(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010189951.3
(22)申请日 2020.03.18
(71)申请人 浙江工业大学
地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路
18号
(72)发明人 甘雨露 邵子睿 周姝窈 张毫杰
(74)专利代理机构 杭州天正专利事务所有限公
司 33201
代理人 王兵 黄美娟
(51)Int.Cl.
B25J 5/00(2006.01)
B25J 9/04(2006.01)
B25J 11/00(2006.01)
B25J 15/08(2006.01)
B25J 19/00(2006.01)
B25J 19/02(2006.01)A61B 5/024(2006.01)A61B 5/021(2006.01)A61B 5/00(2006.01)
(54)发明名称一种智能送药巡诊交互机器人(57)摘要一种智能送药巡诊交互机器人，包括全向移动底盘、机械臂模块、心率血压测量模块、显示屏模块、语音播报模块、无线通讯模块、以及扫码模块；全向移动底盘上沿竖直方向间隔设有四层相互平行的平台，第一层平台位于最下方；心率血压测量模块设置于第三层平台上，机械臂模块和显示屏模块设置于第四层平台上，机械臂模块的执行端设有夹持机构，夹持机构的旁边设有扫码模块。本发明体积小、自主导航、自主避障、远程问诊、语音播报、送药等功能，更贴合患者的实际需求，为患者带来极大的舒适感，同时减轻医院的负担，特别适用于传染性极强病人的问诊、送 药工作。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 111421518 A 2020.07.17
C N 111421518
A
1.一种智能送药巡诊交互机器人，其特征在于：包括全向移动底盘、机械臂模块、心率血压测量模块、显示屏模块、语音播报模块、无线通讯模块、以及扫码模块；全向移动底盘上沿竖直方向间隔设有四层相互平行的平台，第一层平台位于最下方；心率血压测量模块设置于第三层平台上，机械臂模块和显示屏模块设置于第四层平台上，机械臂模块的执行端设有夹持机构，夹持机构的旁边设有扫码模块；
所述全向移动底盘包括底盘，底盘为具有连接孔和走线孔的圆形板，底盘的下方设有三个以120°均匀分布的全向轮；全向轮安装于轮轴的一端，轮轴通过轴承安装在轮轴支座上，轮轴支座安装在底盘的底部，轮轴的另一端与电机的输出轴连接，电机与电机驱动板电连接，电机驱动板与第一单片机电连接；底盘上还设有用于获得机器人三轴姿态角和加速度的惯性测量单元，惯性测量单元与迷你主机电连接；
所述四层相互平行的平台通过板状连接件与底板固定连接，所述第一层平台上设有激光雷达，用于获取机器人周围的环境深度信息；第二层平台上设有搭载ROS控制系统的迷你主机；第三层平台上设有第二单片机、以及用于进行心率和血压测试的心率血压测量模块；第四层平台上设有机械臂模块和显示屏模块，机械臂模块的安装位置位于底盘的中心线上，机械臂模块的安装位置处通过四根杆件垂直支撑，四根杆件的顶端设有用于安装机械臂模块和显示屏模块的支撑板，支撑板为具有走线孔和安装孔的板状结构；
所述机械臂模块包括机械臂、夹持机构、舵机、以及设置在支撑板上的旋转云台；旋转云台由设置在支撑板底部的云台舵机驱动，旋转云台上设有机械臂；机械臂包括多个关节和多个臂体，多个臂体通过关节依次连接；多个舵机分别设置在机械臂的各个关节处，舵机驱动各个关节转动；
所述扫码模块、舵机、云台舵机分别电连接第二单片机；第二单片机、第一单片机、心率血压测量模块、显示屏模块、语音播报模块、激光雷达、无线通讯模块分别与迷你主机电连接，迷你主机通过无线通讯模块与医生的终端设备连接。
2.如权利要求1所述的一种智能送药巡诊交互机器人，其特征在于：所述底盘上设有第一电源，第一电源的电源输出端与迷你主机的电源输入端电连接；第三层平台上设有第二电源，第二电源的电源输出端与第二单片机的电源输入端电连接。
3.如权利要求1所述的一种智能送药巡诊交互机器人，其特征在于：所述显示器模块包括触摸显示屏、扬声器和麦克风，触摸显示屏上侧嵌装有摄像头、下侧嵌装有扬声器和麦克风。
4.如权利要求1所述的一种智能送药巡诊交互机器人，其特征在于：所述心率血压测量模块包括心率血压传感器。
5.如权利要求1所述的一种智能送药巡诊交互机器人，其特征在于：还包括药品放置盒，药品放置盒设置在第四层平台上。
权 利 要 求 书1/1页CN 111421518 A
一种智能送药巡诊交互机器人
技术领域
[0001]本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种智能送药巡诊交互机器人。
背景技术
[0002]患者错过服药时间就会延缓康复时间，严重的会出现久治不愈而错过了最佳的时间，对于缺少家人陪伴的住院患者来说需要医护人员定时的提醒患者服药，由于医院患者众多，医护人员较少很难做到及时将药物送到患者手中提醒患者服药，随着机器人的产生与发展，机器人走进了医院代替人工送药，常见的送药机器人或存在体积过大、行动不便、功能单一等缺点，并不能很好地满足患者的需求，且不能提供远程问诊的功能。
发明内容
[0003]为克服上述问题，本发明提供一种体积小、自主导航的智能送药巡诊交互机器人。[0004]本发明采用的技术方案是：一种智能送药巡诊交互机器人，包括全向移动底盘、机械臂模块、心率血压测量模块、显示屏模块、语音播报模块、无线通讯模块、以及扫码模块；全向移动底盘上沿竖直方向间隔设有四层相互平行的平台，第一层平台位于最下方；心率血压测量模块设置于第三层平台上，机械臂模块和显示屏模块设置于第四层平台上，机械臂模块的执行端设有夹持机构，夹持机构的旁边设有扫码模块；
[0005]所述全向移动底盘包括底盘，底盘为具有连接孔和走线孔的圆形板，底盘的下方设有三个以120°均匀分布的全向轮；全向轮安装于轮轴的一端，轮轴通过轴承安装在轮轴支座上，轮轴支座安装在底盘的底部，轮轴的另一端与电机的输出轴连接，电机与电机驱动板电连接，电机驱动板与第一单片机电连
接；底盘上还设有用于获得机器人三轴姿态角和加速度的惯性测量单元，惯性测量单元与迷你主机电连接；
[0006]所述四层相互平行的平台通过板状连接件与底板固定连接，所述第一层平台上设有激光雷达，用于获取机器人周围的环境深度信息；第二层平台上设有搭载ROS控制系统的迷你主机；第三层平台上设有第二单片机、以及用于进行心率和血压测试的心率血压测量模块；第四层平台上设有机械臂模块和显示屏模块，机械臂模块的安装位置位于底盘的中心线上，机械臂模块的安装位置处通过四根杆件垂直支撑，四根杆件的顶端设有用于安装机械臂模块和显示屏模块的支撑板，支撑板为具有走线孔和安装孔的板状结构；
[0007]所述机械臂模块包括机械臂、夹持机构、舵机、以及设置在支撑板上的旋转云台；旋转云台由设置在支撑板底部的云台舵机驱动，旋转云台上设有机械臂；机械臂包括多个关节和多个臂体，多个臂体通过关节依次连接；多个舵机分别设置在机械臂的各个关节处，舵机驱动各个关节转动；
[0008]所述扫码模块、舵机、云台舵机分别电连接第二单片机；第二单片机、第一单片机、心率血压测量模块、显示屏模块、语音播报模块、激光雷达、无线通讯模块分别与迷你主机电连接，迷你主机通过无线通讯模块与医生的终端设备连接。
[0009]进一步，所述底盘上设有第一电源，第一电源的电源输出端与迷你主机的电源输
入端电连接；第三层平台上设有第二电源，第二电源的电源输出端与第二单片机的电源输入端电连接。
[0010]进一步，所述显示器模块包括触摸显示屏、扬声器和麦克风，触摸显示屏上侧嵌装有摄像头、下侧嵌装有扬声器和麦克风。
[0011]进一步，所述心率血压测量模块包括心率血压传感器。
[0012]进一步，还包括药品放置盒，药品放置盒设置在第四层平台上。
[0013]本发明的有益效果是：体积小、自主导航、自主避障、远程问诊、语音播报、送药等功能，更贴合患者的实际需求，为患者带来极大的舒适感，同时减轻医院的负担，特别适用于传染性极强病人的问诊、送药工作。
附图说明
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图2是本发明的俯视图。
[0016]图3是本发明的侧视图。
[0017]图4是全向移动底盘的结构示意图。
[0018]图5是全向移动底盘的俯视图。
[0019]附图标记说明：101、端子排；102、第二电源；103、舵机支架；104、扫码模块；105、夹持机构；106、夹持机构舵机；107、第四层平台；201、激光雷达；202、第二单片机；203、迷你主机；301、电机；302、全向轮；303、联轴器；304、电机驱动板；305、螺栓；306、第一单片机；307、惯性测量单元；308、轮轴支座；309、第一电源。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
[0021]参照附图，一种智能送药巡诊交互机器人，包括全向移动底盘、机械臂模块、心率血压测量模块、显示屏模块、语音播报模块、无线通讯模块、以及扫码模块104；全向移动底盘上沿竖直方向间隔设有四层相互平行的平台，第一层平台位于最下方；心率血压测量模块设置于第三层平台上，机械臂模块和显示屏模块设置于第四层平台上，机械臂模块的执行端设有夹持机构105，夹持机构105的旁边设有扫码模块104；
[0022]所述全向移动底盘包括底盘，底盘为具有连接孔和走线孔的圆形板，底盘的下方设有三个以120°
均匀分布的全向轮302；全向轮302安装于轮轴的一端，轮轴通过轴承安装在轮轴支座308上，轮轴支座308通过螺栓305安装在底盘的底部，轮轴的另一端与电机301的输出轴连接，电机301与电机驱动板304电连接，电机驱动板304与第一单片机306电连接；底盘上还设有惯性测量单元307，惯性测量单元307与迷你主机203电连接；惯性测量单元307通过铜柱、螺丝固定在底盘上，可以获得机器人在空间直角坐标系下三个方向的加速度与三轴姿态角，该位姿信息通过发布话题的方式提供给ROS系统中的建图、导航算法订阅，结合电机编码器提供的里程信息，以获得机器人此时准确的本地坐标与运动坐标。[0023]所述四层相互平行的平台通过板状连接件与底板固定连接，所述第一层平台的中心处设有激光雷达201，激光雷达201通过铜柱、螺丝固定在第一层平台上，用于获取环境深
度信息，通过发布话题的方式提供给ROS系统中的建图算法订阅，以实时构建场景地图，第一层平台上还设有端子排101，端子排101通过热熔胶粘贴在平台上，共有8列，每一列有两个螺栓，每一列电路为串联关系，相邻列为断路关系，作用是类似面包板的功能，实现导线连接功能，电源线连一边，另一边引出并联关系的主机供电线与其他模块供电线；第二层平台上设有搭载ROS控制系统的迷你主机203；第三层平台上设有第二单片机202、以及用于进行心率和血压测试心率血压测量模块，所述心率血压测量模块包括心率血压传感器，病人佩戴后可在机器人的显示屏模块上看到自己的心率与血压；第四层平台107上设有药品放置盒、机械臂模块和显示屏模块，机械臂模块的安装位置位于底盘的中心线上，机械臂模块的安装位置处通过四根杆件垂直支撑，四根杆件的顶端设有用于安装机械臂模块和显示屏模块
的支撑板，支撑板为具有走线孔和安装孔的板状结构；所述显示器模块包括触摸显示屏、扬声器和麦克风，触摸显示屏上侧嵌装有摄像头、下侧嵌装有扬声器和麦克风。[0024]所述机械臂模块为5自由度，包括机械臂、夹持机构、舵机、以及设置在支撑板上的旋转云台；旋转云台由设置在支撑板底部的云台舵机驱动，旋转云台上设有机械臂；机械臂包括三个臂体，臂体为舵机支架103，三个臂体通过关节依次连接，舵机分别设置在机械臂的各个关节处，舵机驱动各个关节转动；机械臂模块的执行端设有夹持机构105，夹持机构105的旁边设有扫码模块104；夹持机构105由夹持机构舵机106驱动；
[0025]扫码模块104、舵机、云台舵机分别连接第二单片机202；第二单片机202由第二电源102单独供电；第一单片机306、心率血压测量模块、显示屏模块、语音播报模块、无线通讯模块分别与迷你主机203电连接，迷你主机203通过无线通讯模块与医生的终端设备连接；迷你主机203由第一电源309供电，第一电源309位于底盘上，放置于电源收纳盒中，收纳盒为3D打印件，通过螺栓固定在平台上。
[0026]所述迷你主机303搭载ROS控制系统，包括移动底盘功能包、机械臂规划功能包、语音播报功能包、下位机通讯代码。ROS控制系统为分布式系统，该机器人将下位机、机械臂模块、全向移动底盘(包括遥控移动和自主导航两功能)作为节点，通过订阅话题的形式将节点数据传到ROS系统中，经过算法处理后把结果再通过发布话题的形式传回给各执行单元，以实现相应功能。全向移动底盘在ROS系统中通过Python/C++代码可以实现定点导航。机械臂模块在Rviz界面中获取目标位置坐标后，通过Python/C++代码可以实现机械臂自主规划运动路径、自主避障。扫码模块104粘在夹持装置的旁边，扫
码模块104与第二单片机302通过串口通讯，将扫码数据发送给第二单片机后由第二单片机处理，再与ROS通讯，ROS发布执行数据给机械臂模块，取出对应病人需要的药物。
[0027]本智能送药巡诊交机器人可以在医院中帮助医生巡药，机器人在到达指定地点后取药并放在机器人的药瓶放置盒内上，到达患者病床旁边时，通过语音播报模块自动播报提醒病人取药；病人可以通过设置在机械臂夹持装置上方的扫码模块扫二维码，将对应的药品取出；患者在佩戴心率测量模块后，可以通过显示屏模块看到自己的血压与心律，也可以通过显示屏模块与医生实时远程交流，沟通病情，做心理疏导。尤其适用于传染病房中，如新冠病毒病人的基本护理，实现了人机共融。
[0028]本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
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