一种院外自动人体贴片除颤急救装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种院外自动人体贴片除颤急救装置及控制方法，包括旋转子轴承和固定定子组成的可动旋转收纳结构，由机械防抖和连接构件组成的视觉雷达固定结构，由除颤电极片和舵机及其连接件构成的运动贴片机械臂结构，由吸盘和稳固螺丝构成的底盘稳固结构，以及用于存放和收纳基本控制和电源单元的控制和电源存储结构。并且内置AED可以对医院外发生的心跳骤停和心跳紊乱的患者进行自动化识别，利用毫米波雷达监测生命体征，同时通过摄像头人体姿态估计，以控制贴片机械臂进行自动化急救除颤的紧急治疗。本发明专利技术能够实现装置全自动贴片急救功能并能在不触碰患者的情况下对患者心率进行精准估计，简单快捷。简单快捷。简单快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种院外自动人体贴片除颤急救装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种院外自动人体贴片除颤急救装置及控制方法。

技术介绍

[0002]目前，在公共场合应对心跳紊乱，心跳骤停情况所配备的医疗设备主要是自动体外除颤仪，缩写名为AED。AED能够实现在把它的电极片贴到患者身上后，自动进行电击，进行心室除颤，极大地提高了心脏骤停患者的救活率。AED相对于医院专业的除颤设备操作已经较为简单，但是，不具备医疗AED操作知识的人还是无法在现场使用AED进行除颤急救。
[0003]为了让普通人也能够使用AED进行急救操作，目前出现了两种主流方案，一是使用AED智能辅助机器人，能够传播AED使用知识，在公共场合利用人体模型示范AED操作流程，辅助人工进行AED除颤操作，通过普及操作知识的方式进行宣传；二是在AED设备被启动时通过语音，视频等方式进行现场教学，让操作者现场根据指示操作。即使目前的两种方案能够有一定效果，但是均不能避免人为因操作不够熟练等产生的意外风险。为了能够更加高效的进行AED急救操作，最大限度地提升心脏骤停患者的救活率，本专利技术设计了一种能够实现自动化除颤操作的院外智能急救装置。

技术实现思路

[0004]为了实现公共场合对心跳紊乱，心跳骤停的患者进行自动化专业急救除颤的目标，本专利技术提出了一种院外自动人体贴片除颤急救装置。
[0005]本专利技术的技术方案为
[0006]一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，包括主臂、至少两个支撑臂以及
[0007]可动旋转收纳结构：为主臂和支撑臂的连接旋转机构，具有旋转机构和固定机构，控制主臂和支撑臂的所成工作角；
[0008]视觉雷达固定结构：用于将视觉摄像头和毫米波雷达固定在装置的主臂上，保持稳定的数据采集；
[0009]运动贴片机械臂结构：由六自由度机械臂构成，末端有转接件和绝缘保护层以及固定孔位的除颤电极片，通过控制六自由度机械臂可以实现运动贴片的任务；
[0010]底盘稳固结构：包括设置在支撑臂底盘下设吸附吸盘连接和吸盘，在工作时固定本装置；
[0011]控制和电源存储结构；为具有多层的隔层结构，其中控制存储结构为K、L两层，分别通过铜柱连接人工智能开发板和主从单片机；电源存储结构为E、M两侧，分别为电源单体和变压模块。
[0012]在上述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，所述可动旋转收纳结构包括旋转机构和固定机构，所述旋转机构为旋转轴承，固定机构为插销式结构，旋转机构和固定机构分别位于主臂和两侧的支撑臂连接处。
[0013]在上述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，视觉雷达固定结构包括功能连接件、缓冲和防震垫圈，所述功能连接件为摄像头两侧的L型固定板与毫米波雷达的固定转接板，所述缓冲和防震垫圈分别位于摄像头两块L型固定板与主臂的预设孔位的连接处和毫米波雷达的固定转接板与主臂的预设孔位连接处。
[0014]在上述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，运动机械臂结构中的六自由度的机械臂由总线舵机进行分布控制，贴片装置包括电极片和绝缘层及其固定的螺丝；总线舵机包括云台舵机一，第一中间舵机、第二中间舵机、第三中间舵机、第四中间舵机、电极片方向舵机六，电机之间通过3线总线串行控制，云台舵机通过旋转控制整体机械臂的朝向，云台舵机一通过L型转接板和固定孔位螺丝与支撑臂底板连接固定；云台舵机一和第一中间舵机通过第一U型转接板连接；第一中间舵机和第二U型转接板通过舵盘连接作用；第二中间舵机通过舵盘和L型转接板与第三U型转接板连接至第三中间舵机；第三中间舵机通过舵盘和L型连接板直接连接至第四中间舵机；第四中间舵机通过舵盘和固定板转接件连接至电极片方向舵机，电极片和运动贴片机械臂之间采用螺丝的连接方式，通过稳固螺丝D11和稳固螺丝D12，将电极片与机械臂相锁定，同时在电极片的后端具有一层绝缘保护层D2，防止电极片的电流通过机械臂的金属体泄露造成危险，整个贴片装置由转接连接件C13和C131以及C132固定在运动机械臂上。
[0015]在上述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，控制和电源存储结构中，K层为人工智能开发板(上位机)处理层，包括一块Jetson Xavier NX的AI智能开发板，进行人体姿态估计和机械臂的运动规划的相关计算。
[0016]在上述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，控制和电源存储结构中，L层为机械臂和毫米波雷达控制层，包括两块STM32F103VET6单片机，分别为主机B81和从机B82，主机和从机STM32F103VET6都负责对各自的运动机械臂进行驱动，同时主机STM32F103VET6还兼任毫米波雷达的数据处理，利用数据线通过数据传输专用通口和K层的上位机相连接，传输相应的数据。
[0017]在上述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，控制和电源存储结构中，右侧主体为电源供电模块，分别包括E层和M层，中间由隔板B71隔开，E层为电池主体B72，M层分布着若干变压模块B73，变压模块B73包括将电源电压变压为体外自动除颤仪所需要的电压的变压模块、变压为Jetson Xavier NX智能开发板专用电压的变压模块、以及变压为普通单片机和传感器通用的5v低电压的变压模块，各变压模块通过支撑柱与电源存储结构的底盘相连接。
[0018]一种使用所述院外自动人体贴片除颤急救装置的控制方法，其特征在于，包括：
[0019]通过展开并锁定可动旋转收纳结构以及固定底盘稳固结构，稳固装置，同时，装置进入工作模式，装置自动通过具有机械防抖功能的毫米波雷达对患者的心跳信息进行采集，同时装置自动判断是否需要进行除颤急救，若需要除颤，装置自动通过摄像头结合Jetson Xavier NX进行人体姿态估计，通过STM32F103VET6单片机控制六自由度专用运动贴片机械臂进行贴片，结合装置中所带的AED进行全自动的急救除颤。
[0020]在上述的控制方法，进行人体姿态估计的具体步骤是：
[0021]步骤1，采集若干人体平躺姿态图片，利用标注工具对人体的左肩、右肩、左腰、右腰、脖颈等关键特征点进行标注，并组合图片得到数据集，
[0022]步骤2，以提前标注关键点的w*h*3的RGB图片传入第一阶段的VGG
‑
19卷积神经网络，生成特征图集F，再将特征图回归计算得到置信度图S1＝ρ1(F)，这里的ρ为下一阶段的预测网络，同时该预测网络作为置信度图的下一阶段训练网络，优化置信度图S
t
＝ρ
t
(F
t
,S
t
)，构造损失函数，本领域技术人员通常采用L2范数，对损失函数进行空间加权得到，所述损失函数为：其中为真实的关键点置信度图，w(p)为对应关键点图的权重，对每个图像生成置信图，最终通过网络的置信图为即可通过非最大值抑制得到人体关键点。
[0023]步骤3，得到人体关键点后，通过多元回归分析，以左肩、右肩、左腰、右腰和脖颈部分的关键点为基础，设电极片贴片点为(x1,y1)与(x本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，包括主臂、至少两个支撑臂以及可动旋转收纳结构：为主臂和支撑臂的连接旋转机构，具有旋转机构和固定机构，控制主臂和支撑臂的所成工作角；视觉雷达固定结构：用于将视觉摄像头和毫米波雷达固定在装置的主臂上，保持稳定的数据采集；运动贴片机械臂结构：由六自由度机械臂构成，末端有转接件和绝缘保护层以及固定孔位的除颤电极片，通过控制六自由度机械臂可以实现运动贴片的任务；底盘稳固结构：包括设置在支撑臂底盘下设吸附吸盘连接和吸盘，在工作时固定本装置；控制和电源存储结构；为具有多层的隔层结构，其中控制存储结构为K、L两层，分别通过铜柱连接人工智能开发板和主从单片机；电源存储结构为E、M两侧，分别为电源单体和变压模块。2.根据权利要求1所述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，所述可动旋转收纳结构包括旋转机构和固定机构，所述旋转机构为旋转轴承，固定机构为插销式结构，旋转机构和固定机构分别位于主臂和两侧的支撑臂连接处。3.根据权利要求1所述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，视觉雷达固定结构包括功能连接件、缓冲和防震垫圈，所述功能连接件为摄像头两侧的L型固定板与毫米波雷达的固定转接板，所述缓冲和防震垫圈分别位于摄像头两块L型固定板与主臂的预设孔位的连接处和毫米波雷达的固定转接板与主臂的预设孔位连接处。4.根据权利要求1所述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，运动机械臂结构中的六自由度的机械臂由总线舵机进行分布控制，贴片装置包括电极片和绝缘层及其固定的螺丝；总线舵机包括云台舵机一，第一中间舵机、第二中间舵机、第三中间舵机、第四中间舵机、电极片方向舵机六，电机之间通过3线总线串行控制。云台舵机通过旋转控制整体机械臂的朝向，云台舵机一通过L型转接板和固定孔位螺丝与支撑臂底板连接固定；云台舵机一和第一中间舵机通过第一U型转接板连接；第一中间舵机和第二U型转接板通过舵盘连接作用；第二中间舵机通过舵盘L型转接板和第三U型转接板连接至第三中间舵机；第三中间舵机通过舵盘和L型连接板直接连接至第四中间舵机；第四中间舵机通过舵盘和固定板转接件连接至电极片方向舵机。电极片和运动贴片机械臂之间采用螺丝的连接方式，通过稳固螺丝D11和稳固螺丝D12，将电极片与机械臂相锁定，同时在电极片的后端具有一层绝缘保护层D2，防止电极片的电流通过机械臂的金属体泄露造成危险，整个贴片装置由转接连接件C13和C131以及C132固定在运动机械臂上。5.根据权利要求1所述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，控制和电源存储结构中，K层为人工智能开发板(上位机)处理层，包括一块Jetson Xavier NX的AI智能开发板，进行人体姿态估计和机械臂的运动规划的相关计算。6.根据权利要求1所述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，控制和电源存储结构中，L层为机械臂和毫米波雷达控制层，包括两块STM32F103VET6单片机，分别为主机B81和从机B82，主机和从机STM32F103VET6都负责对各自的运动机械臂进行驱动，同时主机STM32F103VET6还兼任毫米波雷达的数据处理，利用数据线通过数据传输专用通口和K层的上位机相连接，传输相应的数据。
7.根据权利要求1所述一种院外自动人体贴片除颤急救装置，其特征在于，控制和电源存储结构中，右侧主体为电源供电模块，分别包括E层和M层，中间由隔板B71隔开，E层为电池主体B72，M层分布着若干变压模块B73，变压模块B73包括将电源电压变压为体外自动除颤仪所需要的电压的变压模块、变压为Jetson Xavier NX智能开发板专用电压的变压模块、以及变压为普通单片机和传感器通用的5v低电压的变压模块，各变压模块通过支撑柱与电源存储结构的底盘相连接。8.一种使用权利要求1至7任意一项所述院外自动人体贴片除颤急救装置的控制方法，其特征在于，包括：通过展开并锁定可动旋转收纳结构以及固定底盘稳固结构，稳固装置，同时，装置进入工作模式，装置自动通过具机械防抖的毫米波雷达对患者的心率心跳信息进行采集，同时装置自动判断是否需要进行除颤急救，若需要除颤，装置自动通过摄像头结合Jetson Xavie...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊勋鹏，张浩楠，王轶博，范赐恩，吴婧逸，郭姝江，吴敏渊，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：