CN114800553A - 一种医疗护理机器人的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医疗护理机器人的控制系统，所述控制系统包括运动控制模块、体征采集模块、送药功能模块、身份识别模块、语音交互模块和任务调度模块；运动控制模块实现自动路径规划和导航，控制机器人到达指定的位置；体征采集模块通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集；送药功能模块控制机器人上药盒弹出并在对应的药格亮灯；身份识别模块用于确认病人的身份；语音交互模块在机器人执行任务的过程中，提醒病人需要注意的事项，同时能够与病人进行语音交流；任务调度模块通过屏幕操作的方式，选择需要执行的任务，任务调度模块根据所选择的任务生成任务列表，再根据任务列表的顺序，发送指令给机器人完成相应的任务。

Description

一种医疗护理机器人的控制系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种医疗护理机器人的控制系统。

背景技术

在医院日常的病人护理过程中，护士每天都需要到病房给病人测量体温、血压脉搏和送药。到病房给病人测量体温、血压脉搏和送药是一项重复而枯燥的工作。每个护士每天需要给很多的病人测量体温、血压脉搏和送药。为了替护士分担一些枯燥和重复的工作，发明一种医疗护理机器人的控制系统。能够根据护士选择的需要测量体温、血压脉搏和送药的病人编号，自动生成任务列表。再根据任务列表的任务，按照顺序执行相应的功能。

一种轮式移动消防机器人控制系统(CN215986950U)，包括机器人本体和对机器人进行遥控的远程控制设备；所述远程控制设备包括工控机和操作器，经无线网络模块以无线通讯方式与机器人的串口通讯模块相连；所述无线网络模块设于机器人本体、远程控制设备处，包括无线网络放大器和OpenWRT模块；所述机器人的工控板与串口通信模块相连以接收远程控制设备的操作指令并执行对应任务。所述OpenWRT模块可以与工控板进行本地数据交互，与远程控制设备进行WIFI数据交互，还可采集视频；所述无线网络放大器，提高轮式移动消防机器人与远程控制端的通信距离；所述数据采集卡可进行多种功能实施，包括轮式移动消防机器人车体的运动控制，外部左转灯、右转灯、警报器的开启与关闭控制，温度传感器、烟雾传感器、一氧化碳传感器以及火焰传感器的信号采集，实现单块数据采集卡的多种用途，有效节省轮式移动消防机器人控制系统的电子元件数量，但是上述的移动消防机器人控制系统是通过遥控的方式远程控制消防机器人进行移动和采集数据。无法自主的完成一些复杂的任务。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种医疗护理机器人的控制系统，所述控制系统包括运动控制模块、体征采集模块、送药功能模块、身份识别模块、语音交互模块和任务调度模块；本发明的控制系统基于ROS系统，采用节点的方式连接各个功能模块。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种医疗护理机器人的控制系统，所述控制系统包括运动控制模块、体征采集模块、送药功能模块、身份识别模块、语音交互模块和任务调度模块；

所述运动控制模块通过将点云数据和惯性导航的数据行融合，实现自动路径规划和导航，控制机器人到达指定的位置；

所述体征采集模块通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集；

所述送药功能模块控制机器人上药盒弹出并在对应的药格亮灯，提示病人拿走对应的药品；

所述身份识别模块在采集病人的体征和送药之前，确认病人的身份；

所述语音交互模块在机器人执行任务的过程中，提醒病人需要注意的事项，同时能够与病人进行语音交流；

所述任务调度模块通过屏幕操作的方式，选择需要执行的任务，任务调度模块根据所选择的任务生成任务列表，再根据任务列表的顺序，发送指令给机器人完成相应的任务。

进一步地，所述运动控制模块是通过采集激光雷达的二维点云数据和惯性导航的角度、速度数据，再将采集的数据进行融合，通过融合所述激光雷达和惯性导航的数据，进行路径规划，规划出到达指定位置的最优路径。

进一步地，通过对所述最优路径进行跟踪，得到每个时刻轮子的控制速度，将所述控制速度输入到机器人轮子的控制器，轮子将驱动机器人跟随指定路径进行移动，从而到达指定位置。

进一步地，所述体征采集模块是通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集；所述病人体征包括体温和血压脉搏。

进一步地，所述体温采集设备包括额温枪，通过串口传输的方式，将采集到体温数据传输到ROS系统，ROS系统在通过网络将血压脉搏数据传输到电子病历。

进一步地，所述体温采集设备还包括血压脉搏采集设备，所述血压脉搏采集设备为血压仪，通过蓝牙传输的方式，将采集到血压脉搏数据传输到ROS系统，ROS系统在通过网络将血压脉搏数据传输到电子病历。

进一步地，所述额温枪设置在机器人的手部，通过电机控制机器人手部，将体温枪臂抬起，将体温枪抬至病人额头的高度。

进一步地，所述送药功能模块是控制药盒弹出并在对应的药格亮灯，提示病人拿走对应的药品，同时检测病人在拿完药品后是否有将药箱推回机器人体内，若没有推回，则提示将药箱推回机器人体内。

进一步地，所述身份识别模块是体征采集和送药之前，需要通过扫描二维码的方式确认病人的身份。

进一步地，所述语音交互是在机器人执行任务的过程中，会通过语音播报的方式提醒病人，同时能够与病人进行语音交流。

与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的一种医疗领域机器人的控制系统，基于ROS系统，通过节点控制的方式，可以控制机器人运动、体征采集、送药、身份识别、语音交互等多个功能。

本发明的一种医疗领域机器人的控制系统，具备任务调度功能，能够根据用户选择的任务自动生成任务列表。根据任务列表中任务顺序，协同控制各个模块完成任务。

附图说明

图1为实施例一种医疗护理机器人的控制系统拓扑结构图；

图2为一种医疗护理机器人结构示意图；

图3为一种医疗护理机器人的控制系统的操作界面。

其中，21-轮子，22-工控机，23-血压仪，24-摄像头，25-触控屏，26-手臂电机，27-药箱，28-额温枪，29-激光雷达。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施做进一步的说明。

如图1所示，一种医疗护理机器人的控制系统，所述控制系统包括运动控制、体征采集、送药功能、身份识别、语音交互和任务调度；所述控制系统基于ROS系统，采用节点的方式连接各个功能模块。所述运动控制是通过将激光雷达29和惯性导航的数据行融合，实现自动路径规划和导航，可以控制机器人到达指定的位置。所述的体征采集是通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集。所述送药功能是控制药盒弹出并在对应的药格亮灯，提示病人拿走对应的药品。所述身份识别是体征采集和送药之前，需要通过扫描二维码的方式确认病人的身份。所述语音交互是在机器人执行任务的过程中，会通过语音播报的方式提醒病人一些注意事项，同时能够与病人进行语音交流。所述任务调度是工作人员可以通过屏幕操作的方式，选择需要执行的任务，任务调度系统根据所选择的任务生成任务列表，再根据任务列表的顺序，发送指令给底层控制机器人完成特定的任务。

所述医疗护理机器人结构示意图如图2所示，机器人包括用于驱动机器人的移动的轮子21、用于病人进行自助的血压脉搏测量的血压仪23、额温枪28、药箱27、摄像头24；

所述机器人内部设有工控机22，用于连接各个功能模块的硬件，运行控制程序控制各个功能模块。所述摄像头24用于扫描病人的二维码，从而确认病人的身份。

所述机器人上设有触控屏25用于操作控制系统，选择机器人所要执行的任务。所述任务调度模块是工作人员可以通过触控屏25操作的方式，选择需要执行的任务，任务调度系统根据所选择的任务生成任务列表，再根据任务列表的顺序，发送指令给底层控制机器人完成特定的任务。

所述额温枪28用于病人进行自助的额温测量。额温枪28通过手臂电机26转动，在机器人到达病人面前的时候，将额温枪臂抬高到合适的高度，方便对病人的额头温度进行测量。

所述药箱27用于存放需要发放的药品。

所述激光雷达29用于采集二维点云数据。

所述一种医疗护理机器人的控制系统的操作界面如图3所示。护士可以通过这个操作界面选择需要送药或测量体征的病床号。该操作局面还具备药格全选、血压脉搏全选和体温全选的选项。系统根据护士所选的任务进行执行。

实施例1

实现本实施例提供一种医疗护理机器人的控制系统的方法，控制以其人到达指定位置，包括以下步骤：

步骤1、操作人员在屏幕上给定希望机器人到达的指定目标位置。

步骤2、控制系统根据步骤1所述目标位置和当前的位置，规划出到达所述目标位置的最优路径。

步骤3、融合激光雷达的二维点云数据和惯性导航的角度、速度数据，对步骤2规划出来的最优路径进行跟踪，计算出每一时刻机器人轮子的控制速度。

步骤4、将步骤3所计算出来的每一时刻机器人轮子的控制速度输入到轮子的控制器，控制轮子的运动速度。

步骤5、控制机器人轮子每一时刻的速度，跟随步骤2所规划出来的最优路径，从而到达指定目标位置。

实施例2

本实施例的一种医疗护理机器人的控制系统，所述控制系统包括运动控制、体征采集、送药功能、身份识别、语音交互和任务调度；所述控制系统基于ROS系统，采用节点的方式连接各个功能模块。所述运动控制是通过将激光雷达29和惯性导航的数据行融合，实现自动路径规划和导航，可以控制机器人到达指定的位置。所述的体征采集是通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集。所述送药功能是控制药盒弹出并在对应的药格亮灯，提示病人拿走对应的药品。所述身份识别是体征采集和送药之前，需要通过扫描二维码的方式确认病人的身份。所述语音交互是在机器人执行任务的过程中，会通过语音播报的方式提醒病人一些注意事项，同时能够与病人进行语音交流。所述任务调度是工作人员可以通过屏幕操作的方式，选择需要执行的任务，任务调度系统根据所选择的任务生成任务列表，再根据任务列表的顺序，发送指令给底层控制机器人完成特定的任务。

实现本实施例提供一种医疗护理机器人的控制系统的方法，控制以其人到达指定位置采集病人的体征数据，包括以下步骤：

步骤1、操作人员在屏幕上选择病人需要采集的体征类型。

步骤2、任务调度系统根据步骤1所选择的病人需要采集的体征类型，生成任务列表，确定任务执行流程。

步骤3、完成步骤2生成任务列表，根据所生成的任务列表顺序执行，进行第一个任务，给第一个病人进行体温采集。

步骤4、根据第一个病人病床所在位置，自动规划到达病床的最优路径。并对所述最优路径进行跟踪，从而到达病床的位置。

步骤5、完成步骤4到达病床位置后，语音播报提示病人扫描二维码，以确认病人身份。

步骤6、完成步骤5确认病人身份后，控制手臂电机将额温枪抬高至病人额头高度，语音提示病人将额头靠近额温枪测量体温。

步骤7、完成步骤6测量病人体温后，语音提示病人使用机器人腰部血压仪进行血压脉搏测量。

步骤8、完成步骤5、6采集完病人的体征数据后，控制系统在通过网络将采集到的体征数据上传的电子病历。

步骤9、完成步骤7将采集到的体征数据上传的电子病历后，控制机器人离开当前位置，执行任务列表中的下一个任务，给下一个病人采集体征数据。

步骤10、按顺序执行任务列表里的任务，直到所有任务执行完毕。

表1实施例2的任务选择列表

床号	送药	体温	血压脉搏
				001		√	√
002		√	√
				003		√	√
004		√	√

实施例3

本实施例的一种医疗护理机器人的控制系统，所述控制系统包括运动控制、体征采集、送药功能、身份识别、语音交互和任务调度；所述控制系统基于ROS系统，采用节点的方式连接各个功能模块。所述运动控制是通过将激光雷达29和惯性导航的数据行融合，实现自动路径规划和导航，可以控制机器人到达指定的位置。所述的体征采集是通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集。所述送药功能是控制药盒弹出并在对应的药格亮灯，提示病人拿走对应的药品。所述身份识别是体征采集和送药之前，需要通过扫描二维码的方式确认病人的身份。所述语音交互是在机器人执行任务的过程中，会通过语音播报的方式提醒病人一些注意事项，同时能够与病人进行语音交流。所述任务调度是工作人员可以通过屏幕操作的方式，选择需要执行的任务，任务调度系统根据所选择的任务生成任务列表，再根据任务列表的顺序，发送指令给底层控制机器人完成特定的任务。

实现本实施例提供一种医疗护理机器人的控制系统的方法，控制以其人到达指定位置包括以下步骤：

步骤1、操作人员在屏幕上选择需要送药的病人的病床编号。

步骤2、任务调度系统根据步骤1所选择的病人编号，生成任务列表，确定任务执行流程。

步骤3、完成步骤2生成任务列表，根据所生成的任务列表顺序执行，进行第一个任务，给第一个病人送药。

步骤4、根据第一个病人病床所在位置，自动规划到达病床的最优路径。并对所述最优路径进行跟踪，从而到达病床的位置。

步骤5、完成步骤4到达病床位置后，语音播报提示病人扫描二维码，确认病人身份。

步骤6、完成步骤5确认病人身份后，控制电控锁将药盒解锁，弹出药盒，并在对应的药格上亮灯。并语音提示病人在对应的药格拿走药品。

步骤7、完成步骤6病人拿走药品后，语音提示病人将药盒推回机器人体内。并检测电控锁的状态，判断病人是否有将药盒推回机器人体内。

步骤8、完成步骤7病人将药盒推回机器人体内后，控制机器人离开当前位置，执行任务列表中的下一个任务，给下一个病人采集体征数据。

步骤9、按顺序执行任务列表里的任务，直到所有任务执行完毕。

表2实施例3的任务选择列表

床号	送药	体温	血压脉搏
				001	√
002	√
				003	√
004	√

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述控制系统包括运动控制模块、体征采集模块、送药功能模块、身份识别模块、语音交互模块和任务调度模块；

所述运动控制模块通过将点云数据和惯性导航的数据行融合，实现自动路径规划和导航，控制机器人到达指定的位置；

所述体征采集模块通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集；

所述送药功能模块控制机器人上药盒弹出并在对应的药格亮灯，提示病人拿走对应的药品；

所述身份识别模块在采集病人的体征和送药之前，确认病人的身份；

所述语音交互模块在机器人执行任务的过程中，提醒病人需要注意的事项，同时能够与病人进行语音交流；

所述任务调度模块通过屏幕操作的方式，选择需要执行的任务，任务调度模块根据所选择的任务生成任务列表，再根据任务列表的顺序，发送指令给机器人完成相应的任务。

2.根据权利要求1所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述运动控制模块是通过采集激光雷达的二维点云数据和惯性导航的角度、速度数据，再将采集的数据进行融合，通过融合所述激光雷达和惯性导航的数据，进行路径规划，规划出到达指定位置的最优路径。

3.根据权利要求2所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：通过对所述最优路径进行跟踪，得到每个时刻轮子的控制速度，将所述控制速度输入到机器人轮子的控制器，轮子将驱动机器人跟随指定路径进行移动，从而到达指定位置。

4.根据权利要求1所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述体征采集模块是通过机器人上的体征采集设备对病人的体征进行采集；所述病人体征包括体温和血压脉搏。

5.根据权利要求1所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述体温采集设备包括额温枪，通过串口传输的方式，将采集到体温数据传输到ROS系统，ROS系统在通过网络将血压脉搏数据传输到电子病历。

6.根据权利要求1所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述体温采集设备还包括血压脉搏采集设备，所述血压脉搏采集设备为血压仪，通过蓝牙传输的方式，将采集到血压脉搏数据传输到ROS系统，ROS系统在通过网络将血压脉搏数据传输到电子病历。

7.根据权利要求5所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述额温枪设置在机器人的手部，通过电机控制机器人手部，将体温枪臂抬起，将体温枪抬至病人额头的高度。

8.根据权利要求1所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述送药功能模块是控制药盒弹出并在对应的药格亮灯，提示病人拿走对应的药品，同时检测病人在拿完药品后是否有将药箱推回机器人体内，若没有推回，则提示将药箱推回机器人体内。

9.根据权利要求1所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述身份识别模块是体征采集和送药之前，需要通过扫描二维码的方式确认病人的身份。

10.根据权利要求1所述的一种医疗护理机器人的控制系统，其特征在于：所述语音交互是在机器人执行任务的过程中，会通过语音播报的方式提醒病人，同时能够与病人进行语音交流。

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