TWM568697U - 醫療運輸機器人 - Google Patents

Abstract

本創作的醫療運輸機器人包括移動本體、直立操作面板及載物架。移動本體包括多個輪、驅動那些輪的多個馬達、多個掃描器、及連接至那些馬達及那些掃描器的第一控制器；直立操作面板是設置在移動本體上而位在其後端，直立操作面板包括觸控螢幕、及連接至觸控螢幕及第一控制器的第二控制器；載物架是設置在移動本體上而位在其前端；其中，第一控制器是設定成：在第一時間，根據那些馬達的多個轉動距離獲得預設路線；在第二時間，根據那些掃描器的掃描結果獲得替代路線；且在第三時間，根據預設路線或替代路線控制那些馬達。

Description

醫療運輸機器人

本創作是關於醫療運輸機器人。

醫療器材與物料主要是人工搬運與推送，但是在大醫院中，手術室可能多達數十至數百個，需要運輸的貨物既多又重，且運輸途徑甚長，不利人工搬運與推送。在醫療事務日漸繁忙而人力有限的情況下，這種例行性的運輸工作較佳是由自動化機器取而代之。

自動化運輸設備普遍應用於倉庫，例如，在天花板及牆壁上設置於機器軌道上移動的機器手臂，以夾取並運輸輕型的貨物；或者，在地面上鋪設軌道或在地板下鋪設電磁感應的軌道，使自動化運輸設備沿著軌道移動，以運輸貨物。

可是，醫院、診所或療養院等醫療機構與倉庫的環境有許多差異，例如，醫院會有許多老弱婦孺在走廊中走動，他們的身體經不起碰撞損傷。對此，設置在天花板上的機器手臂及其所運輸的貨物因無法完全排除掉落的危險而不宜採用。至於地面的自動化運輸設備，它只會沿著既定的軌道移動，導致人員必須讓路給機器的這種不便利的情況。

由此可見，過去的自動化運輸設備確實有改進的空間，以合乎醫療機構的需求。

有鑑於此，本創作提供一種醫療運輸機器人，包括移動本體、直立操作面板及載物架。移動本體包括多個輪、驅動那些輪的多個馬達、多個掃描器、及連接至那些馬達及那些掃描器的第一控制器；直立操作面板是設置在移動本體上而位在其後端，直立操作面板包括觸控螢幕、及連接至觸控螢幕及第一控制器的第二控制器；載物架是設置在移動本體上而位在其前端；其中，第一控制器是設定成：在第一時間，根據那些馬達的多個轉動距離獲得預設路線；在第二時間，根據那些掃描器的掃描結果獲得替代路線；且在第三時間，根據預設路線或替代路線控制那些馬達。據此，醫療運輸機器人可認識（亦即掃描並儲存）新環境，並避免碰撞路人。

此外，根據本創作的另一特徵，預設路線或替代路線包括結合二維空間參數及時間參數的多個時空函數。據此，透過計算多個醫療運輸機器人的多個時空函數有無交點，即可判斷那些醫療運輸機器人的移動路線是否發生衝突。

此外，根據本創作的另一特徵，第一控制器是設定成：根據那些馬達的多個轉動距離獲得多個預設路線所組成的路線網路圖。或者，第一控制器是設定成：在由一使用者引導醫療運輸機器人通過新環境的多個節點時，記錄那些節點的多個座標。據此，醫療運輸機器人可認識新環境的真實現狀。

此外，根據本創作的另一特徵，第一控制器是設定成：將那些節點及那些座標儲存至類神經網路，並自類神經網路計算出預設路線。據此將多個局部預設路線運算及結合成完整預設路線。

此外，根據本創作的另一特徵，類神經網路將那些節點及那些座標依照地理相鄰性分區。據此減少醫療運輸機器人的閒置時間及減少醫療運輸機器人的移動距離，以提升運輸效率。

此外，根據本創作的另一特徵，醫療運輸機器人更包括無線通訊裝置，設置在移動本體上，以便與中央主機或另一醫療運輸機器人進行通訊。

此外，根據本創作的另一特徵，第一控制器是設定成：控制無線通訊裝置接收另一醫療運輸機器人的同伴路線，並判斷同伴路線與自己的預設路線有無交錯；若有交錯，則採用替代路線，或控制無線通訊裝置向另一醫療運輸機器人發出變更路線要求。據此避免兩個醫療運輸機器人的移動路線發生衝突。

此外，根據本創作的另一特徵，第一控制器是設定成：預設優先序號，控制無線通訊裝置接收另一醫療運輸機器人的同伴優先序號，若自己的優先序號大於同伴優先序號，則採用預設路線；若自己的優先序號小於同伴優先序號，則採用替代路線。據此避免兩個醫療運輸機器人互不相讓而僵持不下的情況。

此外，根據本創作的另一特徵，第一控制器是設定成：在醫療運輸機器人抵達目的地時，控制無線通訊裝置啟動目的地的影音裝置。據此提醒路人讓路或通知取貨。

此外，根據本創作的另一特徵，那些掃描器包括雷射掃描器及超聲波掃描器。進一步地，第一控制器是設定成：控制那些掃描器偵測障礙物，並計算出足以繞開障礙物的替代路線。

此外，根據本創作的另一特徵，移動本體的第一高度加上直立操作面板的第二高度超過人類的平均身高的一半，以符合人體工學。

此外，根據本創作的另一特徵，直立操作面板更包括：安裝在直立操作面板前面的多個緊急按鈕及行車紀錄器；及延伸自直立操作面板的條碼掃描器，以便操作。

以下將提供本創作的實施例。可理解的是，下述實施例並非用以限制。本創作的技術特徵可加以修飾、置換、組合、分離及設計以應用於其他實施例。

圖1及圖2分別顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人1的立體後視圖及前視圖。圖3顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人1運輸貨物80的示意圖。

本創作的醫療運輸機器人1包括移動本體10、直立操作面板20及載物架30。直立操作面板20是設置在移動本體10上而位在其後端，載物架30是設置在移動本體10上而位在其前端。在此，後端及前端只是表示兩元件的相對位置。

移動本體10是用於移動整個醫療運輸機器人1的裝置。移動本體10包括第一控制器11、多個輪12、多個馬達13及多個掃描器14。第一控制器11是連接至馬達13及掃描器14。馬達13是設置成根據第一控制器11的指令驅動輪12。第一控制器11是設定成： 在第一時間T1，根據馬達13的多個轉動距離獲得預設路線L0； 在第二時間T2，根據掃描器14的掃描結果獲得替代路線L1；及 在第三時間T3，根據預設路線L0或替代路線L1控制馬達13。 上述設定將在後文中詳細說明。

作為選擇，掃描器14可為雷射掃描器（亦稱為光打雷射掃描器）141或超聲波掃描器142，或兩者皆有，以便偵測障礙物的存在，包括路面的平整度。第一控制器11可根據雷射掃描器141或超聲波掃描器142計算出足以繞開障礙物90的替代路線L1。圖4顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人1繞開障礙物90的示意圖。

作為選擇，為了遠端監視及操作醫療運輸機器人1，醫療運輸機器人1，特別是其移動本體10，可包括無線通訊裝置，以便遠端通訊，例如與圖4的中央倉庫Z0的中央主機40通訊。當然，將無線通訊裝置設置在直立操作面板20中亦無不可。中央主機40可彙整多個單位的呼叫，以派遣醫療運輸機器人1前往送貨或取貨。

圖5顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人1的移動本體10的系統架構圖。第一控制器11除了連接至馬達13進而連接至輪12，及連接至雷射偵測器141、超聲波掃描器142及無線通訊裝置15之外，更連接至電源PWR及人機介面HMI。在此，人機介面HMI可能即為直立操作面板20的第二控制器21，或作為與第二控制器21交換資料的媒介。而第一控制器11本身在軟體方面，更由應用程式APP、應用程式介面API及資料庫DB組成。第一控制器11在硬體方面則可由硬碟及記憶體等現有的硬體設備實現。

回到圖1，直立操作面板20包括第二控制器21及觸控螢幕22。

直立操作面板20的第二控制器21是用於資料處理，其連接至觸控螢幕22，以接收來自觸控螢幕22的資料，或將資料顯示在觸控螢幕22上，進而，第二控制器21亦連接至第一控制器11，以將使用者所設定的路線資料傳送給第一控制器11。第二控制器21可由硬碟及記憶體等現有的硬體設備實現。

觸控螢幕22可顯示多個資訊，例如，出發地及目的地、寄件人及收件人、貨物的品項及數量。使用者可透過觸控螢幕22設定醫療運輸機器人1的路線，或簽發及簽收的功能。

作為選擇，為了便於貨物的簽發及簽收，直立操作面板20可延伸出如圖2所示的條碼掃描器23。條碼掃描器23可連接至第二控制器21，而第二控制器21可將條碼掃描器23掃描而得的資訊顯示在觸控螢幕22上，或核對第二控制器21所儲存的資料。

作為選擇，直立操作面板20可包括安裝在其前面的多個緊急按鈕24，連接至第二控制器21，進而連接至第一控制器11，以便直接控制醫療運輸機器人1的移動、轉動或將其停止。

作為選擇，直立操作面板20可包括安裝在其前面的行車紀錄器25，以便監視及記錄醫療運輸機器人1的動態。

作為選擇，直立操作面板20可包括揚聲器26，用於播放音樂或發出語音，以便提醒路人讓路或通知取貨。

作為選擇，如圖2所示，移動本體10具有第一高度H1，而直立操作面板20具有第二高度H2，第一高度H1加上第二高度H2可超過人類的平均身高，例如160～200公分的一半，較佳是超過80公分，更佳是超過100公分，以符合人體工學，便於使用者操作。

如圖3所示，載物架30是用於承載貨物80，是由多個支架31組成，較佳是中空的長方體或立方體。貨物80可容置在支架31中或放置在支架31上。

下文將詳細說明醫療運輸機器人1的設定及運作。

（單一醫療運輸機器人的設定及運作）

圖6顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人1的第一控制器11的執行步驟S1～S3。

步驟S1是在第一時間T1，根據馬達13的多個轉動距離獲得預設路線L0。

具體而言，醫療運輸機器人1在來到新環境時，尚未獲得任何新環境的資訊而無法自出發地順利移動到目的地。

對此，一種作法是由使用者將新環境的整張地圖輸入至醫療運輸機器人1，特別是儲存在第一控制器11中，作為醫療運輸機器人1移動的根據。不過，上述作法的前提是使用者必須另外以其他儀器測量及記錄新環境的地圖。雖然亦可直接將建築設計圖作為地圖輸入至醫療運輸機器人1，但在有裝潢或擺放雜物的情況下，建築設計圖可能無法充分反映新環境的真實現狀。

因此，另一種作法是由使用者引導醫療運輸機器人1認識新環境。

圖7顯示本創作一種實施例的新環境的多個節點的多個座標Pk(xk,yk)，對於任何非負整數k，以表示作為出發地的中央倉庫、作為目的地的手術室的門口或空位、或走廊的轉角。

使用者可引導醫療運輸機器人1通過那些節點，醫療運輸機器人1的第一控制器11即可根據多個馬達13的多個轉動距離計算移動距離及方向，其中，垂直於地面的馬達13的轉動距離可獲得移動距離，而平行於地面的馬達13的轉動距離可獲得移動方向。移動距離及方向，透過向量運算即可獲得那些節點的那些座標Pk(xk,yk)，對於任何非負整數k。醫療運輸機器人1的第一控制器11在收到運輸任務的指令後，即可基於那些節點的那些座標計算出預設路線L0。預設路線L0亦可分割成多個局部預設路線L0PiPj，其中，Pi、Pj分別是兩地（兩個節點）的代碼，換言之，L0=ΣL0PiPj，對於任何非負整數i及j。多個局部預設路線L0PiPj，對於任何非負整數i及j，可構成路線網路圖，儲存在資料庫DB中，如圖5所示。圖8顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人1的第一控制器11所儲存的路線網路圖，路線網路圖是以類神經網路的形式呈現。

作為變化例，為了簡化第一控制器11的運算，對於給定的出發地P0及目的地P1，使用者可引導醫療運輸機器人1通過連接兩地的預設路線L0P0P1，並將其設定為唯一，換言之，醫療運輸機器人1只可能以預設路線L0P0P1自出發地P0前往目的地P1，換言之，這種例子不會分割及重組多個局部預設路線。當然，多個給定的出發地Pi及目的地Pj的多個預設路線L0PiPj，對於任何非負整數i及j，可構成路線網路圖。 回到圖6，步驟S2是在第二時間T2，根據掃描器14的掃描結果獲得如圖4所示的替代路線L1。 如前所述，醫療運輸機器人1具有掃描器14，例如雷射掃描器141或超聲波掃描器142，以便偵測障礙物90的存在。在一實施例中，醫療運輸機器人1在遇到障礙物90時，較佳是先停止，由第二控制器21判斷障礙物90是否離開移動路線；若障礙物90不離開，則第二控制器21可控制影音裝置26發出語音以提醒讓路；若障礙物90仍然不離開，則第二控制器21可通知第一控制器11根據雷射掃描器141或超聲波掃描器142計算出足以繞開障礙物的替代路線L1。 步驟S3是在第三時間T3，根據預設路線L0或替代路線L1控制馬達13。 具體而言，第一控制器11在收到運輸任務的指令後，可呼叫出如圖8所示呈現為類神經網路的路線網路圖將多個預設路線，將其運算及結合，亦即L0=ΣL0PiPj，而建構出自出發地至目的地的完整預設路線L0，進而根據預設路線L0控制馬達13；若出現障礙物，則即時計算出替代路線L1，進而根據替代路線L1控制馬達13，據此移動醫療運輸機器人1。

為了通知目的地，例如，手術房的人員領取貨物，第一控制器11可設定成在醫療運輸機器人1抵達目的地時，控制無線通訊裝置15啟動目的地的影音裝置50（如圖4所示），例如，點亮手術室的燈號。

（多個醫療運輸機器人的設定及運作）

1. 避免發生衝突

若有多個醫療運輸機器人1及1*同時在環境中移動時，則必須避免其移動路線發生衝突。所謂移動路線發生衝突是指多個醫療運輸機器人1及1*的移動路線在特定時間交錯而言。若雖然多個醫療運輸機器人1及1*的移動路線在空間上交錯，但在時間上不交錯，則不至於發生衝突。因此，移動路線，包括預設路線L0及替代路線L1，必須結合二維空間參數及時間參數的多個時空函數F0(x,y,t)。

具體而言，例如，醫療運輸機器人1的預設路線L0是表示成時空函數F0(x,y,t)及另一醫療運輸機器人1* 的預設路線L0*是表示成時空函數F0*(x,y,t)。第一控制器11可計算時空函數F0(x,y,t)及時空函數F0*(x,y,t)是否存在交點，若存在交點，則表示兩個醫療運輸機器人1及1*的移動路線發生衝突。此時，兩個醫療運輸機器人1及1*的其中一個就必須改道，或延遲出發時間。

為此，醫療運輸機器人1的第一控制器11是設定成：控制無線通訊裝置15接收另一醫療運輸機器人1*的同伴（預設）路線L0*，並判斷同伴（預設）路線L0*與自己的預設路線L0有無交錯；若有交錯，則採用替代路線L1，或控制無線通訊裝置15向另一醫療運輸機器人1*發出變更路線要求。當然，無線通訊裝置15可能是透過遠端的中央主機向另一醫療運輸機器人1*發出變更路線要求。

然而，兩個醫療運輸機器人1及1*在狹路相逢時，可能產生互不相讓而僵持不下的情況。此時就有必要為它們設定優先序號。優先序號可根據，例如，正比於出發時間而設定，或可根據運輸貨物的重要性而指派。兩個醫療運輸機器人1及1*會互相比較彼此的優先序號，其較大者即可維持預設路線L0；其較小者則必須讓路，而將移動路線變更成替代路線L1。

因此，醫療運輸機器人1的第一控制器11是設定成：預設優先序號Q，控制無線通訊裝置15接收另一醫療運輸機器人的同伴優先序號Q*，若自己的優先序號Q大於同伴優先序號Q*，則採用預設路線L0；若自己的優先序號Q小於同伴優先序號Q*，則採用替代路線L1。就此而言，圖9顯示本創作一種實施例的避免移動路線發生衝突的較佳的判斷流程。

2. 提升運輸效率

提升運輸效率的作法包括減少醫療運輸機器人1的閒置時間及減少醫療運輸機器人1的移動距離。為此，可使用類神經網路將環境的節點及座標依照地理相鄰性分區。

圖10顯示本創作一種實施例的多個醫療運輸機器人1、1*、1**及1***負責第一區域Z1及第二區域Z2。其中，醫療運輸機器人1及1*負責第一區域Z1，醫療運輸機器人1**及1***負責第二區域Z2。

在圖10中，醫療運輸機器人1在更早的時間已送達貨物至手術室Z11，但它不立即折返中央倉庫Z0，而在手術室Z11的門口待命，因為手術室Z12即將完成手術而需要將廢棄物需交由醫療運輸機器人1運輸回中央倉庫Z0。在醫療運輸機器人1在中央倉庫Z0外的地方待命取貨（回收廢棄物）時，同樣負責區域Z1的醫療運輸機器人1*則在中央倉庫Z0待命，以便送貨給區域Z1的其他手術室。中央主機40可彙整多個手術室的呼叫，以無線通訊的方式派遣醫療運輸機器人1前往送貨或取貨。

綜上所述，本創作的醫療運輸機器人1可認識（亦即掃描並儲存）新環境的真實現狀以獲得局部或唯一預設路線，而在遇到如圖4所示的障礙物90時，可計算出替代路線以避免碰撞。根據本創作的另一特徵，其可判斷移動路線是否發生衝突。根據本創作的另一特徵，其可減少醫療運輸機器人1的閒置時間及減少醫療運輸機器人1的移動距離，以提升運輸效率。

儘管本創作已透過上述實施例說明，可理解的是，在不悖離本創作精神及申請專利範圍之下，可進行許多其他修飾及變化。

1、1*、1**、1***‧‧‧醫療運輸機器人

10‧‧‧移動本體

11‧‧‧第一控制器

12‧‧‧輪

13‧‧‧馬達

14‧‧‧掃描器

141‧‧‧雷射掃描器

142‧‧‧超聲波掃描器

15‧‧‧無線通訊裝置

20‧‧‧直立操作面板

21‧‧‧第二控制器

22‧‧‧觸控螢幕

23‧‧‧條碼掃描器

24‧‧‧緊急按鈕

25‧‧‧行車紀錄器

26‧‧‧揚聲器

30‧‧‧載物架

31‧‧‧支架

40‧‧‧中央主機

50‧‧‧影音裝置

80‧‧‧貨物

90‧‧‧障礙物

API‧‧‧應用程式介面

APP‧‧‧應用程式

DB‧‧‧資料庫

H1‧‧‧第一高度

H2‧‧‧第二高度

L0‧‧‧預設路線

L0P0P1‧‧‧預設路線

L0PiPj‧‧‧預設路線

L0*‧‧‧同伴預設路線

L1‧‧‧替代路線

L1*‧‧‧同伴替代路線

PWR‧‧‧電源

Q‧‧‧優先序號

Q*‧‧‧同伴優先序號

T1、T2、T3‧‧‧時間

Z0‧‧‧中央倉庫

Z1‧‧‧第一區域

Z2‧‧‧第二區域

Z11、Z12、Z13、Z14‧‧‧手術室

Z21、Z22、Z23、Z24‧‧‧手術室

P0‧‧‧出發地

P1‧‧‧目的地

Pk(xk,yk)‧‧‧節點的座標

F0(x,y,t)、F0*(x,y,t)‧‧‧時空函數

圖1及圖2分別顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人的立體後視圖及前視圖。 圖3顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人運輸貨物的示意圖。 圖4顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人繞開障礙物的示意圖。 圖5顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人的移動本體的系統架構圖。 圖6顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人的第一控制器的執行步驟。 圖7顯示本創作一種實施例的新環境的多個節點的多個座標。 圖8顯示本創作一種實施例的醫療運輸機器人的第一控制器所儲存的路線網路圖。 圖9顯示本創作一種實施例的避免移動路線發生衝突的較佳的判斷流程。 圖10顯示本創作一種實施例的多個醫療運輸機器人負責不同區域。

Claims (14)

1. 一種醫療運輸機器人，包括： 一移動本體，包括多個輪、驅動該些輪的多個馬達、多個掃描器、及連接至該些馬達及該些掃描器的一第一控制器； 一直立操作面板，設置在該移動本體上而位在其後端，該直立操作面板包括一觸控螢幕、及連接至該觸控螢幕及該第一控制器的一第二控制器；及 一載物架，設置在該移動本體上而位在其前端； 其中，該第一控制器是設定成： 在第一時間，根據該些馬達的多個轉動距離獲得一預設路線； 在第二時間，根據該些掃描器的一掃描結果獲得一替代路線；且 在第三時間，根據該預設路線或該替代路線控制該些馬達。
2. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，其中，該預設路線或該替代路線包括結合二維空間參數及時間參數的多個時空函數。
3. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，其中，該第一控制器是設定成：根據該些馬達的多個轉動距離獲得多個預設路線所組成的一路線網路圖。
4. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，其中，該第一控制器是設定成：在由一使用者引導該醫療運輸機器人通過一新環境的多個節點時，記錄該些節點的多個座標。
5. 如請求項4所述的醫療運輸機器人，其中，該第一控制器是設定成：將該些節點及該些座標儲存至一類神經網路，並自該類神經網路計算出該預設路線。
6. 如請求項5所述的醫療運輸機器人，其中，該類神經網路將該些節點及該些座標依照地理相鄰性分區。
7. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，更包括一無線通訊裝置，設置在該移動本體上。
8. 如請求項7所述的醫療運輸機器人，其中，該第一控制器是設定成：控制該無線通訊裝置接收另一醫療運輸機器人的一同伴路線，並判斷該同伴路線與自己的該預設路線有無交錯；若有交錯，則採用該替代路線，或控制該無線通訊裝置向該另一醫療運輸機器人發出一變更路線要求。
9. 如請求項7所述的醫療運輸機器人，其中，該第一控制器是設定成：預設一優先序號，控制該無線通訊裝置接收另一醫療運輸機器人的一同伴優先序號，若自己的該優先序號大於該同伴優先序號，則採用該預設路線；若自己的該優先序號小於該同伴優先序號，則採用該替代路線。
10. 如請求項7所述的醫療運輸機器人，其中，該第一控制器是設定成：在該醫療運輸機器人抵達一目的地時，控制該無線通訊裝置啟動該目的地的一影音裝置。
11. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，其中，該些掃描器包括一或多個雷射掃描器及一或多個超聲波掃描器。
12. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，其中，該第一控制器是設定成：控制該些掃描器偵測一障礙物，並計算出足以繞開該障礙物的該替代路線。
13. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，其中，該移動本體的一第一高度加上該直立操作面板的一第二高度超過人類的平均身高的一半。
14. 如請求項1所述的醫療運輸機器人，其中，該直立操作面板更包括：安裝在該直立操作面板前面的多個緊急按鈕及一行車紀錄器；及延伸自該直立操作面板的一條碼掃描器。