专利名称：一种基于远程控制的医疗服务机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于远程控制的医疗服务机器人，属于医疗服务机器人领域。
背景技术：
截止2011年底，全国65岁及以上人口 10956万人，占全国总人口的8.3%。60岁及以上人口 15989万人，占全国总人口 12%。国际上规定60岁以上老年人口达总人口的10%，或者65岁以上的人口达总人口的7%，就是“老龄化社会”。很明显，中国已经进入了老龄化社会，而且在今后几年老龄人口将会呈上升趋势，老龄化将更加严重。北京、上海等一些地区老龄人口甚至占到了 15%，老龄化使社会的劳动力减少，一些老年人不仅不能参加劳动，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顾，这就增加了他们的子女以及社会的负担。年轻人为了工作日益繁忙、在目前服务行业工作者的稀缺背景下，在医院时不时会有行动不便的病人需要护士和家人的搀扶。而在没有人帮助的情况下，行动不便的病人寸步难行，稍有不慎就有可能摔倒受伤。有了医疗服务机器人，病人就可以独自去化验室拿取报告、去门诊找医生复诊、到饮水房利用机械手取水等。为使设计的医疗服务机器人更好的服务病人。将现场键盘控制和远程控制相结合，实现护士的远程监护，座椅模式切换成病床模式，免去移动病人的烦恼。医疗服务机器人大大的减轻医院护士工作压力和病人的家庭负担，同时提高医院的工作效率。
实用新型内容为了解决行动不便的病人，在没有人帮助的情况下，能够独自去化验室拿取报告、去门诊找医生复诊，减轻护士工作及病人家属的负担。为使医疗服务机器人更好的服务病人，机器人设置了 2种:模式座椅模式和病床模式，免去了病人就诊，休息时，需要被移动到病床上麻烦。机器人将现场键盘控制和远程控制相结合，实现护士对病人的远程监护，机器人在前进过程中，检测前方有障碍物，机器人就会立刻停下，减少不必要的事故。同时机器人配备了机械手，可以帮助病人取物品，最大程度方便了病人。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于远程控制的医疗服务机器人，主要包括由单片机、稳压模块、串口通信电路、电机、键盘、红外避障电路、蓝牙传输电路、摄像头、机械手和电源组成，电源稳压模块的输入端与电池相接，输出端分别与单片机电路电源引脚、电机驱动电路电源端、红外避障电路电源端、蓝牙传输电路电源端、摄像头电源端、机械手电源端相接；单片机电路P20、P21、P22、P23分别与电机驱动电路的控制极相接，单片机电路P10、P11、P12、P13、P14、P15分别与键盘输入电路相接，单片机电路P24、P25分别与红外避障电路相接，单片机电路P30、P31分别与串口通信电路相接。本实用新型单片机电路由单片机Ul、晶振Yl、电容C1-C3、电阻Rl、排阻JPl组成，电解电容C3负极和电阻Rl的一端接单片机Ul的9脚连接，电解电容C3的正极接电源VCC，电阻Rl的另一端接地，电容Cl的一端和晶振Yl的一端接单片机Ul的18脚，电容C2的一端和晶振Yl的另一端接单片机Ul的19脚，电容C1、C2的另一端接地，单片机Ul的32-40脚接排阻JPl，20脚接地，31脚、40脚接VCC。本实用新型电源稳压电路由电容C4、C5、集成稳压器LM7805组成，输入Ui+与锂电池的正极相接，U1-与锂电池的负极相接，电容C4正极接LM7805的I脚，电容C4负极接地，LM7805的2脚接地，电容C5正极接LM7805的3脚，电容C5负极接地，Uo给电路供电。本实用新型串口通信电路由电平转换芯片U2、电解电容C6-C10、电容C9和九针插孔Jl组成，电容ClO的两端分别接芯片U2的I脚、3脚，电容C6的两端分别接芯片U2的4脚、5脚，电容C8的一端接芯片U2的6脚，电容C8的另一端接地，电容C7的一端接芯片U2的2脚，电容C7的另一端、电容C9的一端、芯片U2的16脚接电源VCC，电容C9的另一端、芯片U2的15脚接地，芯片U2的14脚、13脚接插孔Jl的2脚、3脚，芯片U2的12脚、11脚接单片机Al的10脚、11脚，插孔的5脚接地。本实用新型电机驱动电路由R2、R3、Dl D8、LED4 LED7、L298N芯片U3、电机
1、电机2组成，Dl D4阴极相接并与VCC相接，其阳极分别与L298N芯片2，3，13，14脚相接；D5 D8阳极相接并与地相接，其阴极分别与L298N芯片2，3，13，14脚相接，电阻R2 —端接L298N芯片2脚，另一端接LEDl的阳极，LEDl的阴极接电机I的一端，LED2阴极接LEDl的阳极，LED2阳极接LEDl的阴极，电机I的另一端接L298N芯片3脚，电阻R3 —端接L298N芯片14脚，另一端接LED3的阳极，LED3的阴极接电机4的一端，LED4阴极接LED3的阳极，LED4阳极接接L298N芯片3脚，电机2的另一端接L298N芯片14脚。INl与单片机P23引脚相接，IN2与单片机P22引脚相接，IN3与单片机P21引脚相接，IN4与单片机P20引脚相接。本实用新型键盘输入电路由按键S1-S3、S4-S6、S7-S9共计9个按键组成，按键S1-S3排第一行，按键S4-S6对齐排第二行，按键S7-S9对齐排第三行，按键S1-S3的左端同接单片机Ul的PlO脚，按键S4-S6的左端同接单片机Ul的Pll脚，按键S7-S9的左端同接单片机Ul的P12脚，按键S1、S4、S7的右端同接单片机Ul的P13脚，按键S2、S5、S8的右端同接单片机Ul的P14脚，按键S3、S6、S9的右端同接单片机Ul的P15脚。本实用新型红外避障电路由电容C11-C13、电阻R4-R10、晶振Y2、74HC14、发光二极管LED5、二极管D9、三极管Ql，红外接收管Q2组成，电容Cll 一端接地，另一端接晶振Y2一端，电容C12 —端接地，；另一端接晶振Y2另一端，晶振Y2 —端接电容C11，另一端接电容C12，74HC14的I脚接电容Cl I，2脚接74HC14的3脚，电阻R4 一端接电容Cl I，另一端接74HC14的3脚，电阻R5 —端接电容C12，另一端接74HC14的3脚，电阻R6 —端接74HC14的4脚，另一端接74HC14的5脚，D9阳极接74HC14的5脚，阴极与单片机P24脚相接，电阻R7的I端接74HC14的I脚，电阻R7的2端接电阻R8，电阻R7的3端接Ql的基极，LED5阳极接电阻R9、R10同接电源VCC，LED5阴极电阻R11，电阻Rll另一端接Ql集电极，Ql发射极接地。红外接收管Q2的I脚接电阻R9同接电容C13的阳极，红外接收管Q2的2脚接电容C13的阴极同接地，红外接收管Q2的3脚接电阻RlO并与单片机P25脚相接。本实用新型蓝牙传输电路由蓝牙模块组成，蓝牙模块的VCC引脚接地，TXD阴脚接串口 RXD引脚，RXD阴脚接串口 TXD引脚，蓝牙模块的GND接地。本实用新型远程控制界面由视频图像和控制按键组成，控制按键由波特率选择、串口号选择、远程开、远程关、病床模式、座椅模式、打开端口、关闭端口、退出、前、左、后、右、停按键组成。
图1为本实用新型的控制原理示意图。图2为本实用新型的主视图(1:座椅2:机械手3:轮子4:避障传感器5:电机6:摄像头7:键盘8:挂水架)。图3为本实用新型的侧视图(1:座椅2:机械手3:轮子6:摄像头7:键盘8:挂水架9:控制器10:稳压模块11:电池12:模拟舵机13:模拟舵机)。图4为本实用新型的单片机电路图。图5为本实用新型的电源稳压电路图。图6为本实用新型的串口通信电路图。图7为本实用新型的电机驱动电路图。图8为本实用新型的键盘输入电路图。图9为本实用新型的红外避障电路图。图10为本实用新型的蓝牙传输电路图。
具体实施方式
一种基于远程控制的医疗服务机器人，病人可通过机器人上的键盘实现机器人的启动、前进、转弯，停止、后退、机械手控制、座椅模式与病床模式切换等功能。机器人在前进过程中，如果检测到前方有人或者障碍物，机器人就会立刻停下，实现了避障的功能。机器人配备了机械手，病人可通过键盘控制机械手，实现病人取药，取水杯等物品，最大程度方便了病人。机器人设置了 2种模式:病床模式与座椅模式，并能实现两者的切换，一般情况下为座椅模式，当医生需要检查病人时，病人需要躺下时，可以通过键盘可将座椅模式切换成病床模式，免去移动病人的烦恼。当病人需要休息时，也可使其转换成病床模式。机器人上的摄像头通过WIFI传输图像到护士电脑的控制界面，护士可以根据图像信息，通过控制界面的控制按键，通过蓝牙实现对病人的远程控制，更好的实现对病人的远程监护。图1-3分别为本实用新型控制原理图、主视图、俯视图，已在发明内容中详细说明。图4为本实用新型的单片机电路图，图中单片机选用宏晶科技生产高速、低功耗、超强抗干扰的STC89C516RD+ —款单片机为本实例的核心，与其他各电路相连，实现整个系统的控制。图5为本实用新型的电源稳压电路图。图中集成稳压器LM7805提供一个稳定的5V电源。集成稳压器LM7805的输入电压范围为2.7V-13.2V，输出电压为5V。Ui+和U1-两端分别连接700mA的锂电池的正负端。图中的电容均用来滤波，用来过滤低频波。图6为本实用新型的串口通信电路图。图中采用了与用芯片MAX232进行是RS232电平与TTL电平的转换，采用三线制连接串口，9针串口只连接其中的3根线:第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。图1为本实用新型的电机驱动电路图，图中INl IN4为控制输入信号端口，当输入信号端INl接高电平输入端IN2接低电平，电机Ml正转，信号端INl接低电平，IN2接高电平，电机Ml反转。当输入信号端IN3接高电平输入端IN4接低电平，电机M2正转，信号端IN3接低电平，IN4接高电平，电机M2反转。图8为本实用新型的键盘输入电路图。图中按键SI实现启动的功能、按键S2实现向右的功能、按键S3实现座椅模式与病床模式切换的功能、按键S4实现向前的功能、按键S5实现停止的功能、按键S6实现后退的功能、按键S7实现机械手控制的功能、按键S8实现向左的功能、按键S9功能未定义。图9为本实用新型的红外避障电路图。图中晶振Y3搭配电阻、电容产生一个的38KHZ的调制信号，经过施密特触发器缓冲传输到驱动电路的缓冲端，由单片机的输出端P2.1，来控制红外发光管发射，并由电位器控制驱动信号的大小即改变感应距离大小。红外接收管的I脚接电源、2脚接地、3脚信号脚通过上拉电阻接电源，并将信号好传输给单片机端 口 P2.2。图10为本实用新型的蓝牙传输电路图。图中无线通讯是以hc-06蓝牙透传模块为基础，该模块含有信号增强天线，数据稳定传输，穿透性强。
权利要求1.一种基于远程控制的医疗服务机器人，其特征在于，由单片机、稳压模块、串口通信电路、电机、键盘、红外避障电路、蓝牙传输电路、摄像头、机械手和电源组成，电源稳压模块的输入端与电池相接，输出端分别与单片机电路电源引脚、电机驱动电路电源端、红外避障电路电源端、蓝牙传输电路电源端、摄像头电源端、机械手电源端相接；单片机电路P20、P21、P22、P23分别与电机驱动电路的控制极相接，单片机电路P10、P11、P12、P13、P14、P15分别与键盘输入电路相接，单片机电路P24、P25分别与红外避障电路相接，单片机电路P30、P31分别与串口通信电路相接。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述单片机电路由单片机U1、晶振Y1、电容C1-C3、电阻R1、排阻JPl组成，电解电容C3负极和电阻Rl的一端接单片机Ul的9脚连接，电解电容C3的正极接电源VCC，电阻Rl的另一端接地，电容Cl的一端和晶振Yl的一端接单片机Ul的18脚，电容C2的一端和晶振Yl的另一端接单片机Ul的19脚，电容Cl、C2的另一端接地，单片机Ul的32-40脚接排阻JPl，20脚接地，31脚、40脚接VCC。
3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述电源稳压模块由电容C4、C5、集成稳压器LM7805组成，输入Ui+与锂电池的正极相接，U1-与锂电池的负极相接，电容C4正极接LM7805的I脚，电容C4负极接地，LM7805的2脚接地，电容C5正极接LM7805的3脚，电容C5负极接地，Uo给电路供电。
4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述串口通信电路由电平转换芯片U2、电解电容C6-C10、电容C9和九针插孔Jl组成，电容ClO的两端分别接芯片U2的I脚、3脚，电容C6的两端分别接芯片U2的4脚、5脚，电容C8的一端接芯片U2的6脚，电容C8的另一端接地，电容C7的一端接芯片U2的2脚，电容C7的另一端、电容C9的一端、芯片U2的16脚接电源VCC，电容C9的另一端、芯片U2的15脚接地，芯片U2的14脚、13脚接插孔Jl的2脚、3脚，芯片U2的12脚、11脚接单片机Al的10脚、11脚，插孔的5脚接地。
5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述电机驱动电路由R2、R3、D1 D8、LED4 LED7、L298N芯片U3、电机1、电机2组成，Dl D4阴极相接并与VCC相接，其阳极分别与L298N芯片2 ，3，13，14脚相接；D5 D8阳极相接并与地相接，其阴极分别与L298N芯片2,3,13，14脚相接，电阻R2 —端接L298N芯片2脚，另一端接LEDl的阳极，LEDl的阴极接电机I的一端，LED2阴极接LEDl的阳极，LED2阳极接LEDl的阴极，电机I的另一端接L298N芯片3脚，电阻R3 —端接L298N芯片14脚，另一端接LED3的阳极，LED3的阴极接电机4的一端，LED4阴极接LED3的阳极，LED4阳极接接L298N芯片3脚，电机2的另一端接L298N芯片14脚，INl与单片机P23引脚相接，IN2与单片机P22引脚相接，IN3与单片机P21引脚相接，IN4与单片机P20引脚相接。
6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述键盘输入电路由按键S1-S3、S4-S6、S7-S9共计9个按键组成，按键S1-S3排第一行，按键S4-S6对齐排第二行，按键S7-S9对齐排第三行，按键S1-S3的左端同接单片机Ul的PlO脚，按键S4-S6的左端同接单片机Ul的Pll脚，按键S7-S9的左端同接单片机Ul的P12脚，按键S1、S4、S7的右端同接单片机Ul的P13脚，按键S2、S5、S8的右端同接单片机Ul的P14脚，按键S3、S6、S9的右端同接单片机Ul的P15脚。
7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述红外避障电路由电容C11-C13、电阻R4-R10、晶振Y2、74HC14、发光二极管LED5、二极管D9、三极管Ql和红外接收管Q2组成，电容Cll 一端接地，另一端接晶振Y2 —端，电容C12 —端接地，另一端接晶振Y2另一端，晶振Y2 —端接电容Cl I，另一端接电容C12，74HC14的I脚接电容Cl I，2脚接74HC14的3脚，电阻R4 —端接电容Cl I，另一端接74HC14的3脚，电阻R5 —端接电容Cl2，另一端接74HC14的3脚，电阻R6 一端接74HC14的4脚，另一端接74HC14的5脚，D9阳极接74HC14的5脚，阴极与单片机P24脚相接，电阻R7的I端接74HC14的I脚，电阻R7的2端接电阻R8，电阻R7的3端接Ql的基极，LED5阳极接电阻R9、RlO同接电源VCC，LED5阴极电阻R11，电阻Rll另一端接Ql集电极，Ql发射极接地，红外接收管Q2的I脚接电阻R9同接电容C13的阳极，红外接收管Q2的2脚接电容C13的阴极同接地，红外接收管Q2的3脚接电阻RlO并与单片机P25脚相接。
8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述蓝牙传输电路由蓝牙模块组成，蓝牙模块的VCC引脚接地，TXD阴脚接串口 RXD引脚，RXD阴脚接串口 TXD引脚，蓝牙模块的GND接 地。
专利摘要本实用新型公开了一种基于远程控制的医疗服务机器人该机器人主要在医院辅助病人行动，行动不便的病人可通过控制机器人上的键盘实现机器人的前进、转弯等。由于医院人多，环境比较复杂，机器人加上了避障功能。机器人在前进过程中，如果检测到前方有人或者障碍物，机器人就会立刻停下。机器人配备了机械手，可以帮助病人取物品，最大程度方便了病人。本服务机器人增加了病床模式与座椅模式的切换，机器人一般情况下为座椅模式，当医生需要检1病人时，可将座椅模式切换成病床模式，免去移动病人的烦恼。当病人需要休息时，也可使其转换成病床模式。机器人上的摄像头通过WIFI传输图像到护士电脑的控制界面，护士通过控制界面的控制按键，实现对病人的远程监护。
文档编号G05D1/02GK203054595SQ20122059381
公开日2013年7月10日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者毛丽民, 陆郁民, 周侗, 朱培逸, 李增增, 俞雷, 赵金安, 叶国林 申请人:常熟理工学院