一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，包括个人终端和医院终端，所述个人终端与医院终端通过服务器连接，所述医院终端包括若干家医院，所述医院内设有若干个病房，所述病房内设有若干终端机器人，所述终端机器人与医院内PC连接。本发明专利技术提供了一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，主要在信息资源共享、可裁剪、低成本、操作简单等方面有优越于其他传统的系统架构。

Application of Ros distributed system architecture in medical nursing field

The present invention discloses a Ros distributed system architecture in the field of medical care, including personal terminal and terminal, the terminal and the server terminal through the hospital personal connection, the terminal includes a number of hospitals in the hospital, the hospital has a number of units, the unit is provided with a plurality of terminals connected by robot. The terminal robot and hospital PC. The invention provides an application of the Ros distributed system architecture in the medical nursing field, mainly in the aspects of sharing information resources, tailoring, low cost, simple operation, etc., and is superior to other traditional system architectures.

【技术实现步骤摘要】
一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用
本专利技术属于计算机
，具体涉及一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用。
技术介绍
随着我国经济不断发展，人民生活水平不断提高，过去一味追求的经济增长给社会带来了大量环境问题和食品安全问题，引起了全社会对个人健康的关注，加之我国老龄化和慢病水平不断加剧，医疗机构现有的服务项目和质量难以满足居民日益增长的“防病、养病、治病”需求。另外,当前我国总体医疗资源不足，医疗资源分配不均衡，居民“大病小病”都往三甲医院就诊，三甲医院的医疗资源疲于应对各种门诊疾病，导致大医院的关键医疗资源不能得到有效的利用，医院资源结构配置和应用的不合理，导致中国60%以上群体得不到及时、有效的治疗。从以上情况来看，目前国内的医疗模式，存在以下问题：其一、技术悬殊太大，有些患者完全可以治疗的，但是由于当地医生能力或者是无法找到合适的共享资源，导致耽误患者及时救治；其二、由于关键资源的浪费，导致医院出现效益增长瓶颈和医院竞争力下降的问题；医院和医院之间没有很好的资源共享平台，导致一家医院无法救治的患者可能要换上好几家医院才能找到有把握救治的医院，但是来回折腾，导致病情恶化，甚至影响救治；其三、地市级以下尤其是乡村医疗环境设备稀缺，三甲医院大都在省会以上城市，无法把医疗延伸和覆盖到广大乡村，占中国人口比例最大的农民群体得不到好的医疗，严重影响了医院医疗资源的发挥和效益；可能导致城市有些三甲医院医师长时间比较清闲，而很多乡村医院人满为患；其四、救治不及时，很多突发的患者会出现在郊外，或者是半夜，或者是一些突发的急病，或者是一些偏僻落后的位置，附近没有什么医疗机构，再或者是事故后无法马上转移的患者，这些情况导致抢救不及时的也很多；其五、最近也有很多远程医疗系统，但是它们也存在着一些问题：（1）村民及农村地区医务工作者意识不强，也不知道怎么操作、怎么诊断、怎么和上级医院沟通，并且医院的许多流程不规范，甚至基本的病例资料都没有；（2）远程医疗的服务费用超出了平均收入水平家庭的支付能力，市场上远程系统开发都各有各自协议和通信方式，并且互相之间是完全封闭的，发展缓慢，维护成本很高，再加上研发成本也很高，所以，市场上使用价格也就水涨船高了。本专利技术的目的就是要解决上述问题，将Ros分布式系统架构应用在医疗护理领域，并对Ros分布式系统架构进行改进。ROS是开源的，是用于机器人的一种后操作系统，或者说次级操作系统，它提供类似操作系统所提供的功能，包含硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间的消息传递、程序发行包管理，它也提供一些工具程序和库用于获取、建立、编写和运行多机整合的程序。ROS的首要设计目标是在机器人研发领域提高代码复用率，ROS是一种分布式处理框架（又名Nodes），这使可执行文件能被单独设计，并且在运行时松散耦合，这些过程可以封装到数据包（Packages）和堆栈（Stacks）中，以便于共享和分发，ROS还支持代码库的联合系统，使得协作亦能被分发，这种从文件系统级别到社区一级的设计让独立地决定发展和实施工作成为可能，上述所有功能都能由ROS的基础工具实现。ROS的运行架构是一种使用ROS通信模块实现模块间P2P的松耦合的网络连接的处理架构，它执行若干种类型的通讯，包括基于服务的同步RPC（远程过程调用）通讯、基于Topic的异步数据流通讯，还有参数服务器上的数据存储，但是ROS本身并没有实时性。由于医疗护理领域涉及到的系统模块很多，模块间的信息交互频繁，组合在Ros分布式系统架构上会有下列问题：（1）Ros虽然号称操作系统，但其实不是一个操作系统，他只是一个通信的架构、一个代码管理的框架，模块之间的实时通讯还需要基于实时操作系统来完成；（2）Ros虽然兼容很多操作系统，但是目前还没有适合在Windows上运行的操作系统，市场上很多客户端使用的操作系统都是基于Windows的，所以还需要开发一个新版本去适应Windows操作系统；（3）目前同一个机器上的ROS节点间的通信使用网络栈的loop-back机制，也就是说每一个数据包都需要经过多层软件栈处理，这将造成不必要的延时（每次20微秒左右）与资源消耗；（4）现在Ros做数据broadcast的时候，底层实现其实是使用multipleunicast，也就是多个点对点的发送，假如要把数据传给5个节点，那么同样的数据会被拷贝5份，这造成了很大的资源浪费，特别是内存资源的浪费，另外，这样也会对通信系统的吞吐量造成很大压力；（5）数据的序列化与反序列化的过程会对通信延时造成很大的损耗；（6）一个使用ROS的系统包括一系列进程，这些进程存在于多个不同的主机并且在运行过程中通过端对端的拓扑结构进行联系，虽然基于中心服务器的那些软件框架也可以实现多进程和多主机的优势，但是在这些框架中，当各电脑通过不同的网络进行连接时，中心数据服务器就会发生问题；（7）医疗软件系统开发不能避免在不同设备上的数据交互，设备之间的协议是不一样的，开发者使用的技术也不一样，怎样去满足适配所有设备终端的接口，就必须使用多语言兼容的系统进行开发实现；（8）目前机器人上有许多可以重复使用的驱动和算法，由于多方面的原因，大部分代码的中间层都过于混乱，以至于很困难提取出它的功能，也很难把它们从原型中提取出来应用到其他方面；（9）所有软件系统开发出来后，总会有或大或小的问题存在，传统的软件系统在调试维护的问题上是一个很大的工程；（10）现在传统RPC架构，大部分都是收费的，或者是难以使用维护再或者是一些没有经过长期测试和实际使用的。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，主要在信息资源共享、可裁剪、低成本、操作简单等方面有优越于其他传统的系统架构。为实现专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，包括个人终端和医院终端，所述个人终端与医院终端通过服务器连接，所述医院终端包括若干家医院，所述医院内设有若干个病房，所述病房内设有若干终端机器人，所述终端机器人与医院内PC连接，基于ROS的分布式系统架构，可以方便掌握整个医院的每个病人的实时状态，可以让医生不放过每一个细节，也让病人和医生护士之间的沟通变得十分轻松简单。优选为，所述终端机器人内设有主控模块，所述主控模块用于控制、协调终端机器人工作，所述主控模块与通信模块、语音模块、视觉识别模块、监测模块、自主导航模块、火灾报警模块连接，所述通信模块用于实现不同终端机器人之间的互相通信，使医生可以同时了解每个病房每个病人的健康状态；所述语音模块连接麦克风和拾音器，在病人无聊的时候，所述终端机器人可以和病人聊天，病人可以通过语音控制终端机器人实现播放音乐、视频、呼叫医生等简单功能，医生可以通过语音来控制终端机器人检查病人的健康状态；所述视觉识别模块连接摄像头，可以识别病人床头的二维码标识；所述监测模块连接摄像头和局部红外设备，可以实时监控病人体温，也可以用来监测病人输液是否输完；所述自主导航模块可以引导病人或家属到达目标位置；所述火灾报警模块连接报警器，可以对发生的火灾及时发出警报。优选为，所述语音模块使用了CMUSphinx和Fest本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：包括个人终端和医院终端，所述个人终端与医院终端通过服务器连接，所述医院终端包括若干家医院，所述医院内设有若干个病房，所述病房内设有若干终端机器人，所述终端机器人与医院内PC连接。

【技术特征摘要】
1.一种Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：包括个人终端和医院终端，所述个人终端与医院终端通过服务器连接，所述医院终端包括若干家医院，所述医院内设有若干个病房，所述病房内设有若干终端机器人，所述终端机器人与医院内PC连接。2.如权利要求1所述的Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：所述终端机器人内设有主控模块，所述主控模块用于控制、协调终端机器人工作，所述主控模块与通信模块、语音模块、视觉识别模块、监测模块、自主导航模块、火灾报警模块连接，所述通信模块用于实现不同终端机器人之间的互相通信，使医生可以同时了解每个病房每个病人的健康状态；所述语音模块连接麦克风和拾音器，在病人无聊的时候，所述终端机器人可以和病人聊天，病人可以通过语音控制终端机器人实现播放音乐、视频、呼叫医生等简单功能，医生可以通过语音来控制终端机器人检查病人的健康状态；所述视觉识别模块连接摄像头，可以识别病人床头的二维码标识；所述监测模块连接摄像头和局部红外设备，可以实时监控病人体温，也可以用来监测病人输液是否输完；所述自主导航模块可以引导病人或家属到达目标位置；所述火灾报警模块连接报警器，可以对发生的火灾及时发出警报。3.如权利要求2所述的Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：所述语音模块使用了CMUSphinx和Festival开源项目中的代码，发布了独立的语音识别包，而且可以将识别出来的语音转换成文字，然后让终端机器人智能处理后说话，所述语音模块采用离线识别的方法，将一些常用的词汇放到一个文件中，作为识别的文本库，然后分段识别语音信号，最后在库中搜索对应的文本信息。4.如权利要求1至3任一所述的Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：所述个人终端包括iPad、手机和电脑，所述个人终端通过GPRS或Wi-Fi与服务器连接。5.如权利要求1至3任一所述的Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：若干所述终端机器人与中控室连接，所述终端机器人将采集的信息传送到中控室，中控客户端可以远程遥控每台终端机器人，实时监控每台机器人的运行状态，当其中一台终端机器人出现故障，可以第一时间通知维护人员，所述终端机器人可以呼叫中控室的维护者，当病人出现突发情况，可以马上通知医生采取行动。6.如权利要求1至3任一所述的Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：所述终端机器人与远程系统连接，所述远程系统可以远程遥控终端机器人，对病人进行检查，通过摄像头观察病人；所述远程系统可以针对一些急性患者，医生又没有时间赶到现场的状态下，可以通过远程视频，指导身边的护士或者非医护人员进行一些抢救工作；有些比较棘手的手术，可能需要各家医院的顶尖医生一起研究，可以通过远程系统协作，将手术台的画面共享到所有在线医生面前，可以用来进行技术探讨，实现多名医生联手救治。7.如权利要求2或3任一所述的Ros分布式系统架构在医疗护理领域的应用，其特征在于：病人信息的采集步骤如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建军，林梨堤，皱治银，
申请(专利权)人：浙江侍维波机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33