一种防疫服务机器人 |
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| 申请号 | CN202320409237.X | 申请日 | 2023-03-07 | 公开(公告)号 | CN219397582U | 公开(公告)日 | 2023-07-25 |
| 申请人 | 南昌航空大学; | 发明人 | 张树康; 郑毅洋; 王宁; 鲁宇明; 张健; 陶晓琪; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供一种防疫服务 机器人 ，包括 机体 、移动组件、操作组件、监控识别组件、展示组件、语音组件及控制组件；移动组件包括设于机体底部一侧的移动轮；操作组件包括设于机体内部的试管架，及设于试管架上侧的抓取机构；监控识别组件包括设于机体一侧的摄像头，及设于取样口一侧的扫码器；展示组件包括设于机体一侧的显示屏，显示屏电性连接监控识别组件；语音组件包括设于机体一侧的扬声器，及与扬声器电性连接的语音播报模 块 ；控制组件包括主控板和与主控板电性连接的无线通讯模块。通过无线通讯模块连接摄像头，以便于操作人员远程观察现场情况，并通过语音组件进行提示，减少不必要的人员 接触 ，降低被感染的概率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种防疫服务机器人，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种防疫服务机器人技术领域背景技术[0002] 现有技术当中，通常核酸检测需要医护人员重复进行扫健康码、试管码、递试管、身份校对等工作，步骤繁多，劳动强度大，需要大量配备医护人员，造成医疗资源紧缺，同时核酸检测通常是在室外进行，容易受到气候环境的影响，降低工作效率，另一方面，志愿者在维持核酸检测人员队伍间距时，会与大量人员接触，存在被感染的风险。实用新型内容 [0003] 针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种防疫服务机器人，旨在解决现有技术中，医疗资源紧缺的技术问题。 [0004] 为了实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种防疫服务机器人，包括机体、移动组件、操作组件、监控识别组件、展示组件、语音组件及控制组件：所述移动组件包括设于所述机体底部一侧的移动轮；所述操作组件包括设于所述机体内部的试管架，及设于所述试管架上侧的抓取机构，所述抓取机构包括活动式设于所述试管架上侧的机械爪，及开设于所述机体的一侧的取样口；所述监控识别组件包括设于所述机体一侧的摄像头，及设于所述取样口一侧的扫码器；所述展示组件包括设于所述机体一侧的显示屏，所述显示屏电性连接所述监控识别组件；所述语音组件包括设于所述机体一侧的扬声器，及与所述扬声器电性连接的语音播报模块；所述控制组件包括分别连接所述操作组件、监控识别组件及所述展示组件的主控板，及与所述主控板电性连接的无线通讯模块。 [0005] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过设置机体，在机体内部设置操作组件，操作组件包括设于机体内部的试管架，及设于试管架上侧的抓取机构，抓取机构包括活动式设于所述试管架上侧的机械爪，及开设于所述机体的一侧的取样口，通过在机体一侧设置扫码器，扫码器包括健康码识别模块及试管码识别模块，当基于健康码识别模块扫描并成功录入若干个健康码信息后，抓取机构会抓取新的试管移动至取样口一侧，并通过扫码器扫描上述试管码，以绑定对应录入的健康码信息，自动完成扫码及递试管作业，提高医护场所核酸检测自动化水平，一定程度上减少人员配备，并提高工作效率，同时通过设置展示组件，显示屏用于展示当前试管编号，已通过人数，及试管架上剩余试管的数量等信息，通过设置控制组件，控制组件包括分别连接所述操作组件、监控识别组件及所述展示组件的主控板，主控板电性连接有无线通讯模块，通过上述无线通讯模块连接摄像头，以便于操作人员远程观察现场情况，并通过语音组件进行提示，减少不必要的人员接触，降低被感染的概率；另一方面，可以通过移动组件带动机体移动，运送物资，避免人体接触，还可以基于移动组件及语音组件实现巡逻喊话。 [0006] 根据上述技术方案的一方面，所述语音组件还包括与所述控制组件电性连接的语音识别模块。 [0007] 根据上述技术方案的一方面，所述操作组件还包括设于所述取样口一侧的伸缩杆，所述伸缩杆的输出端一侧设有管杯。 [0008] 根据上述技术方案的一方面，所述伸缩杆的输出端一侧设有安装架，所述管杯转动式设于所述安装架上，所述安装架的下侧设有与所述管杯连接的舵机。 [0009] 根据上述技术方案的一方面，所述移动轮为麦克纳姆轮。 [0010] 根据上述技术方案的一方面，所述移动组件还包括设于所述移动轮一侧的驱动电机。 [0012] 根据上述技术方案的一方面，所述检测模块还包括红外检测模块。 [0014] 根据上述技术方案的一方面，所述操作组件还包括设于所述机体内壁一侧的x轴移动机构、设于所述x轴移动机构一侧的y轴移动机构，及设于所述y轴移动机构一侧的z轴移动机构，所述机械爪设于所述z轴移动机构上。附图说明 [0015] 本实用新型的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中： [0016] 图1为本实用新型一实施例中防疫服务机器人的第一视角的结构示意图； [0017] 图2为本实用新型一实施例中防疫服务机器人的第二视角的结构示意图； [0018] 图3为本实用新型一实施例中防疫服务机器人的部分内部结构示意图； [0019] 图4为图3中A部放大图； [0020] 主要元件符号说明： [0021] 机体10、移动轮11、取样口13、摄像头21、试管架31、x轴移动机构32、y轴移动机构33、z轴移动机构34、机械爪35、伸缩杆41、安装架42、管杯43、舵机44。 具体实施方式[0022] 为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的多实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。 [0023] 需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。 [0024] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0025] 请参阅图1至图4，所示为本实用新型一实施例中的防疫服务机器人，包括机体10、移动组件、操作组件、监控识别组件、展示组件、语音组件及控制组件：所述移动组件包括设于所述机体10底部一侧的移动轮11；所述操作组件包括设于所述机体10内部的试管架31，及设于所述试管架31上侧的抓取机构，所述抓取机构包括活动式设于所述试管架31上侧的机械爪35，及开设于所述机体10的一侧的取样口13；所述监控识别组件包括设于所述机体10一侧的摄像头21，及设于所述取样口13一侧的扫码器；所述展示组件包括设于所述机体 10一侧的显示屏（图未示），所述显示屏电性连接所述监控识别组件；所述语音组件包括设于所述机体10一侧的扬声器，及与所述扬声器电性连接的语音播报模块；所述控制组件包括分别连接所述操作组件、监控识别组件及所述展示组件的主控板，及与所述主控板电性连接的无线通讯模块。 [0026] 具体来说，本实施例中的防疫服务机器人，通过设置机体10，在机体10内部设置操作组件，操作组件包括设于机体10内部的试管架31，及设于试管架31上侧的抓取机构，抓取机构包括活动式设于所述试管架31上侧的机械爪35，及开设于所述机体10的一侧的取样口13，通过在机体10一侧设置扫码器（图未示），扫码器通过有线或无线的方式与该机器人连接，扫码器包括健康码识别模块及试管码识别模块，当基于健康码识别模块扫描并成功录入若干个健康码信息后，抓取机构会抓取新的试管移动至取样口13一侧，并通过扫码器扫描上述试管码，以绑定对应录入的健康码信息，自动完成扫码及递试管作业，提高医护场所核酸检测自动化水平，一定程度上减少人员配备，并提高工作效率，同时通过设置展示组件，显示屏用于展示当前试管编号，已通过人数，及试管架31上剩余试管的数量等信息，通过设置控制组件，控制组件包括分别连接所述操作组件、监控识别组件及所述展示组件的主控板，主控板电性连接有无线通讯模块，通过上述无线通讯模块连接摄像头21，以便于操作人员远程观察现场情况，并通过语音组件进行提示，减少不必要的人员接触，降低被感染的概率；另一方面，可以通过移动组件带动机体10移动，运送物资，避免人体接触，还可以基于移动组件及语音组件实现巡逻喊话。 [0027] 具体来说，在本实施例中，上述操作组件还包括设于所述取样口13一侧的伸缩杆41，所述伸缩杆41的输出端一侧设有管杯43。进一步地，在本实施例中，上述伸缩杆41的输出端一侧设有安装架42，所述管杯43转动式设于所述安装架42上，所述安装架42的下侧设有与所述管杯43连接的舵机44。具体来说，上述舵机44采用sg90舵机，通过设置舵机44连接上述管杯43，在伸缩杆41伸出后，通过舵机44带动管杯43缓慢转动，以便于上述试管码识别模块对试管信息进行读取。 [0028] 更进一步地，上述机械爪35采用三轴机械臂进行移动作业，上述三轴机械臂包括设于所述机体10内壁一侧的x轴移动机构32、设于所述x轴移动机构32一侧的y轴移动机构33，及设于所述y轴移动机构33一侧的z轴移动机构34，所述机械爪35设于所述z轴移动机构 34上。上述x轴移动机构32、y轴移动机构33及z轴移动机构34均通过步进电机驱动，并配有L298N电机驱动板，上述机械爪35同样采用sg90舵机进行夹持作业，上述步进电机采用 35byj46步进电机。 [0029] 优选地，在本实施例中，上述扫码器使用型号为MD300嵌入式扫码模块，MD300扫码模块是一款便携式、高集成、性能优良的嵌入式二维码扫描模块，可用于普通应用场景的扫码识别，二维码支付系统，门禁系统，自动售货机，储物柜等领域。该模块是建立在最苛刻的扫描要求基础上研发的产品，提供在完全黑暗的环境，以及过大的温度范围内相一致的扫描性能，能够在冲击，振动以及强曝光等严苛条件下正常工作。该模块可以通过扫码二维码更改配置，方便快捷。在识别对应的二维码后，扫码器会通过串口通信将二维码对应的信息传输对主控板中，由中控板对其进行处理。 [0030] 优选地，在本实施例中，上述语音组件还包括与上述控制组件电性连接的语音识别模块。具体来说，在本实施例中，上述语音识别模块采用LD3320语音识别模块，LD3320语音识别模块是一颗基于非特定人语音识别技术的语音识别、声控芯片。提供了真正的单芯片语音识别解决方案。 [0031] 此外，在本实施例中，上述语音播报模块采用SYN6288语音合成模块，该模块硬件接口简单、低功耗、音色清亮圆润、极高的性价比；除此之外，SYN6288在识别文本,数字,字符串更智能、更准确，语音合成自然度更好、可懂度更高。SYN6288语音合成效果和智能化程度均得到大幅度提高，适合本设备对于不同姓名，信息的播报，在健康码识别模块识别到姓名信息后，再由stm32主控板通过串口发送到SYN6288语音合成模块中，SYN6288合成对应的语音来询问待测核酸者信息是否为本人。 [0032] 在本实施例的一些应用场景中，上述防疫服务机器人包括定点服务模式及巡逻监管两个模式，上述定点服务模式主要用于协助医护人员拿取试管和扫码登记，便于理解地，其具体作业流程如下： [0033] 首先通过健康码识别模块读取信息后，通过语音播报模块播报询问检测人员并语音识别检查，若确定则将信息储存，若否则再通过语音播报模块提醒检测人员并重新初始二维码；在第7，17，27…个人通过后，主控芯片会控制机器人内部三轴联动机械爪35，从试管架31中抓取一个试管，送到伸缩杆41前端的管杯43中，当通过人数为10的倍数时，通过伸缩杆41将试管推出，并循环该流程。 [0034] 上述对检测人员进行语音识别检查的步骤具体包括：在待测核酸者在被语音播报模块询问后，待测核酸者的回答会被LD3320语音识别模块接收到，并与程序中词库进行比对和返回结果。如果回答“是”，LD3320语音识别模块会发出信号让语音合成模块发出“请通过”的语句，反之如果回答“不是”，LD3320语音识别模块会发出信号让语音合成模块发出“请重新出示二维码”的语句。如果识别到的语音在程序中没有对应的词库，LD3320回发出信号让语音合成模块发出“请回答是或不是”的语句； [0035] 此外，在开启本产品选择模式也是通过该模块进行选择，开机初始化完成后，语音播报模块会发出“请选择模式”的语句，在待测人员说出“模式一”或“模式二”后，LD3320语音识别模块识别到后会发出对应的信息，随后系统进入对应的模式当中。 [0036] 进一步地，上述在上述操作组件的作业过程中，当抓取试管每扫描到一个二维码，单片机程序中的参数number加一，当number是10的倍数时，会触发一次抓取试管的动作，每次触发抓取动作后，程序中会计算出下一个试管的定位，方便下次抓取动作。在本实施例中，由于选用试管架31为（8*12）96孔，可以看作8*12的矩阵，所以程序中定义了num_x,num_y两个参数，分别代表行数和列数，每抓取一个试管后num_y加1，当num_y等于11时，num_x加1，num_y=0。还定义distancex和distancex两个参数，其分别代表x轴，y轴之间每一个试管孔的步进电机转动所需的脉冲数。在步进电机初始化后，步进电动带动机械爪35到第一个试管的正上方，可以通过用num*distance计算出机械爪35到目标试管位置的脉冲数，通过转动对应脉冲数后到达对应的试管位置，机械爪35的Z轴电机再转动带动机械爪35下降，之后舵机44开合抓取试管，完成抓取试管操作后，机械爪35上升并回到第一个试管的位置，再移动至伸缩杆41前端管杯43的正上方，通过舵机44开合将试管放到管杯43中，之后机械爪 35回到第一个试管位置，等待下一个抓取命令。伸缩杆41的前端的凹槽通过舵机44转动，直到试管码识别模块读到试管上的条形码并且通过人数为10的倍数时，伸缩杆41伸长，将试管递出，并发提醒语音。 [0037] 此外，上述显示屏采用lcd屏幕，在定点服务模式下会显示：当前试管编号，已通过人数，和试管夹上剩余试管的数量，当试管快用尽时，会通过扬声器发出提醒通知医护人员补充试管。 [0038] 优选地，在本实施例中，上述移动轮11为麦克纳姆轮，上述移动组件还包括设于所述移动轮11一侧的驱动电机，上述驱动电机采用直流电机。 [0039] 进一步地，在本实施例中，上述移动组件还包括与无线通讯模块通讯连接的手柄控制模块。上述手柄控制模块采用无线ps2手柄，通过上述无线通讯模块通讯连接，以实现近距离的控制小车的全方位移动和速度变化。 [0040] 上述巡逻监管模式主要用于远程监控喊话，也可作为送货小车，运送物资。 [0041] 优选地，在本实施例中，上述移动组件还包括所述控制组件电性连接的检测模块，所述检测模块包括两个间隔设置的超声波测距模块及红外检测模块。在本实施例中，上述超声波测距模块采用HC‑SR04超声波测距传感器，上述HC‑SR04超声波测距传感器可提供 2cm‑400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm ；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。其基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平信号；模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。上述红外检测模块采用人体红外传感器HC‑SR501，其工作原理为：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 在本实施例中，上述在LCD屏幕还用于显示是否有人，和间距信息。 [0042] 需要说明地，在本实施例中，通过设置两个间隔设置的超声波测距模块，即将两个超声波测距模块摆放呈一定的交底，然后通过计算两个被测电的间距以判断排队间距。除此之外，判断排队间距的流程中，我们还使用人体红外检测模块来，判断在测距点是否有人，避免在没有人的情况下错误判断。在本实施例的一些应用场景中，在启动测距模块时，可以随机找两个物体挡在超声波测距模块上，lcd屏幕会显示距离，可以查看计算距离与真实距离是否符合。人可以站在人体红外检测模块前，如果有人屏幕前会显示。小车部分可以按动手柄按键，观察机器底部电机是否转动。同时观察小车移动方向，检测按键功能是否正常。 [0043] 此外，在本实施例中，为防止接线过于复杂，上述各元件可以通过设置于机体10内的PCB板来减少接线。 [0044] 综上，本实用新型上述实施例当中的防疫服务机器人，通过设置机体10，在机体10内部设置操作组件，操作组件包括设于机体10内部的试管架31，及设于试管架31上侧的抓取机构，抓取机构包括活动式设于所述试管架31上侧的机械爪35，及开设于所述机体10的一侧的取样口13，通过在机体10一侧设置扫码器，扫码器包括健康码识别模块及试管码识别模块，当基于健康码识别模块扫描并成功录入若干个健康码信息后，抓取机构会抓取新的试管移动至取样口13一侧，并通过扫码器扫描上述试管码，以绑定对应录入的健康码信息，自动完成扫码及递试管作业，提高医护场所核酸检测自动化水平，一定程度上减少人员配备，并提高工作效率，同时通过设置展示组件，显示屏用于展示当前试管编号，已通过人数，及试管架31上剩余试管的数量等信息，通过设置控制组件，控制组件包括分别连接所述操作组件、监控识别组件及所述展示组件的主控板，主控板电性连接有无线通讯模块，通过上述无线通讯模块连接摄像头21，以便于操作人员远程观察现场情况，并通过语音组件进行提示，减少不必要的人员接触，降低被感染的概率；另一方面，可以通过移动组件带动机体10移动，运送物资，避免人体接触，还可以基于移动组件及语音组件实现巡逻喊话。 [0045] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 |
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