本發(fā)明涉及護(hù)理領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

隨著人口老年化的加劇，機(jī)器人護(hù)理床在未來將會有很好的發(fā)展前景，由于機(jī)器人護(hù)理床的控制系統(tǒng)，又是整個機(jī)器人護(hù)理床的核心部分，這部分是決定了機(jī)器人護(hù)理床的性能的最主要因素。雖然國內(nèi)機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展的很快，但是主要是工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展較成熟，服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域仍有較大差距。以往機(jī)器人護(hù)理床采用以工業(yè)計算機(jī)為平臺開發(fā)的windows應(yīng)用程序作為上位機(jī)程序，而且還需要輔助的單片機(jī)去實現(xiàn)特定的功能，這種控制系統(tǒng)不僅不經(jīng)濟(jì)，而且體積較大，穩(wěn)定性也欠缺。目前現(xiàn)有的機(jī)器人護(hù)理床通常采用PC加上運動控制卡的方法實現(xiàn)控制，實時性較差，運動控制不夠精確，成本較高，且作用比較單一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中實時性較差，運動控制不夠精確，成本較高，且作用比較單一的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)，所述護(hù)理床包括輪椅部分和床部分，包括：控制裝置；電機(jī)組件，連接于所述控制裝置，用于控制所述輪椅部分的移動；電動推桿組件，連接于所述控制裝置，用于控制所述床部分的姿態(tài)變化和所述輪椅部分的姿態(tài)變化；感應(yīng)裝置，連接于所述控制裝置，用于感應(yīng)所述床部分和所述輪椅部分的動作；激光掃描測量裝置，連接于所述控制裝置，用于為所述輪椅部分的移動進(jìn)行自主導(dǎo)航；圖像采集裝置，連接于所述控制裝置，用于所述輪椅部分回庫時進(jìn)行視覺定位；通訊裝置，連接于所述控制裝置，用于所述輪椅部分與所述床部分之間的動作發(fā)送至所述控制裝置；手柄，用于用戶控制所述輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整、所述輪椅部分與所述床部分合并后的同步動作以及所述輪椅部分移動速度和方向的控制；顯示器，用于導(dǎo)航的地圖顯示和操作界面的顯示。

于本發(fā)明的一實施例中，所述控制裝置包括：處理器；輪椅姿態(tài)控制模塊，用于通過所述處理器控制所述電動推桿組件的運動；車床同步動作控制模塊，用于通過所述處理器控制所述輪椅部分和所述床部分同步動作；導(dǎo)航控制模塊，用于通過所述處理器控制所述輪椅部 分的自動導(dǎo)航；視覺定位入庫模塊，用于通過所述處理器控制所述輪椅部分的回庫；人機(jī)界面的控制模塊，用于用戶對所述護(hù)理床進(jìn)行操作。

于本發(fā)明的一實施例中，所述電機(jī)組件包括：電機(jī)，用于帶動所述輪椅部分移動；驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述電機(jī)運轉(zhuǎn)；編碼器，用于反饋所述電機(jī)的速度信息和所述輪椅部分的位置信息。

于本發(fā)明的一實施例中，所述電動推桿組件包括：電動推桿，用于調(diào)整所述床部分和所述輪椅部分的姿態(tài)；電動推桿驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述電動推桿。

于本發(fā)明的一實施例中，所述感應(yīng)裝置包括：霍爾傳感器，用于檢測所述電動推桿組件發(fā)出的信號，并將信號發(fā)送給所述控制裝置；壓力傳感器，用于感應(yīng)所述床部分和所述輪椅部分的同步動作信號，并將信號發(fā)送給所述控制裝置；限位開關(guān)，用于在所述輪椅部分入庫后被觸發(fā)后發(fā)出停止信號，停止所述護(hù)理床的動作。

于本發(fā)明的一實施例中，所述激光掃描測量裝置包括：激光掃描器，用于通過激光掃描建立地圖；自動導(dǎo)航單元，用于根據(jù)所述地圖進(jìn)行自主定位導(dǎo)航。

本發(fā)明還提供一種機(jī)器人護(hù)理床控制方法，涉及上述的機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)，包括步驟：所述顯示器顯示導(dǎo)航的地圖和操作界面；所述圖像采集裝置在所述輪椅部分回庫時進(jìn)行視覺定位；所述激光掃描測量裝置對所述輪椅部分的移動進(jìn)行自主導(dǎo)航；所述電機(jī)組件控制所述輪椅部分的移動，所述輪椅部分回庫；用戶通過所述手柄控制所述輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整、所述輪椅部分與所述床部分合并后的同步動作以及所述輪椅部分移動速度和方向的控制；所述感應(yīng)裝置感應(yīng)所述床部分和所述輪椅部分的動作；所述通信裝置將所述輪椅部分與所述床部分之間的動作發(fā)送至所述控制裝置；所述控制裝置控制所述電動推桿組件控制所述床部分的姿態(tài)變化和所述輪椅部分的姿態(tài)變化。

于本發(fā)明的一實施例中，還包括步驟：用戶通過所述人機(jī)界面的控制模塊對所述護(hù)理床進(jìn)行操作；導(dǎo)航控制模塊通過所述處理器控制所述輪椅部分的自動導(dǎo)航；視覺定位入庫模塊通過所述處理器控制所述輪椅部分的回庫；車床同步動作控制模塊通過所述處理器控制所述輪椅部分和所述床部分同步動作；輪椅姿態(tài)控制模塊通過所述處理器控制所述電動推桿組件的運動。

于本發(fā)明的一實施例中，還包括步驟：所述激光掃描器通過激光掃描建立地圖，所述自動導(dǎo)航單元根據(jù)所述地圖進(jìn)行自主定位導(dǎo)航；所述驅(qū)動器驅(qū)動所述電機(jī)運轉(zhuǎn)，所述電機(jī)帶動所述輪椅部分移動；所述霍爾傳感器檢測所述電動推桿組件發(fā)出的信號，并將信號發(fā)送給所述控制裝置；所述壓力傳感器感應(yīng)所述床部分和所述輪椅部分的同步動作信號，并將信號發(fā) 送給所述控制裝置；所述電動推桿驅(qū)動器驅(qū)動所述電動推桿；所述電動推桿調(diào)整所述床部分和所述輪椅部分的姿態(tài)。

于本發(fā)明的一實施例中，還包括步驟：通過編碼器反饋所述電機(jī)的速度信息和所述輪椅部分的位置信息。

如上所述，本發(fā)明的機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)和方法，具有以下有益效果：體積較小，比較穩(wěn)定，可以實時控制，運動控制更精確，成本較低，且可以通過內(nèi)嵌Linux系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加開放，便于添加新功能和升級產(chǎn)品。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)的一實施例的系統(tǒng)方框示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)的另一實施例的系統(tǒng)方框示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明機(jī)器人護(hù)理床控制方法的一實施例的流程方框示意圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，圖1顯示為本發(fā)明機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)的一實施例的系統(tǒng)方框示意圖。本發(fā)明提供了一種機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)，機(jī)器人護(hù)理床包括輪椅部分和床部分，包括：控制裝置10；用于指示護(hù)理床各部分進(jìn)行運作。電機(jī)201組件20，連接于控制裝置10，用于控制輪椅部分的移動；電動推桿組件30，連接于控制裝置10，用于控制床部分的姿態(tài)變化和輪椅部分的姿態(tài)變化；感應(yīng)裝置40，連接于控制裝置10，用于感應(yīng)床部分和輪椅部分的動作；激光掃描測量裝置50，連接于控制裝置10，用于為輪椅部分的移動進(jìn)行自主導(dǎo)航；圖像采集裝置60，連接于控制裝置10，用于輪椅部分回庫時進(jìn)行視覺定位；通訊裝置70，連接于控制裝置10，用于輪椅部分與床部分之間的動作發(fā)送至控制裝置10；手柄80，用于用戶控制 輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整、所述輪椅部分與所述床部分合并后的同步動作以及所述輪椅部分移動速度和方向的控制，實現(xiàn)對輪椅部分運動的精確控制；顯示器90，用于導(dǎo)航的地圖顯示和操作界面的顯示。顯示器90顯示導(dǎo)航的地圖和操作界面，用戶選擇輪椅部分回庫，圖像采集裝置60在輪椅部分回庫時進(jìn)行視覺定位；激光掃描測量裝置50對輪椅部分的移動進(jìn)行自主導(dǎo)航；電機(jī)201組件20控制輪椅部分的移動，輪椅部分回庫；用戶通過手柄80控制輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整；感應(yīng)裝置40感應(yīng)床部分和輪椅部分的動作；通信裝置將輪椅部分與床部分之間的動作發(fā)送至控制裝置10；控制裝置10控制電動推桿組件30控制床部分的姿態(tài)變化和輪椅部分的姿態(tài)變化。

如圖2所示，圖2顯示為本發(fā)明機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)的另一實施例的系統(tǒng)方框示意圖。機(jī)器人護(hù)理床包括輪椅部分和床部分，還包括：控制裝置10；用于指示護(hù)理床各部分進(jìn)行運作。控制裝置10包括：處理器；在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，處理器為ARM處理器，以ARM處理器為基礎(chǔ)，可以配合嵌入式操作系統(tǒng)Linux的軟件平臺，更具開放性，可以隨時對系統(tǒng)進(jìn)行升級和修改，以及添加不同的新功能。采用ARM內(nèi)核的控制器體積更小、成本更低。同時該系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)具有模塊化和開放性，便于新功能的添加等升級和修改。輪椅姿態(tài)控制模塊，用于通過處理器控制電動推桿組件30的運動；車床同步動作控制模塊，用于通過處理器控制輪椅部分和床部分同步動作；導(dǎo)航控制模塊，用于通過處理器控制輪椅部分的自動導(dǎo)航；視覺定位入庫模塊，用于通過處理器控制輪椅部分的回庫；人機(jī)界面的控制模塊，用于用戶對護(hù)理床進(jìn)行操作。電機(jī)201組件20，連接于控制裝置10，用于控制輪椅部分的移動。進(jìn)一步地，電機(jī)201組件20包括：電機(jī)201，用于帶動輪椅部分移動；驅(qū)動器202，用于驅(qū)動電機(jī)201運轉(zhuǎn)；編碼器203，用于反饋所述電機(jī)201的速度信息和所述輪椅部分的位置信息。電動推桿組件30，連接于控制裝置10，用于控制床部分的姿態(tài)變化和輪椅部分的姿態(tài)變化；電動推桿組件30包括：電動推桿301，用于調(diào)整床部分和輪椅部分的姿態(tài)；電動推桿驅(qū)動器302，用于驅(qū)動電動推桿301。在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，電動推桿驅(qū)動器302的控制接口連接在ARM處理器的IO口，在配合相應(yīng)的控制程序就可以實現(xiàn)輪椅車姿態(tài)的控制。電動推桿驅(qū)動器控制電動推桿的伸縮，實現(xiàn)機(jī)器人護(hù)理床的姿態(tài)變化和輪椅部分的姿態(tài)變化。感應(yīng)裝置40，連接于控制裝置10，用于感應(yīng)床部分和輪椅部分的動作；感應(yīng)裝置40包括：霍爾傳感器401，用于檢測電動推桿組件30發(fā)出的信號，并將信號發(fā)送給控制裝置10；壓力傳感器402，用于感應(yīng)床部分和輪椅部分的同步動作信號，并將信號發(fā)送給控制裝置10。限位開關(guān)403，用于在輪椅部分入庫后被觸發(fā)后發(fā)出停止信號，停止護(hù)理床的動作。霍爾傳感器401檢測電動推桿的速度位置信號傳遞給控制裝置10，控制裝置10控制電動推桿驅(qū)動器 302，驅(qū)動電動推桿301調(diào)整床部分的姿態(tài)變化和輪椅部分的姿態(tài)變化，使得兩者的變化同步。壓力傳感器402感應(yīng)輪椅部分的抬背動作，并將信號發(fā)送至控制裝置10，控制裝置10控制床部分和輪椅部分的抬背動作同步進(jìn)行。輪椅姿態(tài)控制模塊控制電動推桿驅(qū)動組件實現(xiàn)電動推桿的伸縮，根據(jù)霍爾傳感器401信號、壓力傳感器402和限位開關(guān)403信號實現(xiàn)輪椅部分的平躺、坐立、站立和入庫姿態(tài)等動作的變化。車床同步控制模塊主要是通過霍爾傳感器信號、壓力傳感器信號和限位開關(guān)信號實現(xiàn)機(jī)器人護(hù)理床的輪椅部分和床部分合并后抬背、屈腿、翻身等動作的實現(xiàn)。激光掃描測量裝置50，連接于控制裝置10，用于為輪椅部分的移動進(jìn)行自主導(dǎo)航；激光掃描測量裝置50包括：激光掃描器501，用于通過激光掃描建立地圖；自動導(dǎo)航單元502，用于根據(jù)地圖進(jìn)行自主定位導(dǎo)航。圖像采集裝置60，連接于控制裝置10，用于輪椅部分回庫時進(jìn)行視覺定位；在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，圖像采集裝置60為工業(yè)相機(jī)，可以提高圖像采集的精度，提高輪椅部分的回庫效果。視覺定位入庫模塊在機(jī)器人護(hù)理床輪椅車部分在入庫與床合并時，通過工業(yè)相機(jī)的視覺定位程序，實現(xiàn)輪椅車部分的精準(zhǔn)回庫。通訊裝置70，連接于控制裝置10，用于輪椅部分與床部分之間的動作發(fā)送至控制裝置10；通過通訊裝置70的相互通訊，可以實現(xiàn)輪椅部分和床部分的動作的同步。手柄80，用于用戶控制輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整、所述輪椅部分與所述床部分合并后的同步動作以及所述輪椅部分移動速度和方向的控制，實現(xiàn)對輪椅部分運動的精確控制；用戶可以通過手柄80控制輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整，床部分再根據(jù)輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整進(jìn)行同步調(diào)整。顯示器90，用于導(dǎo)航的地圖顯示和操作界面的顯示。

如圖3所示，圖3顯示為本發(fā)明機(jī)器人護(hù)理床控制方法的一實施例的流程方框示意圖。本發(fā)明還提供了一種機(jī)器人護(hù)理床控制方法，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，處理器為ARM處理器，以ARM處理器為基礎(chǔ)，可以配合嵌入式操作系統(tǒng)Linux的軟件平臺，更具開放性，可以隨時對系統(tǒng)進(jìn)行升級和修改，以及添加不同的新功能。采用ARM內(nèi)核的控制器體積更小、成本更低。同時該系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)具有模塊化和開放性，便于新功能的添加等升級和修改。涉及上述的機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)，包括步驟：

顯示器90顯示導(dǎo)航的地圖和操作界面；用戶通過人機(jī)界面的控制模塊對護(hù)理床進(jìn)行操作；

圖像采集裝置60在輪椅部分回庫時進(jìn)行視覺定位；視覺定位入庫模塊通過處理器控制輪椅部分的回庫；在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，圖像采集裝置60為工業(yè)相機(jī)，可以提高圖像采集的精度，提高輪椅部分的回庫效果。視覺定位入庫模塊在機(jī)器人護(hù)理床輪椅車部分在入庫與床合并時，通過工業(yè)相機(jī)的視覺定位程序，實現(xiàn)輪椅車部分的精準(zhǔn)回庫。

激光掃描測量裝置50對輪椅部分的移動進(jìn)行自主導(dǎo)航；導(dǎo)航控制模塊通過處理器控制輪椅部分的自動導(dǎo)航；激光掃描器501通過激光掃描建立地圖，自動導(dǎo)航單元502根據(jù)地圖進(jìn)行自主定位導(dǎo)航；

電機(jī)201組件20控制輪椅部分的移動，輪椅部分回庫；通過編碼器203反饋所述電機(jī)201的速度信息和所述輪椅部分的位置信息。編碼后驅(qū)動器202驅(qū)動電機(jī)201運轉(zhuǎn)，電機(jī)201帶動輪椅部分移動。

用戶通過手柄80控制輪椅部分的姿態(tài)調(diào)整、所述輪椅部分與所述床部分合并后的同步動作以及所述輪椅部分移動速度和方向的控制，實現(xiàn)對輪椅部分運動的精確控制；輪椅姿態(tài)控制模塊通過處理器控制電動推桿組件30的運動；控制裝置10控制電動推桿組件30控制床部分的姿態(tài)變化和輪椅部分的姿態(tài)變化。

感應(yīng)裝置40感應(yīng)床部分和輪椅部分的動作；通信裝置將輪椅部分與床部分之間的動作發(fā)送至控制裝置10；車床同步動作控制模塊通過處理器控制輪椅部分和床部分同步動作；霍爾傳感器401檢測電動推桿組件30發(fā)出的信號，并將信號發(fā)送給控制裝置10；壓力傳感器402感應(yīng)床部分和輪椅部分的同步動作信號，并將信號發(fā)送給控制裝置10；電動推桿驅(qū)動器202驅(qū)動電動推桿；電動推桿調(diào)整床部分和輪椅部分的姿態(tài)。限位開關(guān)403在輪椅部分入庫后被觸發(fā)后發(fā)出停止信號，停止護(hù)理床的動作。

綜上所述，本發(fā)明機(jī)器人護(hù)理床控制系統(tǒng)和方法，體積較小，比較穩(wěn)定，可以實時控制，運動控制更精確，成本較低，且可以通過內(nèi)嵌Linux系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加開放，便于添加新功能和升級產(chǎn)品。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。