WO2019184818A1 - 一种基于护理机器人的养老护理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于护理机器人的养老护理系统，包括中央控制器、药盒机器人和送药机器人，中央控制器、药盒机器人和送药机器人两两之间通过无线传输的方式传输数据及控制指令；药盒机器人设置有呈矩阵分布的药盒，药盒之上设置有RFID模块；送药机器人设置有电机驱动模块、RFID识别模块和SLAM激光雷达；送药机器人通过RFID识别模块获取保存于RFID模块中的目标信息，利用SLAM激光雷达进行地图构建及目标定位，自动把药品送达目标位置。因此，本发明的养老护理系统，能够针对目标进行准确的自动送药，减轻养老院护工的工作量，达到养老院管理自动化、高效化的目的。

Description

一种基于护理机器人的养老护理系统

技术领域

本发明涉及养老护理技术领域，尤其是一种基于护理机器人的养老护理系统。

背景技术

现如今，我国已进入老龄化社会，在我国养老院机构养老作为一种发展时间较长的社会养老方式，还存在许多不足，例如，在现代化养老院中，可能会有老人忘记吃药，年纪大的病人甚至可能还会吃错药物。现阶段的解决方案是依靠养老院护工以人工的方式进行送药，倘若老人众多，这样护工的工作量自然就增大不少，效率和安全性难以得到保障。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于护理机器人的养老护理系统，能够针对目标进行准确的自动送药，减轻养老院护工的工作量，达到养老院管理自动化、高效化的目的。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于护理机器人的养老护理系统，包括用于统筹管理的中央控制器、用于储存药品的药盒机器人和用于自动输送药品的送药机器人，中央控制器、药盒机器人和送药机器人两两之间通过无线传输的方式传输数据及控制指令；药盒机器人设置有呈矩阵分布的药盒，药盒之上设置有用于保存目标信息的RFID模块；送药机器人设置有用于提供移动能力的电机驱动模块、用于识别由RFID模块保存的目标信息的RFID识别模块和用于构建地图及定位的SLAM激光雷达；送药机器人通过RFID识别模块获取保存于RFID模块中的目标信息，利用SLAM激光雷达进行地图构建及目标定位，自动把药品送达目标位置。

进一步，送药机器人还设置有送药控制模块和用于放置药盒的药盒存放区，RFID识别模块设置于药盒存放区之中，电机驱动模块、RFID识别模块和SLAM激光雷达分别与送药控制模块相连接。

进一步，送药机器人还设置有用于检测目标体温数据的体温传感器和用于检测目标心率数据的心率传感器，体温传感器和心率传感器分别与送药控制模块相连接。

进一步，药盒机器人包括用于存放药盒的药盒集中架和用于转移药盒的三轴输送机构，药盒集中架设置有药盒处理模块和所述的药盒，三轴输送机构根据药盒处理模块的控制指令把对应目标信息的药盒转移到送药机器人之中。

进一步，三轴输送机构包括用于抓取药盒的吸取部件、用于带动吸取部件沿着与药盒集中架平行的方向进行移动的Y轴导轨、用于带动Y轴导轨沿着竖直方向进行移动的Z轴导轨和用于带动Z轴导轨朝着药盒集中架进行移动的X轴导轨,X轴导轨设置有用于驱动Z轴导轨进行移动的X轴电机，Z轴导轨设置有用于驱动Y轴导轨进行移动的Z轴电机，Y轴导轨设置有用于驱动吸取部件进行移动的Y轴电机，X轴电机、Y轴电机和Z轴电机分别与药盒处理模块相连接。

进一步，吸取部件包括设置于Y轴导轨之上的支架、用于吸取药盒的吸盘和用于驱动吸盘进行转动的旋转电机，旋转电机设置于支架之上并与药盒处理模块相连接，吸盘与旋转电机的转轴相连接。

进一步，中央控制器包括用于储存目标个人身份信息的个人信息管理模块、用于对送药时间进行统筹管理的送药时间管理模块和用于储存目标个人健康信息的健康数据管理模块，送药时间管理模块与药盒机器人相连接。

进一步，送药机器人通过RFID识别模块获取保存于RFID模块中的目标信息，利用SLAM激光雷达进行地图构建及目标定位，自动把药品送达目标位置，包括以下步骤：

S1、送药机器人接收到由药盒机器人发送过来的送药指令后，送药机器人移动至药盒机器人所处的位置并待命；

S2、药盒机器人将对应目标的药盒转移至送药机器人之中，送药机器人通过RFID识别模块获取储存于RFID模块之中的目标身份信息及目标位置信息，并进行移动送药；

S3、送药机器人通过SLAM激光雷达获取行走路径上的点云数据，并将获取的点云数据与预先构建的地图进行增量匹配，得到送药机器人所处的当前地图；

S4、将获取的点云数据与当前地图进行点云数据匹配对比，判断是否到达目标位置，若是，药盒机器人停止移动；否则，计算与目标位置的相对运动距离，并作出运动姿态改变而调整运动方向；

S5、送药机器人根据经过调整的运动方向移动送药，并转到步骤S3。

本发明的有益效果是：一种基于护理机器人的养老护理系统，当到达预设好的用药时间时，中央控制器会向药盒机器人发送控制指令，而当药盒机器人接收到该控制指令后，药盒机器人会向送药机器人发送送药指令，当送药机器人接收到该送药指令后，送药机器人会移动至药盒机器人所处的位置并待命，接着，药盒机器人会把对应目标信息的药盒转移到送药机器人之中，此时，送药机器人之中的RFID识别模块会对设置于药盒之上的RFID模块进行读取识别，当识别到的目标信息与待送药的目标信息相一致时，送药机器人再进行移动送药，否则，送药机器人会向药盒机器人发送药盒错误信息，使得药盒机器人重新把正确的药盒放置到送药机器人之中，因此，能够保证送药的正确性，从而避免出现老人吃错药的问题；当送药机器人根据识别到的目标信息进行移动送药时，送药机器人利用SLAM激光雷达进行地图构建及目标定位，从而能够自动把药品送达目标位置，从而能够减轻养老院护工的工作量，达到养老院管理自动化、高效化的目的。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的养老护理系统的原理图；

图2是三轴输送机构的示意图。

具体实施方式

参照图1-图2，本发明的一种基于护理机器人的养老护理系统，包括用于统筹管理的中央控制器1、用于储存药品的药盒机器人2和用于自动输送药品的送药机器人3，中央控制器1、药盒机器人2和送药机器人3两两之间通过无线传输的方式传输数据及控制指令；药盒机器人2设置有呈矩阵分布的药盒23，药盒之上设置有用于保存目标信息的RFID模块24；送药机器人3设置有用于提供移动能力的电机驱动模块31、用于识别由RFID模块24保存的目标信息的RFID识别模块32和用于构建地图及定位的SLAM激光雷达33；送药机器人3通过RFID识别模块32获取保存于RFID模块24中的目标信息，利用SLAM激光雷达33进行地图构建及目标定位，自动把药品送达目标位置。具体地，当到达预设好的用药时间时，中央控制器1会向药盒机器人2发送控制指令，而当药盒机器人2接收到该控制指令后，药盒机器人2会向送药机器人3发送送药指令，当送药机器人3接收到该送药指令后，送药机器人3会移动至药盒机器人2所处的位置并待命，接着，药盒机器人2会把对应目标信息的药盒23转移到送药机器人3之中，此时，送药机器人3之中的RFID识别模块32会对设置于药盒23之上的RFID模块24进行读取识别，当识别到的目标信息与待送药的目标信息相一致时，送药机器人3再进行移动送药，否则，送药机器人3会向药盒机器人2发送药盒错误信息，使得药盒机器人2重新把正确的药盒23放置到送药机器人3之中，因此，能够保证送药的正确性，从而避免出现老人吃错药的问题；当送药机器人3根据识别到的目标信息进行移动送药时，送药机器人3利用SLAM激光雷达33进行地图构建及目标定位，从而能够自动把药品送达目标位置，从而能够减轻养老院护工的工作量，达到养老院管理自动化、高效化的目的。

具体地，送药机器人3利用SLAM激光雷达33基于SLAM技术进行地图构建及目标定位。SLAM技术是一种常用的现有技术，其基本思想是利用已创建的地图修正机器人的位姿估计误差，因此，SLAM技术主要分为两个过程：地图构建和即时定位。而本发明的SLAM激光雷达33所采集到的信息是一系列分散的、具有准确角度和距离信息的点，即点云数据。当送药机器人3在移动时，会获取当前环境的点云数据，然后根据特征点匹配方法，在之前已创建的地图上，根据送药机器人3自身的位置增量式的构建新地图，从而能够构建完整的地图。当构建完完整的地图后，送药机器人3便能根据完整地图对其自身位置进行定位。送药机器人3以药盒机器人2所处的位置作为初始位置，并以药盒23上的RFID模块24中储存的目标位置信息作为目标位置，从而朝着目标位置进行移动，送药机器人3在移动的过程中，通过SLAM激光雷达33实时获取当前位置的点云数据，并把该点云数据与完整地图进行点云数据的匹配与对比，从而计算SLAM激光雷达33的相对运动距离和姿态的改变，从而完成对送药机器人3自身的定位，当送药机器人3的当前位置信息与目标位置信息相一致时，即说明送药机器人3到达了目标位置，从而实现了自动输送药品的功能。

其中，参照图1，送药机器人3还设置有送药控制模块34和用于放置药盒23的药盒存放区，RFID识别模块32设置于药盒存放区之中，电机驱动模块31、RFID识别模块32和SLAM激光雷达33分别与送药控制模块34相连接。具体地，每一个RFID模块24对应储存有一个老人的身份信息和位置信息，其中位置信息包括楼房号、房间号和床位号等信息。因此，RFID模块24能够对每一个药盒23进行准确的区分，从而能够保证系统的安全性和准确性。而RFID识别模块32则能够对RFID模块24进行读取识别，从而能够准确识别每一个药盒23的信息，所以，送药机器人3能够把识别出来的药盒23的信息与由药盒机器人2发送过来的目标信息进行比较，从而确保当前所输送的药品能够与需要服用该药品的老人相匹配，从而避免出现吃错药的严重问题。

其中，参照图1，送药机器人3还设置有用于检测目标体温数据的体温传感器35和用于检测目标心率数据的心率传感器36，体温传感器35和心率传感器36分别与送药控制模块34相连接。具体地，当送药机器人3准确把药品送到目标位置后，送药机器人3还能够通过体温传感器35和心率传感器36对老人的健康状况进行测量，当送药机器人3完成对老人的体温数据及心率数据的测量后，送药机器人3会把这些数据上传到中央控制器1之中，从而能够方便对老人的健康状况进行统计及管理。

其中，参照图1-图2，药盒机器人2包括用于存放药盒23的药盒集中架21和用于转移药盒23的三轴输送机构22，药盒集中架21设置有药盒处理模块25和所述的药盒23，三轴输送机构22根据药盒处理模块25的控制指令把对应目标信息的药盒23转移到送药机器人3之中。其中，三轴输送机构22包括用于抓取药盒23的吸取部件26、用于带动吸取部件26沿着与药盒集中架21平行的方向进行移动的Y轴导轨27、用于带动Y轴导轨27沿着竖直方向进行移动的Z轴导轨28和用于带动Z轴导轨28朝着药盒集中架21进行移动的X轴导轨29,X轴导轨29设置有用于驱动Z轴导轨28进行移动的X轴电机，Z轴导轨28设置有用于驱动Y轴导轨27进行移动的Z轴电机，Y轴导轨27设置有用于驱动吸取部件26进行移动的Y轴电机，X轴电机、Y轴电机和Z轴电机分别与药盒处理模块25相连接。具体地，在Y轴导轨27、Z轴导轨28、X轴导轨29、X轴电机、Z轴电机和Y轴电机的相互配合作用下，吸取部件26能够沿着任意方向进行移动，从而能够把药盒23从药盒集中架21之中准确取出，并能够把药盒23准确放置在送药机器人3之中。

其中，参照图1-图2，吸取部件26包括设置于Y轴导轨27之上的支架261、用于吸取药盒23的吸盘262和用于驱动吸盘262进行转动的旋转电机263，旋转电机263设置于支架261之上并与药盒处理模块25相连接，吸盘262与旋转电机263的转轴相连接。具体地，旋转电机263能够带动吸盘262在Y轴导轨27的轴向上产生180度的旋转自由度，从而能够方便药盒23准确地放置于送药机器人3的药盒存放区之中。

其中，参照图1，中央控制器1包括用于储存目标个人身份信息的个人信息管理模块11、用于对送药时间进行统筹管理的送药时间管理模块12和用于储存目标个人健康信息的健康数据管理模块13，送药时间管理模块12与药盒机器人2相连接。具体地，养老院护工能够通过个人信息管理模块11输入老人的照片、姓名、年龄、性别和送药时间等资料，并且中央控制器1能够将这些数据存入数据库之中，方便护工对老人信息进行数据化管理。养老院护工能够通过送药时间管理模块12设置好每个老人的送药时间，当到达设定的送药时间后，中央控制器1会通过无线传输的方式把送药指令发送至药盒机器人2，而药盒机器人2则会转发送药指令到送药机器人3之中，使得送药机器人3能够及时到达药盒机器人2所处的位置而准备进行送药。当送药机器人3完成对老人的体温数据及心率数据的测量后，送药机器人3会将这些数据上传到健康数据管理模块13之中，而健康数据管理模块13则会把这些数据保存至数据库之中，当护工需要查看这些数据时，护工能够通过中央控制器1把这些数据调取出来，而调取出来的这些数据在健康数据管理模块13的处理下，能够以表格或曲线等形式显示老人的历史健康数据，从而方便护工能够更直观地对老人的健康状况进行了解。

其中，参照图1，送药机器人3通过RFID识别模块32获取保存于RFID模块24中的目标信息，利用SLAM激光雷达33进行地图构建及目标定位，自动把药品送达目标位置，包括以下步骤：

S1、送药机器人3接收到由药盒机器人2发送过来的送药指令后，送药机器人3移动至药盒机器人2所处的位置并待命；

S2、药盒机器人2将对应目标的药盒23转移至送药机器人3之中，送药机器人3通过RFID识别模块32获取储存于RFID模块24之中的目标身份信息及目标位置信息，并进行移动送药；

S3、送药机器人3通过SLAM激光雷达33获取行走路径上的点云数据，并将获取的点云数据与预先构建的地图进行增量匹配，得到送药机器人3所处的当前地图；

S4、将获取的点云数据与当前地图进行点云数据匹配对比，判断是否到达目标位置，若是，药盒机器人2停止移动；否则，计算与目标位置的相对运动距离，并作出运动姿态改变而调整运动方向；

S5、送药机器人3根据经过调整的运动方向移动送药，并转到步骤S3。

具体地，当通过中央控制器1设定好送药时间之后，本发明的养老医疗系统能够自动运行，中央控制器1利用无线的方式向药盒机器人2发送送药指令，而药盒机器人2则会向送药机器人3转发该送药指令，使得送药机器人3能够移动至药盒机器人2所处的地方，此时，药盒机器人2自动地将对应的药盒23转移至送药机器人3之中，送药机器人3判断所输送的药盒23无误时，送药机器人3利用SLAM激光雷达33进行地图构建及目标定位，从而自动地将药盒23准确地送至老人身边，从而能够减轻养老院护工的工作量，达到养老院管理自动化、高效化的目的。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1. 一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：包括用于统筹管理的中央控制器（1）、用于储存药品的药盒机器人（2）和用于自动输送药品的送药机器人（3），所述中央控制器（1）、药盒机器人（2）和送药机器人（3）两两之间通过无线传输的方式传输数据及控制指令；所述药盒机器人（2）设置有呈矩阵分布的药盒（23），所述药盒之上设置有用于保存目标信息的RFID模块（24）；所述送药机器人（3）设置有用于提供移动能力的电机驱动模块（31）、用于识别由所述RFID模块（24）保存的目标信息的RFID识别模块（32）和用于构建地图及定位的SLAM激光雷达（33）；所述送药机器人（3）通过所述RFID识别模块（32）获取保存于所述RFID模块（24）中的目标信息，利用所述SLAM激光雷达（33）进行地图构建及目标定位，自动把药品送达目标位置。
2. 根据权利要求1所述的一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：所述送药机器人（3）还设置有送药控制模块（34）和用于放置所述药盒（23）的药盒存放区，所述RFID识别模块（32）设置于所述药盒存放区之中，所述电机驱动模块（31）、RFID识别模块（32）和SLAM激光雷达（33）分别与所述送药控制模块（34）相连接。
3. 根据权利要求2所述的一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：所述送药机器人（3）还设置有用于检测目标体温数据的体温传感器（35）和用于检测目标心率数据的心率传感器（36），所述体温传感器（35）和心率传感器（36）分别与所述送药控制模块（34）相连接。
4. 根据权利要求1所述的一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：所述药盒机器人（2）包括用于存放所述药盒（23）的药盒集中架（21）和用于转移所述药盒（23）的三轴输送机构（22），所述药盒集中架（21）设置有药盒处理模块（25）和所述的药盒（23），所述三轴输送机构（22）根据所述药盒处理模块（25）的控制指令把对应目标信息的药盒（23）转移到所述送药机器人（3）之中。
5. 根据权利要求4所述的一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：所述三轴输送机构（22）包括用于抓取所述药盒（23）的吸取部件（26）、用于带动所述吸取部件（26）沿着与所述药盒集中架（21）平行的方向进行移动的Y轴导轨（27）、用于带动所述Y轴导轨（27）沿着竖直方向进行移动的Z轴导轨（28）和用于带动所述Z轴导轨（28）朝着所述药盒集中架（21）进行移动的X轴导轨（29）,所述X轴导轨（29）设置有用于驱动所述Z轴导轨（28）进行移动的X轴电机，所述Z轴导轨（28）设置有用于驱动所述Y轴导轨（27）进行移动的Z轴电机，所述Y轴导轨（27）设置有用于驱动所述吸取部件（26）进行移动的Y轴电机，所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机分别与所述药盒处理模块（25）相连接。
6. 根据权利要求5所述的一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：所述吸取部件（26）包括设置于所述Y轴导轨（27）之上的支架（261）、用于吸取药盒（23）的吸盘（262）和用于驱动所述吸盘（262）进行转动的旋转电机（263），所述旋转电机（263）设置于所述支架（261）之上并与所述药盒处理模块（25）相连接，所述吸盘（262）与所述旋转电机（263）的转轴相连接。
7. 根据权利要求1所述的一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：所述中央控制器（1）包括用于储存目标个人身份信息的个人信息管理模块（11）、用于对送药时间进行统筹管理的送药时间管理模块（12）和用于储存目标个人健康信息的健康数据管理模块（13），所述送药时间管理模块（12）与所述药盒机器人（2）相连接。
8. 根据权利要求1所述的一种基于护理机器人的养老护理系统，其特征在于：所述送药机器人（3）通过所述RFID识别模块（32）获取保存于所述RFID模块（24）中的目标信息，利用所述SLAM激光雷达（33）进行地图构建及目标定位，自动把药品送达目标位置，包括以下步骤：

   S1、送药机器人（3）接收到由药盒机器人（2）发送过来的送药指令后，送药机器人（3）移动至药盒机器人（2）所处的位置并待命；

   S2、药盒机器人（2）将对应目标的药盒（23）转移至送药机器人（3）之中，送药机器人（3）通过RFID识别模块（32）获取储存于RFID模块（24）之中的目标身份信息及目标位置信息，并进行移动送药；

   S3、送药机器人（3）通过SLAM激光雷达（33）获取行走路径上的点云数据，并将获取的点云数据与预先构建的地图进行增量匹配，得到送药机器人（3）所处的当前地图；

   S4、将获取的点云数据与当前地图进行点云数据匹配对比，判断是否到达目标位置，若是，药盒机器人（2）停止移动；否则，计算与目标位置的相对运动距离，并作出运动姿态改变而调整运动方向；

   S5、送药机器人（3）根据经过调整的运动方向移动送药，并转到步骤S3。