一种护理机器人及其工作方法技术

本发明专利技术属于护理机器人领域，具体的公开了一种护理机器人及其工作方法；包括机械臂（1）、核心控制模块（2）、驱动模块（3）、感知模块（4）、接口电路模块（5）和通信系统模块（6），本发明专利技术所述机器人能够帮助医护人员运送各种医用设备、实验工具以及清理医院中垃圾，还能给病房中患者运送食品、送检验结果或者送药品等工作，大大缓解医疗机构或者养老机构中人手不足的难题。

A kind of Nursing Robot and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种护理机器人及其工作方法
本专利技术属于护理机器人领域，具体的公开了一种护理机器人及其工作方法。技术背景目前全国许多医院和养老院普遍存在着护士数量不足的问题。中国医学会曾发表文章称，目前中国医护人员数量缺口很大，全国很多医院护士数量达不到配置标准。全球人均护士数量中国排在第197名，处于倒数位置。在全国各地医院和养老机构，许多医护人员需要照顾二十多名患者，甚至有些医院出现一名医护人员要同时照顾三、四十位病人的现象。一方面是许多医院和养老院存在着护士数量的严重不足，另一方面是医院和养老院里很多医护人员每天要做大量重复性工作，例如给病人送药，送病历，送报表或者试验结果等。这些工作严重的占用医护人员大量的体力与精力，从而造成工作效率降低，导致许多医护人员不能将更多的精力放在关注病人治疗和病情恢复上，因此急需一种实用的护理机器人。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供一种工业移动机器人的控制系统及其工作方法，本控制系统结构简洁，功能强大，灵活性高，可以应用于多种工业场景。为实现上述目，本专利技术采用以下技术方案：一种护理机器人，包括以下模块：机械臂、核心控制模块、驱动模块、感知模块、接口电路模块和通信系统模块；所述机械臂使用选用五个MG995型号舵机组成的五自由度组合装置；所述核心控制模块使用ALTERADE2控制板；所述驱动模块采用独立驱动的四轮结构，其动力源来自机器人平台左右两侧的驱动电机；所述感知模块包括光电码盘、地磁传感器、超声波传感器、视觉传感器；所述接口电路模块包括接口电路、电源转换电路、电源过流保护电路；所述通信系统模块选用冰河无线APC200A-43无线通信系统。视觉传感器可以选择OV7725视觉传感器，OV7725是一款集成1/4英寸单芯片VGA相机以及图像处理器的高性能传感器。它具有操作方便、适用范围广、数据传输速度快等特点，能够自动调节边缘的增强、自动调节噪声的抑制。进一步的，上述一种护理机器人，所述机械臂最低端为基座，将整个机械臂固定在护理机器人顶部，中间各关节通过旋转关节角度来操纵机械臂进行不同的动作，最末端为手型抓取器。该机械臂具有精度较高、操作方便、容易控制等优点，是服务型机器人常用的一种舵机装置作为执行机构，机械臂的精确控制是通过五个舵机的关节转动角度来完成的。进一步的，上述一种护理机器人，所述感知模块中的光电码盘为含有12个光栅格的增量式光电码盘，与空心杯减速电机结合在一起的，电机旋转时带动光电码盘一块旋转，进行码盘同步计数。光电码盘栅格两侧分别有一对光敏感的传感器，当电机转动时带动光电码盘一起旋转，光敏感传感器通过捕捉明暗相间的光线数目达到测量电机转过圈数的功能。进一步的，上述一种护理机器人，所述驱动模块的四轮结构为左右安装的两个驱动轮和前后安装的两个万向轮。进一步的，上述一种护理机器人，所述感知模块中的地磁传感器选用MAG3110地磁传感器，所述MAG3110地磁传感器首先测量机器人周围磁场，通过各个坐标系上磁敏感轴测出地磁分量值，再经过计算和误差校正，可以得到载体与地磁北的夹角，通过校正磁偏角得到护理机器人准确的航向角。MAG3110是一款对空间三轴方向地磁敏感的微小型地磁传感器，对周围的地磁信息比较敏感。测试范围为-1000uT~+1000uT，它的灵敏度为0.10uT，符合本系统中采用MAG3110地磁传感器测量护理机器人航向角的要求。进一步的，上述一种护理机器人，所述感知模块中的超声波传感器选用US-100超声波传感器，并采用三组超声波传感器分别安装在机器人左侧、前方以及右侧。US-100超声波传感器是一款常用的移动机器人测距传感器，它的输入电压为2.4~5.5V之间，静态功耗较低，通常US-100超声波传感器在出厂时产品自带温度传感器对测距结果进行检验的功能，它支持RS232、I/O接口等多种数据传输方式，在复杂环境下依然能够较稳定的工作。并且它里面还有温度传感器，可以对测得的距离信息进行温度补偿校正。进一步的，上述一种护理机器人，所述上位控制机中安装有冰河无线APC200A-43无线通信系统。护理机器人在工作时需要不断进行运动，医院内往往人员多且环境较为复杂，通常这种情况下不适合有线通信，因此本系统选用冰河无线APC200A-43无线通信系统，作为护士助手机器人与上位机之间的通信设备。进一步的，上述一种护理机器人的工作方法，包括以下步骤：I.在上位控制机中为护理机器人编辑指令，并通过冰河无线APC200A-43无线通信系统发射，位于信号范围内的护理机器人的通信系统模块接受到指令，传输并储存于核心控制模块中；II.核心控制模块发出指令控制驱动模块驱动其四轮结构进行启动、暂停、前进、后退、转向、加速、减速等操作；III.在驱动模块工作的同时，感知模块中的光电码盘和地磁传感器协调工作，使得护理机器人获得其准确位置；超声波传感器持续工作，感知周围的障碍物，使得护理机器人在运动中避开障碍物；IV.当护理机器人运动到指定位置时，核心控制模块控制机械臂完成举起、放下、运送等操作。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所公开的一种护理机器人结构简洁，功能强大，灵活性高，成本适中，能够通过图像传感器识别各种场景，躲避障碍物，移动能力强；具有无线数据收发能力，可以自主运动，也可以由人远程控制；机器人能够帮助医护人员运送各种医用设备、实验工具以及清理医院中垃圾，还能给病房中患者运送食品、送检验结果或者送药品等工作，适合在全国各医疗和养老机构推广使用。附图说明图1为实施例1的示意图图2为实施例2的示意图。具体实施方式下面将结合具体实验数据，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的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它实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例1如图1一种护理机器人，包括以下模块：机械臂1、核心控制模块2、驱动模块3、感知模块4、接口电路模块5和通信系统模块6；所述机械臂1使用选用五个MG995型号舵机组成的五自由度组合装置；所述核心控制模块2使用ALTERADE2控制板；所述驱动模块3采用独立驱动的四轮结构，其动力源来自机器人平台左右两侧的驱动电机；所述感知模块4包括光电码盘41、地磁传感器42、超声波传感器43、视觉传感器44；所述接口电路模块5包括接口电路51、电源转换电路52、电源过流保护电路53；所述通信系统模块6选用冰河无线APC200A-43无线通信系统。实施例2如图2所示的一种护理机器人，包括以下模块：机械臂1、核心控制模块2、驱动模块3、感知模块4、接口电路模块5和通信系统模块6；所述机械臂1使用选用五个MG995型号舵机组成的五自由度组合装置；所述核心控制模块2使用ALTERADE2控制板；所述驱动模块3采用独立驱动的四轮结构，其动力源来自机器人平台左右两侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种护理机器人，其特征在于，包括以下模块：机械臂（1）、核心控制模块（2）、驱动模块（3）、感知模块（4）、接口电路模块（5）和通信系统模块（6）；所述机械臂（1）使用选用五个MG995 型号舵机组成的五自由度组合装置；所述核心控制模块（2）使用ALTERA DE2 控制板；所述驱动模块（3）采用独立驱动的四轮结构；所述感知模块（4）包括光电码盘（41）、地磁传感器（42）、超声波传感器（43）、视觉传感器（44）；所述接口电路模块（5）包括接口电路（51）、电源转换电路（52）、电源过流保护电路（53）；所述通信系统模块（6）选用冰河无线APC200A-43 无线通信系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种护理机器人，其特征在于，包括以下模块：机械臂（1）、核心控制模块（2）、驱动模块（3）、感知模块（4）、接口电路模块（5）和通信系统模块（6）；所述机械臂（1）使用选用五个MG995型号舵机组成的五自由度组合装置；所述核心控制模块（2）使用ALTERADE2控制板；所述驱动模块（3）采用独立驱动的四轮结构；所述感知模块（4）包括光电码盘（41）、地磁传感器（42）、超声波传感器（43）、视觉传感器（44）；所述接口电路模块（5）包括接口电路（51）、电源转换电路（52）、电源过流保护电路（53）；所述通信系统模块（6）选用冰河无线APC200A-43无线通信系统。


2.根据权利要求1所述的一种护理机器人，其特征在于，所述机械臂（1）最低端为基座，将整个机械臂固定在护理机器人顶部，中间各关节通过旋转关节角度来操纵机械臂进行不同的动作，最末端为手型抓取器。


3.根据权利要求1所述的一种护理机器人，其特征在于，所述感知模块（4）中的光电码盘（41）为含有12个光栅格的增量式光电码盘，与空心杯减速电机结合在一起的，电机旋转时带动光电码盘一块旋转，进行码盘同步计数。


4.根据权利要求1所述的一种护理机器人，其特征在于，所述驱动模块（3）的四轮结构为左右安装的两个驱动轮和前后安装的两个万向轮。


5.根据权利要求1所述的一种护理机器人，其特征在于，所述感知模块（4）中的地磁传感器（42）选用MAG3110地磁传...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦统云，
申请(专利权)人：苏州大成有方数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32