技術領域

本發明涉及一種機器人，具體涉及到一種醫用輸液機器人。

背景技術：

醫用機器人，是指用于醫院、診所的醫療或輔助醫療的機器人，醫用機器人種類很多，按照其用途不同，有臨床醫療用機器人、護理機器人、醫用教學機器人和為殘疾人服務機器人等。

傳統的輸液瓶都是掛在輸液架上面，輸液架放在病床旁邊，移動起來非常麻煩，當病人需要走動時，需要將輸液瓶取下，然后高高舉起，有時候病人行動不便時，還需要護士或者家人跟隨病人一起高高舉起輸液瓶。

針對病人輸液時經常去衛生間的現象，以及為了更快的康復，醫生更是建議經常走動走動，但是很多病人輸液時間非常久更是不方便走動，于是專利號為“2015207522799”，發明名稱為“自動跟蹤輸液機器人”的實用新型專利公開了一種輸液的同時也方便走動的輸液機器人。該機器人可以自動跟隨病人一塊行走，使用起來非常方便，但是在實際使用過程中發現了一個問題：輸液機器人在移動的過程中會輕微地晃動，從而導致輸液瓶中的液面晃動，從而導致輸液瓶中的藥液無法勻速地沿著輸液管輸入到病人的體內。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決以下技術問題：輸液機器人在移動的過程中會晃動，從而導致輸液瓶中的液面晃動，從而導致輸液瓶中的藥液無法勻速地沿著輸液管輸入到病人的體內。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：基于物聯網的智能輸液機器人，其特征在于，包括超聲波跟隨小車、輸液架、輸液裝置、手環、終端控制系統和遠端控制系統；

所述的輸液架設置在超聲波跟隨小車的上面，所述的輸液裝置設置于所述的輸液架上端部；

所述的手環包括手環本體、超聲波發射模塊、單片機、第一輸入模塊、無線通信模塊；

所述的超聲波發射模塊、單片機、無線通信模塊設置于手環本體內部；

所述的第一輸入模塊設置于手環本體的外表面；

所述的超聲波發射模塊、第一輸入模塊、無線通信模塊分別與單片機電連接；

所述的終端控制系統包括4個超聲波接收模塊、終端控制器、電機驅動模塊、左電機、右電機；顯示模塊、第二輸入模塊、GPS模塊、攝像頭模塊；蓄電池模塊、充電器模塊、終端無線通信模塊；

所述的遠端控制系統包括遠端無線通信模塊和遠端控制器；

所述的4個超聲波接收模塊分別與終端控制器電連接，終端控制器通過電機驅動模塊控制左電機與右電機啟動、停止和轉速；

所述的左電機、右電機分別用于驅動左前輪、右前輪；

所述的顯示模塊、第二輸入模塊、GPS模塊、攝像頭模塊分別與終端控制器電連接；

所述的4個超聲波接收模塊分別設置于超聲波跟隨小車的左前方、右前方、左后方、右后方；

所述的攝像頭模塊設置于輸液架的上部；

所述終端控制系統設置于超聲波跟隨小車上面；

所述的蓄電池模塊輸出端為各個單元模塊供電，充電器模塊的輸出端連接蓄電池模塊的充電輸入端；

所述的終端無線通信模塊與終端控制器電連接；

所述的遠端無線通信模塊與遠端控制器電連接；

所述的終端控制器與遠端控制器之間通信；

所述的輸液裝置包括圓柱形腔體和圓環形腔體；

所述的圓柱形腔體與圓環形腔體同圓心，并且圓柱形腔體與圓環形腔體共底面，圓柱形腔體的底部與圓環形腔體的底部連通；

所述的圓柱形腔體的上表面設置有加液孔，加液孔上設置有可拆卸塞子；

所述的圓柱形腔體的上表面還設置有進氣孔；

所述的圓環形腔體的下表面圍繞圓心等間距設置有8個輸液孔，輸液孔上均設置有橡皮塞；

所述的輸液裝置還包括瓶塞穿刺器單元、滴斗、流速調節器、藥液過濾器、輸液軟管、靜脈針；所述的輸液軟管的一端連接瓶塞穿刺器單元的輸出端，另一端連接靜脈針；所述的輸液軟管上依次設置滴斗、流速調節器、藥液過濾器；

所述的瓶塞穿刺器單元具有8個瓶塞穿刺器，分別插入到所述的圓環形腔體的下表面的8個橡皮塞內，8個瓶塞穿刺器的輸出端通過軟管匯聚形成一個輸出端；

所述的瓶塞穿刺器的輸入口附近設置阻擋部件，并且8個瓶塞穿刺器的大小完全相同；

設圓環形腔體的高度為X1cm，圓柱形腔體的高度為X2cm；圓環形腔體的體積Y1cm³，圓柱形腔體的體積為Y2cm³；

X2≥10*X1；Y2≥40*Y1；

還包括一個輸液監控裝置；

所述的輸液監控裝置包括控制箱、輸液控制器、紅外液位傳感器、舵機驅動電路、輸液停止器、控制開關以及聲光報警器；

所述的控制箱安裝于超聲波跟隨小車上；

所述的輸液控制器和舵機驅動電路均設置于控制箱內；

所述的聲光報警器和控制開關均安裝于控制箱頂部；

所述的輸液停止器由安裝在輸液架上的固定支座以及安裝在固定支座上的舵機構成；

所述的固定支座上設有一個橫向的擺臂擺動槽口以及一個豎向的軟管安裝槽口；

所述的擺臂擺動槽口和軟管安裝槽口構成十字交叉槽；

所述的舵機的擺臂位于擺臂擺動槽口內，并可在擺臂擺動槽口內水平擺動；

所述的輸液軟管嵌于軟管安裝槽口內；

所述的舵機的擺臂擺動后按壓在輸液軟管上；

所述的紅外液位傳感器可拆卸安裝于圓柱形腔體的內頂部，且紅外液位傳感器的探頭正對于圓柱形腔體的底部；

所述的輸液控制器分別與紅外液位傳感器、舵機驅動電路、控制開關以及聲光報警器電連接；

所述的輸液控制器通過舵機驅動電路控制舵機的擺臂擺動工作；

所述的蓄電池分別為輸液控制器、紅外液位傳感器、舵機驅動電路、控制開關以及聲光報警器供電。

進一步，所述的遠端控制器、遠端無線通信模塊采用智能手機實現。

與現有技術相比，本發明的優點在于：第一，輸液機器人在移動的過程中會晃動，從而導致輸液瓶中的液面晃動，但是本發明的藥液仍然可以勻速地沿著輸液管輸入到病人的體內。第二，由于裝有GPS模塊和攝像頭模塊，因此通過遠端控制器可以實時了解病人的位置以及現場的狀況；第三，采用輸液監控裝置能夠實時監測輸液狀態，并在輸液結束或出現異常幅度的晃動時及時停止輸液，確保病人的輸液安全。

附圖說明

圖1是本發明的電路控制部分的原理方框示意圖；

圖2是超聲波跟隨小車俯視示意圖；

圖3是超聲波跟隨小車主視圖(未畫輸液裝置)；

圖4是輸液裝置主視圖(示意圖)；未畫出輸液軟管；

圖5是輸液裝置的俯視圖(示意圖)；

圖6是輸液裝置的仰視圖(示意圖)；

圖7是現有的輸液瓶與輸液管連接示意圖；

圖8是瓶塞穿刺器單元示意圖；

圖9是輸液監控裝置的電路原理示意圖；

圖10是輸液停止器的俯視結構示意圖；

圖11是輸液停止器的側視結構示意圖。

其中，1是超聲波發射模塊；2是超聲波接收模塊；3車輪；4是超聲波跟隨小車；5是輸液架；7是攝像頭模塊；8是圓柱形腔體；9是圓環形腔體；10是橡膠塞；12是輸液瓶；13是輸液管；14是阻擋部件；15是控制箱；16是紅外液位傳感器；17是固定支座；18是舵機。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。

使用過程中需要將輸液瓶中的藥液倒入到儲液裝置的圓柱形腔體中或者將本發明的輸液裝置制成一次性直接替代輸液瓶使用。

“滴斗、流速調節器、藥液過濾器、輸液軟管、靜脈針；所述的輸液軟管的一端連接瓶塞穿刺器的輸出端，另一端連接靜脈針；所述的輸液軟管上依次設置滴斗、流速調節器、藥液過濾器”屬于現有公知技術，不詳細描述。

圓環形腔體除了下表面設置有輸液孔、底部與圓柱形腔體連通外，其余各處均處處密封，而圓柱形腔體的上表面設置有進氣孔，但是進氣孔處設置有空氣過濾殺菌裝置(現有公知技術)，從而確保輸液裝置內部的液體不受外界空氣的污染。

現有的輸液管的瓶塞穿刺器附近均設置有進氣管，而進氣管均設置有空氣過濾殺菌裝置，該技術屬于現有技術。

超聲波跟隨小車采用前輪驅動。

其中，圓柱形腔體的高度取20cm，圓環形腔體的高度取2cm；

圓柱形腔體的容積為1500cm³，圓環形腔體的體積為30cm³。

瓶塞穿刺器的阻擋部件可以保證8個瓶塞穿刺器插入到圓環形腔體的下表面的橡皮塞內的深度完全一樣，從而保證8個瓶塞穿刺器的輸入口處的壓強幾乎一樣，所以阻擋部件非常重要。如果沒有阻擋部件的話，8個瓶塞穿刺器插入到圓環形腔體的下表面的橡皮塞內的深度肯定差異很大(現有的瓶塞穿刺器很長均無阻擋部件，所以不可能完全插入進去的)，由于8個瓶塞穿刺器的大小完全一樣，并且均設置了阻擋部件，當8個瓶塞穿刺器的阻擋部件接觸到圓環形腔體的下表面的橡皮塞時就無法再插入了。

實施例：基于物聯網的智能輸液機器人，包括超聲波跟隨小車、輸液架、輸液裝置、手環、終端控制系統和遠端控制系統；所述的輸液架設置在超聲波跟隨小車的上面，所述的輸液裝置設置于所述的輸液架上端部；所述的手環包括手環本體、超聲波發射模塊、單片機、第一輸入模塊、無線通信模塊；

所述的超聲波發射模塊、單片機、無線通信模塊設置于手環本體內部；

所述的第一輸入模塊設置于手環本體的外表面；

所述的超聲波發射模塊、第一輸入模塊、無線通信模塊分別與單片機電連接；所述的終端控制系統包括4個超聲波接收模塊、終端控制器、電機驅動模塊、左電機、右電機；顯示模塊、第二輸入模塊、GPS模塊、攝像頭模塊；蓄電池模塊、充電器模塊、終端無線通信模塊；

所述的遠端控制系統包括遠端無線通信模塊和遠端控制器；

所述的4個超聲波接收模塊分別與終端控制器電連接，終端控制器通過電機驅動模塊控制左電機與右電機啟動、停止和轉速；所述的左電機、右電機分別用于驅動左前輪、右前輪；所述的顯示模塊、第二輸入模塊、GPS模塊、攝像頭模塊分別與終端控制器電連接；所述的4個超聲波接收模塊分別設置于超聲波跟隨小車的左前方、右前方、左后方、右后方；

所述的攝像頭模塊設置于輸液架的上部；所述終端控制系統設置于超聲波跟隨小車上面；所述的蓄電池模塊輸出端為各個單元模塊供電，充電器模塊的輸出端連接蓄電池模塊的充電輸入端；所述的終端無線通信模塊與終端控制器電連接；所述的遠端無線通信模塊與遠端控制器電連接；所述的終端控制器與遠端控制器之間通信；

所述的輸液裝置包括圓柱形腔體和圓環形腔體；

所述的圓柱形腔體與圓環形腔體同圓心，并且圓柱形腔體與圓環形腔體共底面，圓柱形腔體的底部與圓環形腔體的底部連通；

所述的圓柱形腔體的上表面設置有加液孔，加液孔上設置有可拆卸塞子；

所述的圓柱形腔體的上表面還設置有進氣孔；

所述的圓環形腔體的下表面圍繞圓心等間距設置有8個輸液孔，輸液孔上均設置有橡皮塞；

所述的輸液裝置還包括瓶塞穿刺器單元、滴斗、流速調節器、藥液過濾器、輸液軟管、靜脈針；所述的輸液軟管的一端連接瓶塞穿刺器單元的輸出端，另一端連接靜脈針；所述的輸液軟管上依次設置滴斗、流速調節器、藥液過濾器；

所述的瓶塞穿刺器單元具有8個瓶塞穿刺器，分別插入到所述的圓環形腔體的下表面的8個橡皮塞內，8個瓶塞穿刺器的輸出端通過軟管匯聚形成一個輸出端；

所述的瓶塞穿刺器的輸入口附近設置阻擋部件，并且8個瓶塞穿刺器的大小完全相同；

設圓環形腔體的高度為X1cm，圓柱形腔體的高度為X2cm；圓環形腔體的體積Y1cm³，圓柱形腔體的體積為Y2cm³；

X2≥10*X1；Y2≥40*Y1；

還包括一個輸液監控裝置；

所述的輸液監控裝置包括控制箱、輸液控制器、紅外液位傳感器、舵機驅動電路、輸液停止器、控制開關以及聲光報警器；

所述的控制箱安裝于超聲波跟隨小車上；

所述的輸液控制器和舵機驅動電路均設置于控制箱內；

所述的聲光報警器和控制開關均安裝于控制箱頂部；

所述的輸液停止器由安裝在輸液架上的固定支座以及安裝在固定支座上的舵機構成；

所述的固定支座上設有一個橫向的擺臂擺動槽口以及一個豎向的軟管安裝槽口；

所述的擺臂擺動槽口和軟管安裝槽口構成十字交叉槽；

所述的舵機的擺臂位于擺臂擺動槽口內，并可在擺臂擺動槽口內水平擺動；

所述的輸液軟管嵌于軟管安裝槽口內；

所述的舵機的擺臂擺動后按壓在輸液軟管上；

所述的紅外液位傳感器可拆卸安裝于圓柱形腔體的內頂部，且紅外液位傳感器的探頭正對于圓柱形腔體的底部；

所述的輸液控制器分別與紅外液位傳感器、舵機驅動電路、控制開關以及聲光報警器電連接；

所述的輸液控制器通過舵機驅動電路控制舵機的擺臂擺動工作；

所述的蓄電池分別為輸液控制器、紅外液位傳感器、舵機驅動電路、控制開關以及聲光報警器供電；

其中，所述的遠端控制器、遠端無線通信模塊采用智能手機實現。

本發明大致工作原理描述：病人需要走動時將手環戴在手腕處，通過第一輸入模塊啟動超聲波發射模塊開始發射超聲波信號，通過單片機與終端控制器通信開始計時，GPS模塊、攝像頭模塊開始工作，GPS模塊、攝像頭模塊輸出的信號通過終端控制器與遠端控制器通信，這樣遠端控制器可以實時了解到病人所處的位置以及病人現場狀況。

超聲波發射模塊發出的信號被四個超聲波接收模塊接收，終端控制器根據四個超聲波接收模塊與超聲波發射模塊之間的距離，判斷病人的位置，從而控制超聲波跟隨小車的方向。

本發明能夠實現輸液機器人在移動的過程中藥液仍然能夠勻速地沿著輸液管輸入到病人的體內的原理說明：輸液裝置包括圓柱形腔體和圓環形腔體，由于圓柱形腔體的高度遠高于圓環形腔體的高度，并且圓柱形腔體的底部與圓環形腔體的底部連通；所以圓環形腔體內部的液體高度一直不變(除了藥液快輸完時刻)，當超聲波跟隨小車晃動時，圓柱形腔體內部的液面也會晃動，但是所述的圓環形腔體的下表面圍繞圓心等間距設置有8個輸液孔，輸液孔上均設置有橡皮塞；所述的瓶塞穿刺器具有8個輸入端和1個輸出端，8個輸入端分別插入到所述的圓環形腔體的下表面的8個橡皮塞內；這樣圓柱形腔體內部液面的晃動雖然會導致每個輸液孔處的壓強的變化，但是8個輸液孔處的壓強之和幾乎是不變的(有的輸液孔處的壓強變大，而有的輸液孔處壓強變小，大小相互抵消)，也就是說8個輸液孔處的壓強之和取平均值是幾乎不變的。而瓶塞穿刺器具有8個輸入端和1個輸出端，8個輸入端分別插入到所述的圓環形腔體的下表面的8個橡皮塞內，因此瓶塞穿刺器的輸出端處的壓強幾乎不變。

機器人行走控制方法即超聲波跟隨小車行走的控制方法：

第一步，病人通過手環的第一輸入模塊輸入超聲波跟隨小車開始行走命令，單片機收到該命令后，單片機向終端控制器發送無線信號，終端控制器收到無線信號時同時啟動4個定時器開始計時；

第二步，單片機向終端控制器發送無線信號后間隔2s，單片機控制超聲波發射模塊開始發射超聲波信號；

第三步，左前方、右前方、左后方、右后方的四個超聲波接收模塊接收到超聲波信號時刻距離終端控制器開始計時的時刻之間的時間間隔，分別對應記為

Δt1秒，Δt2秒，Δt3秒，Δt4秒；

若Δt1＝Δt2，Δt3＝Δt4，則終端控制器控制超聲波跟隨小車直行；

若Δt1>Δt2，Δt3>Δt4，則終端控制器控制超聲波跟隨小車的左前輪加速，右前輪減速；

若Δt1<Δt2，Δt3<Δt4，則終端控制器控制超聲波跟隨小車的左前輪減速，右前輪加速。

解釋說明：4個定時器可以采用硬件定時器，也可以采用軟件模擬定時器；左前方、右前方、左后方、右后方的四個超聲波接收模塊分別對應一個定時器，超聲波接收模塊接收到超聲波信號時對應的定時器分別停止計時，這樣四個定時器的計時時間就分別為Δt1秒，Δt2秒，Δt3秒，Δt4秒。

本發明的輸液監控裝置在工作時，由紅外液位傳感器實時檢測圓柱形腔體內部的液面高度，并由液位控制器將檢測的液面高度與設定閾值進行比較，若小于閾值，則通過舵機驅動電路控制舵機的擺臂擺動，擠壓輸液軟管停止輸液，同時控制聲光報警器進行報警，提醒病人輸液完成或因為輸液過程晃動幅度過大(接近傾倒)而無法正常輸液；病人或護士可通過控制開關關閉聲光報警器，同時控制在接收到控制開關的閉合信號時通過舵機驅動電路控制舵機擺臂擺動松開對輸液軟管的擠壓。

基于物聯網的智能輸液機器人系統，其特征在于，包括多個超聲波跟隨小車系統和遠端控制系統；

所述的超聲波跟隨小車系統包括超聲波跟隨小車、輸液架、輸液裝置、手環、終端控制系統；

所述的輸液架設置在超聲波跟隨小車的上面，所述的輸液裝置設置于所述的輸液架上端部；

所述的手環包括手環本體、超聲波發射模塊、單片機、第一輸入模塊、無線通信模塊；

所述的超聲波發射模塊、單片機、無線通信模塊設置于手環本體內部；

所述的第一輸入模塊設置于手環本體的外表面；

所述的超聲波發射模塊、第一輸入模塊、無線通信模塊分別與單片機電連接；

所述的終端控制系統包括4個超聲波接收模塊、終端控制器、電機驅動模塊、左電機、右電機；顯示模塊、第二輸入模塊、GPS模塊、攝像頭模塊；蓄電池模塊、充電器模塊、終端無線通信模塊；

所述的遠端控制系統包括遠端無線通信模塊和遠端控制器；

所述的4個超聲波接收模塊分別與終端控制器電連接，終端控制器通過電機驅動模塊控制左電機與右電機啟動、停止和轉速；

所述的左電機、右電機分別用于驅動左前輪、右前輪；

所述的顯示模塊、第二輸入模塊、GPS模塊、攝像頭模塊分別與終端控制器電連接；

所述的4個超聲波接收模塊分別設置于超聲波跟隨小車的左前方、右前方、左后方、右后方；

所述的攝像頭模塊設置于輸液架的上部；

所述終端控制系統設置于超聲波跟隨小車上面；

所述的蓄電池模塊輸出端為各個單元模塊供電，充電器模塊的輸出端連接蓄電池模塊的充電輸入端；

所述的終端無線通信模塊與終端控制器電連接；

所述的遠端無線通信模塊與遠端控制器電連接；

所述的終端控制器與遠端控制器之間通信；

所述的輸液裝置包括圓柱形腔體和圓環形腔體；

所述的圓柱形腔體與圓環形腔體同圓心，并且圓柱形腔體與圓環形腔體共底面，圓柱形腔體的底部與圓環形腔體的底部連通；

所述的圓柱形腔體的上表面設置有加液孔，加液孔上設置有可拆卸塞子；

所述的圓柱形腔體的上表面還設置有進氣孔；

所述的圓環形腔體的下表面圍繞圓心等間距設置有8個輸液孔，輸液孔上均設置有橡皮塞；

所述的輸液裝置還包括瓶塞穿刺器單元、滴斗、流速調節器、藥液過濾器、輸液軟管、靜脈針；所述的輸液軟管的一端連接瓶塞穿刺器單元的輸出端，另一端連接靜脈針；所述的輸液軟管上依次設置滴斗、流速調節器、藥液過濾器；

所述的瓶塞穿刺器單元具有8個瓶塞穿刺器，分別插入到所述的圓環形腔體的下表面的8個橡皮塞內，8個瓶塞穿刺器的輸出端通過軟管匯聚形成一個輸出端；

所述的瓶塞穿刺器的輸入口附近設置阻擋部件，并且8個瓶塞穿刺器的大小完全相同；

設圓環形腔體的高度為X1cm，圓柱形腔體的高度為X2cm；圓環形腔體的體積Y1cm³，圓柱形腔體的體積為Y2cm³；

X2≥10*X1；Y2≥40*Y1；

還包括多個輸液監控裝置；

所述的輸液監控裝置包括控制箱、輸液控制器、紅外液位傳感器、舵機驅動電路、輸液停止器、控制開關以及聲光報警器；

所述的控制箱安裝于超聲波跟隨小車上；

所述的輸液控制器和舵機驅動電路均設置于控制箱內；

所述的聲光報警器和控制開關均安裝于控制箱頂部；

所述的輸液停止器由安裝在輸液架上的固定支座以及安裝在固定支座上的舵機構成；

所述的固定支座上設有一個橫向的擺臂擺動槽口以及一個豎向的軟管安裝槽口；

所述的擺臂擺動槽口和軟管安裝槽口構成十字交叉槽；

所述的舵機的擺臂位于擺臂擺動槽口內，并可在擺臂擺動槽口內水平擺動；

所述的輸液軟管嵌于軟管安裝槽口內；

所述的舵機的擺臂擺動后按壓在輸液軟管上；

所述的紅外液位傳感器可拆卸安裝于圓柱形腔體的內頂部，且紅外液位傳感器的探頭正對于圓柱形腔體的底部；

所述的輸液控制器分別與紅外液位傳感器、舵機驅動電路、控制開關以及聲光報警器電連接；

所述的輸液控制器通過舵機驅動電路控制舵機的擺臂擺動工作；

所述的蓄電池分別為輸液控制器、紅外液位傳感器、舵機驅動電路、控制開關以及聲光報警器供電。

其中，所述的遠端控制器、遠端無線通信模塊采用智能手機實現。