專利名稱：一種基于遠(yuǎn)程控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于遠(yuǎn)程控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，屬于醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
截止2011年底，全國(guó)65歲及以上人口 10956萬(wàn)人，占全國(guó)總?cè)丝诘?.3%。60歲及以上人口 15989萬(wàn)人，占全國(guó)總?cè)丝?12%。國(guó)際上規(guī)定60歲以上老年人口達(dá)總?cè)丝诘?0%，或者65歲以上的人口達(dá)總?cè)丝诘?%，就是“老齡化社會(huì)”。很明顯，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了老齡化社會(huì)，而且在今后幾年老齡人口將會(huì)呈上升趨勢(shì)，老齡化將更加嚴(yán)重。北京、上海等一些地區(qū)老齡人口甚至占到了 15%，老齡化使社會(huì)的勞動(dòng)力減少，一些老年人不僅不能參加勞動(dòng)，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顧，這就增加了他們的子女以及社會(huì)的負(fù)擔(dān)。年輕人為了工作日益繁忙、在目前服務(wù)行業(yè)工作者的稀缺背景下，在醫(yī)院時(shí)不時(shí)會(huì)有行動(dòng)不便的病人需要護(hù)士和家人的攙扶。而在沒(méi)有人幫助的情況下，行動(dòng)不便的病人寸步難行，稍有不慎就有可能摔倒受傷。有了醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，病人就可以獨(dú)自去化驗(yàn)室拿取報(bào)告、去門診找醫(yī)生復(fù)診、到飲水房利用機(jī)械手取水等。為使設(shè)計(jì)的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更好的服務(wù)病人。將現(xiàn)場(chǎng)鍵盤控制和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)護(hù)士的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，座椅模式切換成病床模式，免去移動(dòng)病人的煩惱。醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人大大的減輕醫(yī)院護(hù)士工作壓力和病人的家庭負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高醫(yī)院的工作效率。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決行動(dòng)不便的病人，在沒(méi)有人幫助的情況下，能夠獨(dú)自去化驗(yàn)室拿取報(bào)告、去門診找醫(yī)生復(fù)診，減輕護(hù)士工作及病人家屬的負(fù)擔(dān)。為使醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人更好的服務(wù)病人，機(jī)器人設(shè)置了 2種:模式座椅模式和病床模式，免去了病人就診，休息時(shí)，需要被移動(dòng)到病床上麻煩。機(jī)器人將現(xiàn)場(chǎng)鍵盤控制和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)護(hù)士對(duì)病人的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，檢測(cè)前方有障礙物，機(jī)器人就會(huì)立刻停下，減少不必要的事故。同時(shí)機(jī)器人配備了機(jī)械手，可以幫助病人取物品，最大程度方便了病人。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于遠(yuǎn)程控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，主要包括由單片機(jī)、穩(wěn)壓模塊、串口通信電路、電機(jī)、鍵盤、紅外避障電路、藍(lán)牙傳輸電路、攝像頭、機(jī)械手和電源組成，電源穩(wěn)壓模塊的輸入端與電池相接，輸出端分別與單片機(jī)電路電源引腳、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電源端、紅外避障電路電源端、藍(lán)牙傳輸電路電源端、攝像頭電源端、機(jī)械手電源端相接；單片機(jī)電路P20、P21、P22、P23分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制極相接，單片機(jī)電路P10、P11、P12、P13、P14、P15分別與鍵盤輸入電路相接，單片機(jī)電路P24、P25分別與紅外避障電路相接，單片機(jī)電路P30、P31分別與串口通信電路相接。本實(shí)用新型單片機(jī)電路由單片機(jī)Ul、晶振Yl、電容C1-C3、電阻Rl、排阻JPl組成，電解電容C3負(fù)極和電阻Rl的一端接單片機(jī)Ul的9腳連接，電解電容C3的正極接電源VCC，電阻Rl的另一端接地，電容Cl的一端和晶振Yl的一端接單片機(jī)Ul的18腳，電容C2的一端和晶振Yl的另一端接單片機(jī)Ul的19腳，電容C1、C2的另一端接地，單片機(jī)Ul的32-40腳接排阻JPl，20腳接地，31腳、40腳接VCC。本實(shí)用新型電源穩(wěn)壓電路由電容C4、C5、集成穩(wěn)壓器LM7805組成，輸入U(xiǎn)i+與鋰電池的正極相接，U1-與鋰電池的負(fù)極相接，電容C4正極接LM7805的I腳，電容C4負(fù)極接地，LM7805的2腳接地，電容C5正極接LM7805的3腳，電容C5負(fù)極接地，Uo給電路供電。本實(shí)用新型串口通信電路由電平轉(zhuǎn)換芯片U2、電解電容C6-C10、電容C9和九針插孔Jl組成，電容ClO的兩端分別接芯片U2的I腳、3腳，電容C6的兩端分別接芯片U2的4腳、5腳，電容C8的一端接芯片U2的6腳，電容C8的另一端接地，電容C7的一端接芯片U2的2腳，電容C7的另一端、電容C9的一端、芯片U2的16腳接電源VCC，電容C9的另一端、芯片U2的15腳接地，芯片U2的14腳、13腳接插孔Jl的2腳、3腳，芯片U2的12腳、11腳接單片機(jī)Al的10腳、11腳，插孔的5腳接地。本實(shí)用新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由R2、R3、Dl D8、LED4 LED7、L298N芯片U3、電機(jī)
1、電機(jī)2組成，Dl D4陰極相接并與VCC相接，其陽(yáng)極分別與L298N芯片2，3，13，14腳相接；D5 D8陽(yáng)極相接并與地相接，其陰極分別與L298N芯片2，3，13，14腳相接，電阻R2 —端接L298N芯片2腳，另一端接LEDl的陽(yáng)極，LEDl的陰極接電機(jī)I的一端，LED2陰極接LEDl的陽(yáng)極，LED2陽(yáng)極接LEDl的陰極，電機(jī)I的另一端接L298N芯片3腳，電阻R3 —端接L298N芯片14腳，另一端接LED3的陽(yáng)極，LED3的陰極接電機(jī)4的一端，LED4陰極接LED3的陽(yáng)極，LED4陽(yáng)極接接L298N芯片3腳，電機(jī)2的另一端接L298N芯片14腳。INl與單片機(jī)P23引腳相接，IN2與單片機(jī)P22引腳相接，IN3與單片機(jī)P21引腳相接，IN4與單片機(jī)P20引腳相接。本實(shí)用新型鍵盤輸入電路由按鍵S1-S3、S4-S6、S7-S9共計(jì)9個(gè)按鍵組成，按鍵S1-S3排第一行，按鍵S4-S6對(duì)齊排第二行，按鍵S7-S9對(duì)齊排第三行，按鍵S1-S3的左端同接單片機(jī)Ul的PlO腳，按鍵S4-S6的左端同接單片機(jī)Ul的Pll腳，按鍵S7-S9的左端同接單片機(jī)Ul的P12腳，按鍵S1、S4、S7的右端同接單片機(jī)Ul的P13腳，按鍵S2、S5、S8的右端同接單片機(jī)Ul的P14腳，按鍵S3、S6、S9的右端同接單片機(jī)Ul的P15腳。本實(shí)用新型紅外避障電路由電容C11-C13、電阻R4-R10、晶振Y2、74HC14、發(fā)光二極管LED5、二極管D9、三極管Ql，紅外接收管Q2組成，電容Cll 一端接地，另一端接晶振Y2一端，電容C12 —端接地，；另一端接晶振Y2另一端，晶振Y2 —端接電容C11，另一端接電容C12，74HC14的I腳接電容Cl I，2腳接74HC14的3腳，電阻R4 一端接電容Cl I，另一端接74HC14的3腳，電阻R5 —端接電容C12，另一端接74HC14的3腳，電阻R6 —端接74HC14的4腳，另一端接74HC14的5腳，D9陽(yáng)極接74HC14的5腳，陰極與單片機(jī)P24腳相接，電阻R7的I端接74HC14的I腳，電阻R7的2端接電阻R8，電阻R7的3端接Ql的基極，LED5陽(yáng)極接電阻R9、R10同接電源VCC，LED5陰極電阻R11，電阻Rll另一端接Ql集電極，Ql發(fā)射極接地。紅外接收管Q2的I腳接電阻R9同接電容C13的陽(yáng)極，紅外接收管Q2的2腳接電容C13的陰極同接地，紅外接收管Q2的3腳接電阻RlO并與單片機(jī)P25腳相接。本實(shí)用新型藍(lán)牙傳輸電路由藍(lán)牙模塊組成，藍(lán)牙模塊的VCC引腳接地，TXD陰腳接串口 RXD引腳，RXD陰腳接串口 TXD引腳，藍(lán)牙模塊的GND接地。本實(shí)用新型遠(yuǎn)程控制界面由視頻圖像和控制按鍵組成，控制按鍵由波特率選擇、串口號(hào)選擇、遠(yuǎn)程開、遠(yuǎn)程關(guān)、病床模式、座椅模式、打開端口、關(guān)閉端口、退出、前、左、后、右、停按鍵組成。

圖1為本實(shí)用新型的控制原理示意圖。圖2為本實(shí)用新型的主視圖(1:座椅2:機(jī)械手3:輪子4:避障傳感器5:電機(jī)6:攝像頭7:鍵盤8:掛水架)。圖3為本實(shí)用新型的側(cè)視圖(1:座椅2:機(jī)械手3:輪子6:攝像頭7:鍵盤8:掛水架9:控制器10:穩(wěn)壓模塊11:電池12:模擬舵機(jī)13:模擬舵機(jī))。圖4為本實(shí)用新型的單片機(jī)電路圖。圖5為本實(shí)用新型的電源穩(wěn)壓電路圖。圖6為本實(shí)用新型的串口通信電路圖。圖7為本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖。圖8為本實(shí)用新型的鍵盤輸入電路圖。圖9為本實(shí)用新型的紅外避障電路圖。圖10為本實(shí)用新型的藍(lán)牙傳輸電路圖。
具體實(shí)施方式
一種基于遠(yuǎn)程控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，病人可通過(guò)機(jī)器人上的鍵盤實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的啟動(dòng)、前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎，停止、后退、機(jī)械手控制、座椅模式與病床模式切換等功能。機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，如果檢測(cè)到前方有人或者障礙物，機(jī)器人就會(huì)立刻停下，實(shí)現(xiàn)了避障的功能。機(jī)器人配備了機(jī)械手，病人可通過(guò)鍵盤控制機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)病人取藥，取水杯等物品，最大程度方便了病人。機(jī)器人設(shè)置了 2種模式:病床模式與座椅模式，并能實(shí)現(xiàn)兩者的切換，一般情況下為座椅模式，當(dāng)醫(yī)生需要檢查病人時(shí)，病人需要躺下時(shí)，可以通過(guò)鍵盤可將座椅模式切換成病床模式，免去移動(dòng)病人的煩惱。當(dāng)病人需要休息時(shí)，也可使其轉(zhuǎn)換成病床模式。機(jī)器人上的攝像頭通過(guò)WIFI傳輸圖像到護(hù)士電腦的控制界面，護(hù)士可以根據(jù)圖像信息，通過(guò)控制界面的控制按鍵，通過(guò)藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的遠(yuǎn)程控制，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。圖1-3分別為本實(shí)用新型控制原理圖、主視圖、俯視圖，已在發(fā)明內(nèi)容中詳細(xì)說(shuō)明。圖4為本實(shí)用新型的單片機(jī)電路圖，圖中單片機(jī)選用宏晶科技生產(chǎn)高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的STC89C516RD+ —款單片機(jī)為本實(shí)例的核心，與其他各電路相連，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。圖5為本實(shí)用新型的電源穩(wěn)壓電路圖。圖中集成穩(wěn)壓器LM7805提供一個(gè)穩(wěn)定的5V電源。集成穩(wěn)壓器LM7805的輸入電壓范圍為2.7V-13.2V，輸出電壓為5V。Ui+和U1-兩端分別連接700mA的鋰電池的正負(fù)端。圖中的電容均用來(lái)濾波，用來(lái)過(guò)濾低頻波。圖6為本實(shí)用新型的串口通信電路圖。圖中采用了與用芯片MAX232進(jìn)行是RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，采用三線制連接串口，9針串口只連接其中的3根線:第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。圖1為本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖，圖中INl IN4為控制輸入信號(hào)端口，當(dāng)輸入信號(hào)端INl接高電平輸入端IN2接低電平，電機(jī)Ml正轉(zhuǎn)，信號(hào)端INl接低電平，IN2接高電平，電機(jī)Ml反轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入信號(hào)端IN3接高電平輸入端IN4接低電平，電機(jī)M2正轉(zhuǎn)，信號(hào)端IN3接低電平，IN4接高電平，電機(jī)M2反轉(zhuǎn)。圖8為本實(shí)用新型的鍵盤輸入電路圖。圖中按鍵SI實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)的功能、按鍵S2實(shí)現(xiàn)向右的功能、按鍵S3實(shí)現(xiàn)座椅模式與病床模式切換的功能、按鍵S4實(shí)現(xiàn)向前的功能、按鍵S5實(shí)現(xiàn)停止的功能、按鍵S6實(shí)現(xiàn)后退的功能、按鍵S7實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制的功能、按鍵S8實(shí)現(xiàn)向左的功能、按鍵S9功能未定義。圖9為本實(shí)用新型的紅外避障電路圖。圖中晶振Y3搭配電阻、電容產(chǎn)生一個(gè)的38KHZ的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器緩沖傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電路的緩沖端，由單片機(jī)的輸出端P2.1，來(lái)控制紅外發(fā)光管發(fā)射，并由電位器控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小即改變感應(yīng)距離大小。紅外接收管的I腳接電源、2腳接地、3腳信號(hào)腳通過(guò)上拉電阻接電源，并將信號(hào)好傳輸給單片機(jī)端 口 P2.2。圖10為本實(shí)用新型的藍(lán)牙傳輸電路圖。圖中無(wú)線通訊是以hc-06藍(lán)牙透?jìng)髂K為基礎(chǔ)，該模塊含有信號(hào)增強(qiáng)天線，數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，穿透性強(qiáng)。
權(quán)利要求1.一種基于遠(yuǎn)程控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，其特征在于，由單片機(jī)、穩(wěn)壓模塊、串口通信電路、電機(jī)、鍵盤、紅外避障電路、藍(lán)牙傳輸電路、攝像頭、機(jī)械手和電源組成，電源穩(wěn)壓模塊的輸入端與電池相接，輸出端分別與單片機(jī)電路電源引腳、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電源端、紅外避障電路電源端、藍(lán)牙傳輸電路電源端、攝像頭電源端、機(jī)械手電源端相接；單片機(jī)電路P20、P21、P22、P23分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制極相接，單片機(jī)電路P10、P11、P12、P13、P14、P15分別與鍵盤輸入電路相接，單片機(jī)電路P24、P25分別與紅外避障電路相接，單片機(jī)電路P30、P31分別與串口通信電路相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述單片機(jī)電路由單片機(jī)U1、晶振Y1、電容C1-C3、電阻R1、排阻JPl組成，電解電容C3負(fù)極和電阻Rl的一端接單片機(jī)Ul的9腳連接，電解電容C3的正極接電源VCC，電阻Rl的另一端接地，電容Cl的一端和晶振Yl的一端接單片機(jī)Ul的18腳，電容C2的一端和晶振Yl的另一端接單片機(jī)Ul的19腳，電容Cl、C2的另一端接地，單片機(jī)Ul的32-40腳接排阻JPl，20腳接地，31腳、40腳接VCC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述電源穩(wěn)壓模塊由電容C4、C5、集成穩(wěn)壓器LM7805組成，輸入U(xiǎn)i+與鋰電池的正極相接，U1-與鋰電池的負(fù)極相接，電容C4正極接LM7805的I腳，電容C4負(fù)極接地，LM7805的2腳接地，電容C5正極接LM7805的3腳，電容C5負(fù)極接地，Uo給電路供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述串口通信電路由電平轉(zhuǎn)換芯片U2、電解電容C6-C10、電容C9和九針插孔Jl組成，電容ClO的兩端分別接芯片U2的I腳、3腳，電容C6的兩端分別接芯片U2的4腳、5腳，電容C8的一端接芯片U2的6腳，電容C8的另一端接地，電容C7的一端接芯片U2的2腳，電容C7的另一端、電容C9的一端、芯片U2的16腳接電源VCC，電容C9的另一端、芯片U2的15腳接地，芯片U2的14腳、13腳接插孔Jl的2腳、3腳，芯片U2的12腳、11腳接單片機(jī)Al的10腳、11腳，插孔的5腳接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由R2、R3、D1 D8、LED4 LED7、L298N芯片U3、電機(jī)1、電機(jī)2組成，Dl D4陰極相接并與VCC相接，其陽(yáng)極分別與L298N芯片2 ，3，13，14腳相接；D5 D8陽(yáng)極相接并與地相接，其陰極分別與L298N芯片2,3,13，14腳相接，電阻R2 —端接L298N芯片2腳，另一端接LEDl的陽(yáng)極，LEDl的陰極接電機(jī)I的一端，LED2陰極接LEDl的陽(yáng)極，LED2陽(yáng)極接LEDl的陰極，電機(jī)I的另一端接L298N芯片3腳，電阻R3 —端接L298N芯片14腳，另一端接LED3的陽(yáng)極，LED3的陰極接電機(jī)4的一端，LED4陰極接LED3的陽(yáng)極，LED4陽(yáng)極接接L298N芯片3腳，電機(jī)2的另一端接L298N芯片14腳，INl與單片機(jī)P23引腳相接，IN2與單片機(jī)P22引腳相接，IN3與單片機(jī)P21引腳相接，IN4與單片機(jī)P20引腳相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述鍵盤輸入電路由按鍵S1-S3、S4-S6、S7-S9共計(jì)9個(gè)按鍵組成，按鍵S1-S3排第一行，按鍵S4-S6對(duì)齊排第二行，按鍵S7-S9對(duì)齊排第三行，按鍵S1-S3的左端同接單片機(jī)Ul的PlO腳，按鍵S4-S6的左端同接單片機(jī)Ul的Pll腳，按鍵S7-S9的左端同接單片機(jī)Ul的P12腳，按鍵S1、S4、S7的右端同接單片機(jī)Ul的P13腳，按鍵S2、S5、S8的右端同接單片機(jī)Ul的P14腳，按鍵S3、S6、S9的右端同接單片機(jī)Ul的P15腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述紅外避障電路由電容C11-C13、電阻R4-R10、晶振Y2、74HC14、發(fā)光二極管LED5、二極管D9、三極管Ql和紅外接收管Q2組成，電容Cll 一端接地，另一端接晶振Y2 —端，電容C12 —端接地，另一端接晶振Y2另一端，晶振Y2 —端接電容Cl I，另一端接電容C12，74HC14的I腳接電容Cl I，2腳接74HC14的3腳，電阻R4 —端接電容Cl I，另一端接74HC14的3腳，電阻R5 —端接電容Cl2，另一端接74HC14的3腳，電阻R6 一端接74HC14的4腳，另一端接74HC14的5腳，D9陽(yáng)極接74HC14的5腳，陰極與單片機(jī)P24腳相接，電阻R7的I端接74HC14的I腳，電阻R7的2端接電阻R8，電阻R7的3端接Ql的基極，LED5陽(yáng)極接電阻R9、RlO同接電源VCC，LED5陰極電阻R11，電阻Rll另一端接Ql集電極，Ql發(fā)射極接地，紅外接收管Q2的I腳接電阻R9同接電容C13的陽(yáng)極，紅外接收管Q2的2腳接電容C13的陰極同接地，紅外接收管Q2的3腳接電阻RlO并與單片機(jī)P25腳相接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述藍(lán)牙傳輸電路由藍(lán)牙模塊組成，藍(lán)牙模塊的VCC引腳接地，TXD陰腳接串口 RXD引腳，RXD陰腳接串口 TXD引腳，藍(lán)牙模塊的GND接 地。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于遠(yuǎn)程控制的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人該機(jī)器人主要在醫(yī)院輔助病人行動(dòng)，行動(dòng)不便的病人可通過(guò)控制機(jī)器人上的鍵盤實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎等。由于醫(yī)院人多，環(huán)境比較復(fù)雜，機(jī)器人加上了避障功能。機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，如果檢測(cè)到前方有人或者障礙物，機(jī)器人就會(huì)立刻停下。機(jī)器人配備了機(jī)械手，可以幫助病人取物品，最大程度方便了病人。本服務(wù)機(jī)器人增加了病床模式與座椅模式的切換，機(jī)器人一般情況下為座椅模式，當(dāng)醫(yī)生需要檢1病人時(shí)，可將座椅模式切換成病床模式，免去移動(dòng)病人的煩惱。當(dāng)病人需要休息時(shí)，也可使其轉(zhuǎn)換成病床模式。機(jī)器人上的攝像頭通過(guò)WIFI傳輸圖像到護(hù)士電腦的控制界面，護(hù)士通過(guò)控制界面的控制按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。
文檔編號(hào)G05D1/02GK203054595SQ20122059381
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者毛麗民, 陸郁民, 周侗, 朱培逸, 李增增, 俞雷, 趙金安, 葉國(guó)林 申請(qǐng)人:常熟理工學(xué)院