一种多模式防御病菌的隔离区物流机器人的制作方法

本发明属于多功能机器人技术领域，涉及一种多模式防御病菌的隔离区物流机器人。

背景技术：

在传统的医疗条件下，一些传染性极高的疾病会对医护人员以及病人造成极大的感染风险，尤其针对重大的疫情爆发，在隔离区的物资运输方面很容易造成交叉感染的风险。而随着机器人技术的发展，机器人可完全替代人去完成一些简单却又危险的工作，如传染病隔离区的物资配送。但在不同病房的物资配送过程中，可能会存在着机器人将病毒携带的风险，因此机器人本身必须能够有效地隔离潜在的病毒附着其上。

目前已在医院应用的机器人主要还是以专用的消毒机器人，与被动消毒的物流机器人为主，主要是以负压病房的方式来隔绝病毒的传播。这些机器人都无法同时满足主动消毒与物流输送的需求，因此，本发明正是基于上述问题而展开的。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了提供一种多模式防御病菌的隔离区物流机器人，其能够同时对箱内储存的物品进行主动消毒并对箱内壁的药水海绵进行药水补充，箱内壁的药水海绵可以定期更换，此外，整体采用模块化结构，便于组装和拆卸，也可根据运输量需求进行改装。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多模式防御病菌的隔离区物流机器人，包括：

动力模块；

设置在动力模块上并随其移动的储物模块：包括安装在动力模块上的底箱，以及与底箱相互配合围成储物空腔的箱顶盖、箱侧板和箱背板，在储物空腔内还布置有至少一层储物箱体；

加热模块：设置在储物模块上并用于对其表面进行加热消毒；

药液消毒模块：包括安置在所述底箱内的供药机构，以及分别连接所述供药机构的外部管路机构和内部管路机构，其中，所述外部管路机构布置在储物模块的顶部表面并用于对储物模块的表面进行消毒与降温，所述的内部管路机构连接至储物箱体内，并用于对储物箱体内部进行消毒。

进一步的，所述的储物箱体按纵向设有一层或多层，每层储物箱体由沿水平方向并排布置的多个前方开口的隔间组成。

更进一步的，所述的隔间的内部避免上还设有用于安装药水海绵的海绵凹槽，在隔间内部的上表面还加工有供内部管路机构伸入的喷头孔。

更进一步的，在每个隔间的前方开口处还布置有可开闭的储物箱门，所述隔间的一侧内壁上还设有箱门滑道，所述的储物箱门的一侧与所述箱门滑道滑动连接，在隔间的顶部还设有箱门驱动件，该箱门驱动件通过一箱门连接杆与所述储物箱门连接，并使得储物箱门、箱门连接杆和箱门滑道构成一个“曲柄滑块机构”。箱门驱动件可以为驱动电机、驱动气缸等可以带动箱门连接杆移动的结构。

更进一步的，当储物箱体设有多层时，所述储物箱体由多排u字形槽钢连接件叠放形成，每排u字形槽钢连接件中的每一个对应一个所述隔间，且最上方一层的储物箱体上还设有上连接件，所述箱顶盖固定安装在上连接件上。

进一步的，所述的加热模块包括分别布置在箱顶盖、箱侧板、箱背板以及储物箱体的箱门上的电加热丝和温度传感器。优选的，电加热丝可以采用蛇形布置。温度传感器则可以在加热时实时反馈被加热区域的温度，进而配合plc系统等来控制电加热丝的加热温度。

进一步的，所述的供药机构包括布置在底箱内部的储药箱，以及依次通过出药管道连接储药箱出药口的总电磁阀和压力泵，所述的出药管道还分别连接所述外部管路机构和内部管路机构。储药箱底部可以设置液位传感器，进而可以配合设置的加药孔来控制储药箱内的药液量。

进一步的，所述的外部管路机构包括布置在箱顶盖下方并平行于箱顶盖上侧表面的四条侧边的供药管路，在供药管路上还设有均匀布置的三通接头，所述三通接头上还连接安装有相互独立的小车喷头、顶盖喷头、侧板喷头和箱门喷头，其中，小车喷头用于从箱顶盖一侧向另一侧水平喷出药液，顶盖喷头用于从箱顶盖一侧向另一侧斜向上喷出药液，侧板喷头用于对侧板表面喷出药液，箱门喷头用于对储物模块的箱门喷出药液。

进一步的，所述的内部管路机构包括与所述供药机构的主管路、连接所述主管路并伸入每层储物箱体上部的独立的分管路，以及与所述分管路相连接并伸入所述储物箱体内部的雾化喷头。

进一步的，所述的动力模块包括底板、安装在底板上的车轮，以及导航通信模块、视觉传感模块和车轮驱动转向与控制系统。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用喷雾气流与加热双重防护，能够更有效地清楚可能附着在箱体表面或箱内物品上的病菌，降低了隔离区不同房间之间的交叉感染的可能性。

(2)储物箱体按层分布，内部管路机构也分布于层间，可根据运输需求易于调整搭载的单层储物箱体数量并改装管路。

附图说明

图1为多模式防御病菌的隔离区物流机器人的前视示意图；

图2为储物箱体的俯视示意图；

图3为箱顶盖右后侧的仰视示意图；

图4为箱侧板的前视示意图；

图5为箱背板的前视示意图；

图6为储物箱门的前视示意图；

图7为内部管路机构与箱门控制模块的前视示意图；

图8为机器人右后侧局部的仰视示意图；

图9为外部管路机构的俯视示意图；

图10为供药机构的前视示意图；

图11为动力模块的前视示意图

图中标记说明：

1-动力模块，101-车轮，102-导航通信模块，103-视觉传感模块，104-车轮驱动转向与控制系统；

2-储物箱门，201-滑道连接轴，202-接杆连接轴，203-箱门电加热丝，204-箱门温度传感器，205-箱门驱动电机，206-箱门连接杆；

3-内部管路机构，301-主管路，302-分管路，303-雾化喷头，304-分管路电磁阀，305-分管路三通接头，306-小封闭盖，307-大封闭盖；

4-储物箱体，401-海绵凹槽，402-箱门接孔，403-箱门喷头孔，404-箱门滑道，405-药水海绵；

5-箱顶盖，501-顶盖电加热丝，502-顶盖温度传感器，503-侧板喷头孔，504-小车喷头孔；

6-外部管路机构，601-箱门喷头，602-背板喷头，603-侧板喷头，604-小车喷头，605-顶盖喷头，606-外部管路封闭盖，607-外部管路电磁阀；

7-箱背板，701-背板电加热丝，702-加药孔，703-背板温度传感器；

8-箱侧板，801-侧板电加热丝，802-侧板温度传感器；

9-供药机构，901-主三通接头，902-压力泵，903-总电磁阀，904-蓄电池，905-储药箱；

10-上连接件；11-箱门开闭控制器；12-加药孔塞；13-显示屏；14-u字形槽钢连接件；15-底箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的模块或部件，则表明所采用为本领域的常规功能性结构，如电源为本领域常用的蓄电池等可提供电力的供电模块。实施例中涉及的前、后、左、右、上、下等方位为面向示意图时的方位。

本发明提出了一种多模式防御病菌的隔离区物流机器人，其结构参见图1所示，包括：

动力模块1；

设置在动力模块1上并随其移动的储物模块：包括安装在动力模块1上的底箱15，以及与底箱15相互配合围成储物空腔的箱顶盖5、箱侧板8和箱背板7，在储物空腔内还布置有至少一层储物箱体4；

加热模块：设置在储物模块上并用于对其表面进行加热消毒；

药液消毒模块：包括安置在所述底箱15内的供药机构9，以及分别连接所述供药机构9的外部管路机构6和内部管路机构3，其中，所述外部管路机构6布置在储物模块的顶部表面并用于对储物模块的表面进行消毒与降温，所述的内部管路机构3连接至储物箱体4内，并用于对储物箱体4内部进行消毒。

在本发明的一种具体的实施方式中，请参见图2所示，所述的储物箱体4按纵向设有一层或多层，每层储物箱体4由沿水平方向并排布置的多个前方开口的隔间组成。

更具体的实施方式中，所述的隔间的内部避免上还设有用于安装药水海绵405的海绵凹槽401，在隔间内部的上表面还加工有供内部管路机构3伸入的箱门喷头孔403。

更具体的实施方式中，在每个隔间的前方开口处还布置有可开闭的储物箱门2，所述隔间的一侧内壁上还设有箱门滑道404，所述的储物箱门2的一侧与所述箱门滑道404滑动连接，在隔间的顶部还设有箱门驱动件，该箱门驱动件通过一箱门连接杆206与所述储物箱门2连接，并使得储物箱门2、箱门连接杆206和箱门滑道404构成一个“曲柄滑块机构”。箱门驱动件可以为驱动电机、驱动气缸等可以带动箱门连接杆206移动的结构。储物箱门2上设有接杆连接轴202，并通过接杆连接轴202与箱门连接杆206转动连接，储物箱门2还通过滑道连接轴201与箱门滑道404滑动接触。箱门驱动件可以通过箱门开闭控制器11来控制动作，进而控制储物箱门的开闭。隔间的顶部还设有箱门接孔402，该箱门驱动件的输出端穿过箱门接孔402与箱门连接杆206转动连接。更具体的实施方式中，请参见图7所示，当储物箱体4设有多层时，所述储物箱体4由多排u字形槽钢连接件14叠放形成，每排u字形槽钢连接件14中的每一个对应一个所述隔间，且最上方一层的储物箱体4上还设有上连接件10，所述箱顶盖5固定安装在上连接件10上，用以盖住外部管路机构6。

在本发明的一种具体的实施方式中，请参见图3、图4、图5和图6所示，所述的加热模块包括分别布置在箱顶盖5、箱侧板8、箱背板7以及储物箱体4的箱门上的电加热丝和温度传感器。优选的，电加热丝可以采用蛇形布置。温度传感器则可以在加热时实时反馈被加热区域的温度，进而配合plc系统等来控制电加热丝的加热温度。同时，箱侧板8、箱背板7等优选采用通过螺栓与储物箱体4连接。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的供药机构9包括布置在底箱15内部的储药箱905，以及依次通过出药管道连接储药箱905出药口的总电磁阀903和压力泵902，所述的出药管道还分别连接所述外部管路机构6和内部管路机构3。储药箱905底部可以设置液位传感器，进而可以配合设置的加药孔702来控制储药箱905内的药液量。

在本发明的一种具体的实施方式中，请参见图8、图9所示，所述的外部管路机构6包括布置在箱顶盖5下方并平行于箱顶盖5上侧表面的四条侧边的供药管路，在供药管路上还设有均匀布置的三通接头，所述三通接头上还连接安装有相互独立的小车喷头604、顶盖喷头605、背板喷头602、侧板喷头603和箱门喷头601，其中，小车喷头604用于从箱顶盖5一侧向另一侧水平喷出药液，顶盖喷头605用于从箱顶盖5一侧向另一侧斜向上喷出药液(优选与水平夹角为30°)，侧板喷头603用于对箱侧板8表面喷出药液(优选与竖直方向呈10°夹角)，箱门喷头601用于对储物模块的箱门喷出药液，背板喷头602用于对箱背板7喷出药液。各喷头的角度可以根据箱体层数和实际效果进行调整，其中，小车喷头604可以通过箱顶盖5上的小车喷头孔504来调节，侧板喷头603则通过箱顶盖上的侧板喷头孔503来调节。外部管路机构6上的空余接口则采用外部管路封闭盖606封堵住。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的内部管路机构3包括与所述供药机构9的主管路301、连接所述主管路301并伸入每层储物箱体4上部的独立的分管路302，以及与所述分管路302相连接并伸入所述储物箱体4内部的雾化喷头303。供药机构9的输出管路与各主管路301之间可以通过主三通接头901连接。主管路301与分管路302之间通过分管路三通接头305连接。在主管路301与分管路302的待接口位置还分别采用大封闭盖307与小封闭盖306封堵住，以方便后续管路机构的扩张。

在本发明的一种具体的实施方式中，所述的动力模块1包括底板、安装在底板上的车轮101，以及导航通信模块102、视觉传感模块103和车轮驱动转向与控制系统104。

以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。

实施例1：

根据上述实施方式的组合，本实施例采用系统化设计的思路，提供了一种多模式防御病菌的隔离区物流机器人，其分成储物模块，加热模块，内部管路机构3，外部管路机构6，箱门控制模块和供药机构9与动力模块1。

其中，储物模块按纵向层式分布，加热模块安装在上侧(即箱顶盖5位置)，前侧(储物箱门2位置)、后侧(即箱背板7位置)和右侧(即箱侧板8位置)的表面，内部管路机构3与箱门控制模块安装在储物箱体4的层间，外部管路机构6安装在上连接件10与箱顶盖5之间，供药机构9安装在最底部的底箱15内部，动力模块1安装在整个储物箱体4的左侧。

储物模块主体为铸造箱体与箱门，每层储物箱体4设置有5个隔间，每个隔间的大小为250*150*500(单位mm，长*宽*深)，两层储物箱体4之间由u字形槽钢连接件14连接，标准的配置为三层储物箱体4，可根据实际需求增加。隔间内壁的左侧、右侧、后侧、下侧均有海绵凹槽401，可将浸有药水的药水海绵405铺在内壁。储物箱门2与隔间的开口可达到完全密封，隔间的开口位置的箱门滑道404一侧设有向内倾斜的斜面，提供箱门打开时所需的空间。

加热模块主要分布在机器人的上侧、前侧、右侧、后侧表面，其中分别位于上侧的箱顶盖5、后侧的箱背板7和右侧的箱侧板8的电加热丝连接至箱顶盖5下方的加热电路，前侧的储物箱门2的电加热丝可以通过箱体连接杆连接到位于层间的加热电路。加热时同时检测加热温度，温度传感器的测量结果传递给总控制系统。电加热丝根据所布置的位置的不同分为箱门电加热丝203、顶盖电加热丝501、背板电加热丝701、侧板电加热丝801，温度传感器根据所布置的位置的不同分为箱门温度传感器204、顶盖温度传感器502、背板温度传感器703、侧板温度传感器802。

内部管路机构3是针对箱内物体消毒与箱内壁药水海绵405补药所需而设置的，可根据需求增加浓度传感器，以判断药水海绵405中药水的含量以及时向药水海绵405补药。本实施例中，以定时补药和开闭箱门动作作为内部管路机构3工作的信号。各个隔间均有其对应的分管路电磁阀304，可单独进行工作。

外部管路机构6安装在机器人的最上方，是针对加热后的表面进行再一次消毒且降温的要求所设置的，通过外部管路电磁阀607统一控制，各喷头的角度可根据箱体层数和实际效果进行调整，其中小车喷头604通过箱顶盖5上的小车喷头孔504，侧板喷头603通过箱顶盖5上的侧板喷头孔。

箱门控制模块主要由箱门驱动电机205所控制，以实现箱门自动开启与关闭，储物箱门2与箱门连接杆206以及箱门滑道404构成了一个曲柄滑块机构，箱门连接杆206与箱门驱动电机205连接作为驱动曲柄，推动箱门打开与关闭。

供药机构9为机器人的动力部分，位于最底端，通过储药箱905提供药液，总电磁阀903控制总体的开闭，压力泵902作为动力来源，通过主输出管路与内部管路机构3和外部管路机构6所连接，其中蓄电池904提供电力来源。

动力模块1为机器人运输的主体部分，通过导航通信模块102可实现与后台工作人员的实时连接与控制，通过视觉传感模块103来实现对路线的识别与障碍物的规避，通过车轮驱动转向与控制系统104来执行经上述控制后运动的命令。

本实施例的多模式防御病菌的隔离区物流机器人通过各个模块协调工作，实现其在隔离区的物流运输与防御病菌的功能。具体工作流程如下：工作人员打开位于箱侧板8上的加药孔塞12对储药箱905进行补药，之后通过人机交互系统打开所需要的储物箱门2，将物资放入其中。接着根据工作人员所需配送的目的地来对路径进行规划，物流机器人在动力模块1的牵引下到达第一个指定地点，当地的患者或者工作人员通过人机交互系统打开对应的箱门，取出物品，并再一次通过人机交互系统关闭箱门。完成第一个地点的任务之后，物流机器人自动启动内部管路机构3，对打开过的隔间进行消毒喷射，同时加热模块工作，达到预定温度后一段时间，关闭加热模块，外部管路机构6自动启动，对表面进行消毒与降温处理。完成上述任务后，机器人前往第二个目的地继续进行配送，以此类推。物流机器人在工作过程中，工作人员可随时对其进行实时控制。

本发明中，雾化喷头303均可采用常规市售的两相(空气-液体)或单相(液体)的产品，管路可采用pvc管材与弯头即可；人机交互系统可以包括位于车体左侧的本领域常规的显示屏13、语音识别系统、箱门开闭控制器11等。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。