在位置。

7)、机器人与用户对接，确认用户信息和服务任务的相关信息，开始服务进程。

8)、机器人根据服务任务信息变形为相应的机器人形态；以运载患者去某个科室的任务为例。

9)、机器人的智能折叠式座椅自动展开，机器人由初始形态变为人员运载形态，机器人语音引导用户坐上座椅和做好安防措施，用户动作完毕后，给机器人发出任务开始指令。

10)、机器人根据系统控制模块下发的相关任务的导航路径地图开始自主移动，机器人根据实时路径信息调整修正移动状态，确保安全将用户转运至任务目标地点。

11)、机器人在运载患者过程中会通过智能折叠式座椅的体检功能，采集患者的血压、心率等生命体征信息，并上传至系统控制模块，及时存档记录。

12)、机器人到达任务目标终点后，机器人语音引导患者下机，确认患者下机后，机器人自动收回展开的智能折叠式座椅，机器人由人员运载形态变为初始形态。

13)、机器人当前任务完成，当前任务信息存档记录；根据派发的任务安排去往下一任务的起始点，进行新的任务作业。

14)、机器人根据新的任务要求变形为相应的机器人形态，重复上述作业流程。

本发明的有益效果是

1)、能够实现自主移载，用户只需在应用客户端上下单后全程自动处理无需人工参与，方便快捷。

2)、能够实现变形功能，根据不同的任务需求机器人变形为相应的形态，提高了任务兼容性和功能的多样性。

3)、减少了人员的劳动强度，扩大了工作范围，提高了工作效率，减少了人员感染风险，减少了人力成本。

4)、采用了轮履复合移动底盘，提高了地形通过能力，减少了机器人的布置使用数量，节约了采购使用成本。

附图说明

图1是一种可变形多功能智能医疗辅助机器人总体结构图；

图2是一种可变形多功能智能医疗辅助机器人的初始形态图；

图3是一种可变形多功能智能医疗辅助机器人的人员运载形态图；

图4是一种可变形多功能智能医疗辅助机器人的器械转运形态图；

图5是一种可变形多功能智能医疗辅助机器人的爬楼梯状态图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

本发明提供了一种可变形多功能智能医疗辅助机器人，

如图1所示，所述轮履复合移动底盘，该底盘主要由底盘驱动组件、电源组件、导航组件、超声波避障组件、轮履复合组件和底盘控制组件构成；该底盘实现了机器人的自主移动、避障、路径规划、地图构建、攀爬楼梯等功能。其中，底盘驱动组件：由驱动电机、传动机构等组成，实现底盘运动功能；电源组件：由电池、充电模块和固定机构组成，为底盘提供和转换电能；导航组件：由激光雷达或视觉相机及相应控制器组成，为底盘提供路径规划、地图构建，实现底盘的自主移动功能；超声波避障组件：由超声波雷达及其控制器组成，实现底盘避障、停障功能；轮履复合组件：由驱动轮、履带机构和变形机构组成，实现轮式和履带式行走功能的切换，提高越障能力和爬楼梯功能；底盘控制组件：由通信天线、控制主板、按钮开关等组成，控制底盘各功能和状态。

所述智能折叠式座椅，该智能折叠式座椅主要由座椅本体组件、折叠收缩组件、体检组件构成；该座椅实现了对行动不便者、患者或下肢功能障碍者的行动转移功能和不载人情况下可将座椅折叠收拢。其中，座椅本体组件：由踏板、坐垫、靠背、人员固定卡扣和扶手等组成，实现了人员乘坐、固定功能；折叠收缩组件：由驱动电机、收缩机构和折叠机构组成，实现了座椅本体的收缩折叠功能；体检组件：由温度传感器、压力传感器等组成，实现了对人员的血压、体温、脉搏、心率等生命体征的测量与管理等功能。

所述消杀功能模块，该消杀功能模块主要由紫外线灯、雾化装置、消毒剂存储装置和模块化拆装机构组成；该消杀功能模块实现了对医院环境的消杀功能，该模块可根据需要在紫外消杀和药剂消杀两种模式快速切换。

所述物品存放模块，该物品存放模块主要由箱体组件、箱门组件、快速拆装机构、门锁组件构成；该物品存放模块可实现药品、食品和衣物等的存放运输功能。

所述器械运载模块，该器械运载模块主要由收缩式从动轮组件、折叠式机架组件、折叠驱动组件、顶升组件、快速固定组件等构成；该器械运载模块实现了医疗小推车、氧气瓶等体积较大、质量较重的医疗器械的运载功能和在不使用该运载功能时可将该模块变形收拢。其中，收缩式从动轮组件：由万向轮、收缩机构、驱动电机等组成，实现了器械运载模块的承载运动功能；折叠式机架组件：由从动轮架、连接机构、承载机构组成，实现了器械运载模块的承载功能；折叠驱动组件：由折叠执行机构、连接机构、驱动电机等组成，实现了器械运载模块的折叠收缩功能；顶升组件：由顶升执行机构、顶升驱动机构和承接机构组成，实现运载物品的顶升功能；快速固定组件：由固定机构、锁紧机构等组成，实现运载物品的快速固定连接功能。

所述引导服务模块，该引导服务模块主要由高清红外相机、语音对讲组件、触摸显示器、控制按钮组件、信息采集组件等构成；该引导服务模块实现了人员的引导、服务讲解、人员测温、身份信息采集、机器人控制、人机交互等功能。其中，高清红外相机实现了对人员的体温测量和人脸识别功能；语音对讲组件：由麦克风、拾音器等组成，实现人机对讲、声音告警和交互的功能；触摸显示器实现了机器人视觉形象显示、服务及业务办理界面的显示操作、机器人参数调试控制界面显示等功能；控制按钮组件：由启动按钮、急停按钮、暂停按钮和应急呼叫按钮等组成，实现了机器人的控制功能和应急呼叫功能；信息采集组件：由二维码读取器、身份证读取器等组成，实现了对使用者的信息采集记录上传等功能。

所述系统控制模块，该系统控制模块主要由驱动控制单元、图像处理单元、信息采集交互单元、任务规划单元、导航定位单元等构成；实现了机器人的驱动控制、图像处理、信息采集交互、任务规划、导航定位等功能。

所述应用客户端，用于实现机器人的预约呼叫、服务预定、消息推送等功能。

参考上述图例，一种可变形多功能智能医疗辅助机器人，提供了一种通过变形方式来改变机器人形态从而适应功能需求多样性的方案；提高了机器人的利用效率，降低了机器人的布置数量和使用成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可变形多功能智能医疗辅助机器人，其特征在于，

包括：

轮履复合移动底盘，实现机器人的自主移动、避障、路径规划、地图构建、原地转弯、攀爬楼梯功能；

智能折叠式座椅，实现对行动不便者、患者或下肢功能障碍者的行动转移功能和不载人情况下可将座椅折叠收拢；

消杀功能模块，实现对环境的消杀功能；

物品存放箱模块，实现药品、食品和衣物的存放运输功能；

器械运载模块，实现医疗器械的运载功能，不使用该模块时可将该模块变形收拢；

引导服务模块，实现人员的引导、服务讲解、人员测温、身份信息采集、机器人控制、人机交互功能；

系统控制模块，实现机器人的驱动控制、图像处理、信息采集交互、任务规划、导航定位功能；

应用客户端，用于实现机器人的预约呼叫、服务预定、消息推送功能。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述轮履复合移动底盘，包括底盘驱动组件、电源组件、导航组件、超声波避障组件、轮履复合组件和底盘控制组件；

其中，

底盘驱动组件，包括驱动电机、传动机构，实现底盘运动功能；

电源组件，包括电池、充电模块和固定机构，为底盘提供和转换电能；

导航组件，包括激光雷达或视觉相机及相应控制器，为底盘提供路径规划、地图构建，实现底盘的自主移动功能；

超声波避障组件，包括超声波雷达及其控制器，实现底盘避障、停障功能；

轮履复合组件，包括驱动轮、履带机构和变形机构，实现轮式和履带式行走功能的切换，提高越障能力和爬楼梯功能；

底盘控制组件，包括通信天线、控制主板、按钮开关，控制底盘各功能和状态。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述智能折叠式座椅，该智能折叠式座椅包括座椅本体组件、折叠收缩组件、体检组件；

其中，座椅本体组件，包括踏板、坐垫、靠背、人员固定卡扣和扶手，实现了人员乘坐、固定功能；

折叠收缩组件，包括驱动电机、收缩机构和折叠机构，实现了座椅本体的收缩折叠功能；

体检组件，包括温度传感器、压力传感器，实现了对人员的血压、体温、脉搏、心率等生命体征的测量与管理功能。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述消杀功能模块，包括紫外线灯、雾化装置、消毒剂存储装置和模块化拆装机构；该模块可根据需要在紫外消杀和药剂消杀两种模式快速切换。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述物品存放模块，包括由箱体组件、箱门组件、快速拆装机构、门锁组件。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述器械运载模块，包括收缩式从动轮组件、折叠式机架组件、折叠驱动组件、顶升组件、快速固定组件；

其中，

收缩式从动轮组件，包括万向轮、收缩机构、驱动电机，实现了器械运载模块的承载运动功能；

折叠式机架组件，包括从动轮架、连接机构、承载机构组成，实现了器械运载模块的承载功能；

折叠驱动组件，包括折叠执行机构、连接机构、驱动电机，实现了器械运载模块的折叠收缩功能；

顶升组件，包括顶升执行机构、顶升驱动机构和承接机构，实现运载物品的顶升功能；

快速固定组件，包括固定机构、锁紧机构，实现运载物品的快速固定连接功能。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述引导服务模块，包括高清红外相机、语音对讲组件、触摸显示器、控制按钮组件、信息采集组件；

其中，

高清红外相机实现了对人员的体温测量和人脸识别功能；

语音对讲组件，包括麦克风、拾音器等组成，实现人机对讲、声音告警和交互的功能；

触摸显示器实现了机器人视觉形象显示、服务及业务办理界面的显示操作、机器人参数调试控制界面显示功能；

控制按钮组件，包括启动按钮、急停按钮、暂停按钮和应急呼叫按钮，实现了机器人的控制功能和应急呼叫功能；

信息采集组件，包括二维码读取器、身份证读取器，实现了对使用者的信息采集记录上传功能。

8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述系统控制模块，包括驱动控制单元、图像处理单元、信息采集交互单元、任务规划单元、导航定位单元。

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