一种医用消毒机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种医用消毒机器人。

背景技术

针对一些如新冠肺炎等具有传染性的疾病，需要对患者进行定点收治并进行隔离治疗。在定点收治医院中，对隔离病房进行彻底消毒至关重要。然而，常规的消毒操作都是由人工完成的，人员出入隔离区域，非常容易出现清洁人员与病患之间的交叉感染，同时人工操作也容易出现清洁盲区，即存在消毒不彻底的问题。因此，在人力和物资有限的情况下，可以考虑设计消毒机器人来分担隔离病区的消毒清理操作，然而目前却没有功能完善的消毒机器人及其控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种医用消毒机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种医用消毒机器人，包括主机体，所述主机体的正面靠近上端处设有电子显示屏，电子显示屏内侧规则设有摄像头和若干传感器，电子显示屏的正下方设有按键面板，所述主机体的背面靠近上端处设有无线充电板，所述主机体内部靠近上端处规则设有电源管理器、处理器和控制器，所述主机体底端内部设有行走机构，所述主机体底端靠近前端处设有喷头，所述主机体的底端靠近后端处通过铰链铰接有清扫拖把，所述主机体内部设有消毒液盒，所述主机体的外侧转动连接有自清洁机械臂。

作为本技术方案的进一步改进，所述主机体的后端内侧滑动连接有抽屉格，消毒液盒卡接在所述抽屉格内，消毒液盒通过软管与所述喷头连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述电源管理器与所述无线充电板相抵接，所述电源管理器、所述控制器分别通过导线与处理器电性连接。

本发明的目的之二在于，提供了一种医用消毒机器人的消毒系统，该系统装载于上述的医用消毒机器人的所述处理器内，用于控制机器人的运行全过程，包括

基础建设单元、智能调控单元和功能服务单元；所述基础建设单元、所述智能调控单元与所述功能服务单元依次通过以太网通讯连接；所述基础建设单元用于提供支持系统运行的基础应用、服务及技术；所述智能调控单元用于对系统的运行过程进行集中调控并分别对各执行器单独进行管理；所述功能服务单元用于通过增加多种服务以完善机器人的功能性；

所述基础建设单元包括参数设定模块、状态感知模块、数据处理模块和网络通信模块；

所述智能调控单元包括统一集控模块、分布自治模块和电源管理模块；

所述功能服务单元包括巡航管理模块、容量监测模块和信息反馈模块。

作为本技术方案的进一步改进，所述参数设定模块、所述状态感知模块、所述数据处理模块依次通过以太网通讯连接；所述参数设定模块用于给用户提供输入及调整预设参数的通道；所述状态感知模块用于通过多种传感器实时采集机器人运行过程中其外界环境的状态参数；所述数据处理模块用于对数据进行采集、统计、分析并将数据计算结果应用于机器人的运行过程；所述网络通信模块用于在系统各层面之间建立连接及数据传输的通道。

其中，传感器的类型包括但不限于电磁阀、液位计、红外探测仪、距离传感器、摄像头、速度感应器等。

其中，网络通信技术以无线WiFi、数据流量、5G网络为主。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据处理模块包括地图导入模块、采集归类模块、统析匹配模块和路径规划模块；所述地图导入模块的信号输出端与所述采集归类模块的信号输入端连接，所述采集归类模块的信号输出端与所述统析匹配模块的信号输入端连接，所述统析匹配模块的信号输出端与所述路径规划模块的信号输入端连接；所述地图导入模块用于将机器人工作区域的地图数据导入到系统处理器中；所述采集归类模块用于获取各传感器采集到的状态数据并对数据进行分类归纳处理；所述统析匹配模块用于对状态数据进行统计、分析并将数据结果与地图信息结合后综合分析；所述路径规划模块用于根据设定的工作区域并结合各类数据计算结果对机器人工作的运行路径进行规划。

作为本技术方案的进一步改进，所述路径规划模块采用曼哈顿距离算法，其公式为：

d＝|x

其中，(x

作为本技术方案的进一步改进，所述统一集控模块、所述分布自治模块与所述电源管理模块依次通过以太网通讯连接并独立运行；所述统一集控模块用于通过处理器对系统的整体运行过程进行统一分配管理及集中控制；所述分布自治模块用于分别对各基础执行机构进行管理和控制；所述电源管理模块用于对电源的充放电过程进行管理分配并监测电源的电量变化。

作为本技术方案的进一步改进，所述分布自治模块包括行走管理模块、喷洒分配模块、清扫管控模块和擦拭控制模块；所述行走管理模块、所述喷洒分配模块、所述清扫管控模块与所述擦拭控制模块独立运行；所述行走管理模块用于通过控制器控制行走机构的启停过程及行走速度的调节；所述喷洒分配模块用于通过控制器控制电磁阀的启闭来控制喷洒消毒液的流量；所述清扫管控模块用于通过控制器控制清扫拖把的转动使其与地面接触以实现清扫的目的；所述擦拭控制模块用于通过控制器控制自清洁机械臂的转动以实现自动擦拭外壁的过程。

作为本技术方案的进一步改进，所述巡航管理模块、所述容量监测模块与所述信息反馈模块依次通过以太网通讯连接并独立运行；所述巡航管理模块用于对机器人的巡航过程进行管理，包括路径调整、速度调节及自动避障等；所述容量监测模块用于通过液位计来监测消毒液盒内的液体余量；所述信息反馈模块用于通过电子显示屏将机器人的工作区域、巡航速度、消毒液余量等信息展示出来并在出现异常情况时弹出警报弹窗。

本发明的目的之三在于，提供了医用消毒机器人的运行方法，包括如下步骤：

S1、将机器人充满电量，启动机器人并进行试运行，保证其正常运行；

S2、拉开抽屉格17，打开消毒液盒5，灌满含氯消毒剂，并关紧抽屉格17；

S3、通过按键面板12操控主机体1，导入地图并划定机器人的工作区域范围；

S4、处理器根据预设的参数，自动规划机器人的行走路径；

S5、机器人按规划的行走路径进行行走工作，处理器15通过控制器16控制电磁阀开启，经喷头3向地面喷洒含氯消毒剂；

S6、机器人行走过程中，处理器15通过控制器16控制清扫拖把4向下转动与地面接触，随着机器人的行走过程实现对喷洒消毒液的地面进行清扫，使消毒液均匀扩散以覆盖地面并促进消毒液快速蒸发；

S7、机器人在工作过程中，摄像头实时采集其运行前方的环境图像信息，并结合红外探测仪、距离传感器等，判断行走前方的情况，并经识别分析后自动规划避障；

S8、机器人完成消毒工作后，处理器15通过控制器16控制自清洁机械臂6旋转，对主机体1外侧壁进行自动的擦拭清理操作；

S9、待机器人完成消毒清扫工作后，自动行走归位，并通过无线充电板13自动进行充电。

本发明的目的之四在于，提供了一种定点工作的消毒系统的运行装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的医用消毒机器人。

本发明的目的之五在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的医用消毒机器人。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.该医用消毒机器人中，通过设置带有消毒液喷洒、清扫及自清洁功能的机器人，机器人可以在指定区域完成消毒和清扫工作，同时机器人具备自清洁功能，不需人工操作，提高清扫效果，缩小清洁盲区，节省人力和时间，从而可以降低医护人员与病患之间出现交叉感染的情况，保证人员安全；

2.该医用消毒机器人的消毒系统中，通过导入地图信息，可以对机器人的作业区域进行智能定位及区域划分，提高清扫覆盖率，同时机器人可以自动巡航、自动进行无线充电，提高机器人的智能性和功能性。

附图说明

图1为本发明的整体装置正面结构示意图；

图2为本发明的整体装置背面结构示意图；

图3为本发明的局部装置背面结构示意图；

图4为本发明的局部装置结构示意图；

图5为本发明的整体系统装置结构图；

图6为本发明的局部系统装置结构图之一；

图7为本发明的局部系统装置结构图之二；

图8为本发明的局部系统装置结构图之三；

图9为本发明的局部系统装置结构图之四；

图10为本发明的局部系统装置结构图之五；

图11为本发明的云平台装置结构示意图。

图中各个标号意义为：

1、主机体；11、电子显示屏；111、摄像头；112、传感器；12、按键面板；13、无线充电板；14、电源管理器；15、处理器；16、控制器；17、抽屉格；

2、行走机构；

3、喷头；

4、清扫拖把；

5、消毒液盒；51、软管；

6、自清洁机械臂；

100、基础建设单元；101、参数设定模块；102、状态感知模块；103、数据处理模块；1031、地图导入模块；1032、采集归类模块；1033、统析匹配模块；1034、路径规划模块；104、网络通信模块；

200、智能调控单元；201、统一集控模块；202、分布自治模块；2021、行走管理模块；2022、喷洒分配模块；2023、清扫管控模块；2024、擦拭控制模块；203、电源管理模块；

300、功能服务单元；301、巡航管理模块；302、容量监测模块；303、信息反馈模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“前”、“后”、“正”、“背”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例1

如图1-图4所示，本实施例提供了一种医用消毒机器人，包括主机体1，主机体1的正面靠近上端处设有电子显示屏11，主机体1底端内部设有行走机构2，主机体1底端靠近前端处设有喷头3，主机体1的底端靠近后端处通过铰链铰接有清扫拖把4，主机体1内部设有消毒液盒5，主机体1的外侧转动连接有自清洁机械臂6。

本实施例中，电子显示屏11内侧规则设有摄像头111和若干传感器112。

具体地，电子显示屏11优选采用透明的显示屏，便于摄像头111和传感器112正常进行工作。

其中，传感器112包括距离传感器、红外探测传感器等。

进一步地，电子显示屏11的正下方设有按键面板12，按键面板12可以为触摸式的，避免外界杂质、液体或细菌进入到主机体1内部。

进一步地，主机体1的背面靠近上端处设有无线充电板13，通过配套的无线充电器，可以实现机器人的无线充电过程。

进一步地，主机体1内部靠近上端处规则设有电源管理器14、处理器15和控制器16。

本实施例中，主机体1的后端内侧滑动连接有抽屉格17。

进一步地，消毒液盒5卡接在抽屉格17内，通过抽拉抽屉格17便于补充消毒液。

其中，消毒液盒5内应安装有液位计，用于监测消毒液的余量。

进一步地，消毒液盒5通过软管51与喷头3连接，软管51靠近消毒液盒5的一端或喷头3的一端应设有电磁阀，用于控制喷洒操作。

本实施例中，电源管理器14与无线充电板13相抵接，电源管理器14通过导线与无线充电板13连接。

进一步地，电源管理器14、控制器16分别通过导线与处理器15电性连接，通过电源管理器14给处理器15、控制器16提供电能。

进一步地，行走机构2、清扫拖把4的旋转装置、电磁阀、自清洁机械臂6的驱动电机等机构均分别通过导线与控制器16连接，通过处理器16向控制器16发送工作指令，并分别由各基础执行机构执行工作指令。

此外，消毒液盒5还可以通过管道与自清洁机械臂6连接，便于自清洁过程中对主机体1外壁进行消毒操作。

如图5-图11所示，本实施例还提供了一种医用消毒机器人的消毒系统，该系统装载于上述的医用消毒机器人的处理器15内，用于控制机器人的运行全过程，包括

基础建设单元100、智能调控单元200和功能服务单元300；基础建设单元100、智能调控单元200与功能服务单元300依次通过以太网通讯连接；基础建设单元100用于提供支持系统运行的基础应用、服务及技术；智能调控单元200用于对系统的运行过程进行集中调控并分别对各执行器单独进行管理；功能服务单元300用于通过增加多种服务以完善机器人的功能性；

基础建设单元100包括参数设定模块101、状态感知模块102、数据处理模块103和网络通信模块104；

智能调控单元200包括统一集控模块201、分布自治模块202和电源管理模块203；

功能服务单元300包括巡航管理模块301、容量监测模块302和信息反馈模块303。

本实施例中，参数设定模块101、状态感知模块102、数据处理模块103依次通过以太网通讯连接；参数设定模块101用于给用户提供输入及调整预设参数的通道；状态感知模块102用于通过多种传感器实时采集机器人运行过程中其外界环境的状态参数；数据处理模块103用于对数据进行采集、统计、分析并将数据计算结果应用于机器人的运行过程；网络通信模块104用于在系统各层面之间建立连接及数据传输的通道。

其中，传感器的类型包括但不限于电磁阀、液位计、红外探测仪、距离传感器、摄像头、速度感应器等。

其中，网络通信技术以无线WiFi、数据流量、5G网络为主。

进一步地，数据处理模块103包括地图导入模块1031、采集归类模块1032、统析匹配模块1033和路径规划模块1034；地图导入模块1031的信号输出端与采集归类模块1032的信号输入端连接，采集归类模块1032的信号输出端与统析匹配模块1033的信号输入端连接，统析匹配模块1033的信号输出端与路径规划模块1034的信号输入端连接；地图导入模块1031用于将机器人工作区域的地图数据导入到系统处理器中；采集归类模块1032用于获取各传感器采集到的状态数据并对数据进行分类归纳处理；统析匹配模块1033用于对状态数据进行统计、分析并将数据结果与地图信息结合后综合分析；路径规划模块1034用于根据设定的工作区域并结合各类数据计算结果对机器人工作的运行路径进行规划。

具体地，采集归类模块1032中，数据归类的计算公式如下：

sim(S1.ei,S2.ej)＝AGG(simf(S1.ei,S2.ej))；

其中，ei与ej是分属于模式S1和S2的两个属性，simf是基于特征f的相似度算法，AGG为聚合函数。

具体地，路径规划模块1034采用曼哈顿距离算法，其公式为：

d＝|x

其中，(x

本实施例中，统一集控模块201、分布自治模块202与电源管理模块203依次通过以太网通讯连接并独立运行；统一集控模块201用于通过处理器15对系统的整体运行过程进行统一分配管理及集中控制；分布自治模块202用于分别对各基础执行机构进行管理和控制；电源管理模块203用于对电源的充放电过程进行管理分配并监测电源的电量变化。

进一步地，分布自治模块202包括行走管理模块2021、喷洒分配模块2022、清扫管控模块2023和擦拭控制模块2024；行走管理模块2021、喷洒分配模块2022、清扫管控模块2023与擦拭控制模块2024独立运行；行走管理模块2021用于通过控制器控制行走机构2的启停过程及行走速度的调节；喷洒分配模块2022用于通过控制器控制电磁阀的启闭来控制喷洒消毒液的流量；清扫管控模块2023用于通过控制器控制清扫拖把4的转动使其与地面接触以实现清扫的目的；擦拭控制模块2024用于通过控制器控制自清洁机械臂6的转动以实现自动擦拭外壁的过程。

本实施例中，巡航管理模块301、容量监测模块302与信息反馈模块303依次通过以太网通讯连接并独立运行；巡航管理模块301用于对机器人的巡航过程进行管理，包括路径调整、速度调节及自动避障等；容量监测模块302用于通过液位计来监测消毒液盒5内的液体余量；信息反馈模块303用于通过电子显示屏11将机器人的工作区域、巡航速度、消毒液余量等信息展示出来并在出现异常情况时弹出警报弹窗。

本实施例还提供了一种医用消毒机器人的运行方法，包括如下步骤：

S1、将机器人充满电量，启动机器人并进行试运行，保证其正常运行；

S2、拉开抽屉格17，打开消毒液盒5，灌满含氯消毒剂，并关紧抽屉格17；

S3、通过按键面板12操控主机体1，导入地图并划定机器人的工作区域范围；

S4、处理器根据预设的参数，自动规划机器人的行走路径；

S5、机器人按规划的行走路径进行行走工作，处理器15通过控制器16控制电磁阀开启，经喷头3向地面喷洒含氯消毒剂；

S6、机器人行走过程中，处理器15通过控制器16控制清扫拖把4向下转动与地面接触，随着机器人的行走过程实现对喷洒消毒液的地面进行清扫，使消毒液均匀扩散以覆盖地面并促进消毒液快速蒸发；

S7、机器人在工作过程中，摄像头实时采集其运行前方的环境图像信息，并结合红外探测仪、距离传感器等，判断行走前方的情况，并经识别分析后自动规划避障；

S8、机器人完成消毒工作后，处理器15通过控制器16控制自清洁机械臂6旋转，对主机体1外侧壁进行自动的擦拭清理操作；

S9、待机器人完成消毒清扫工作后，自动行走归位，并通过无线充电板13自动进行充电。

参阅图11，本实施例还提供了一种医用消毒机器人的消毒系统的运行装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。

处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的医用消毒机器人。

可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

此外，本发明还提供了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种医用消毒机器人。

可选的，本发明还提供了包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面医用消毒机器人。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

实施例2

为了减少人员与消毒机器人之间的接触、降低交叉感染的风险，本发明人员在实施例1的基础上，提供了一种医用消毒机器人及装载在处理器15内的消毒系统，包括主机体1，主机体1的正面靠近上端处设有电子显示屏11，主机体1底端内部设有行走机构2，主机体1底端靠近前端处设有喷头3，主机体1的底端靠近后端处通过铰链铰接有清扫拖把4，主机体1内部设有消毒液盒5，主机体1的外侧转动连接有自清洁机械臂6。

本实施例中，装载于上述的医用消毒机器人的处理器15内的医用消毒机器人的消毒系统，用于控制机器人的运行全过程，包括

基础建设单元100、智能调控单元200和功能服务单元300；基础建设单元100、智能调控单元200与功能服务单元300依次通过以太网通讯连接；基础建设单元100用于提供支持系统运行的基础应用、服务及技术；智能调控单元200用于对系统的运行过程进行集中调控并分别对各执行器单独进行管理；功能服务单元300用于通过增加多种服务以完善机器人的功能性；

基础建设单元100包括参数设定模块101、状态感知模块102、数据处理模块103和网络通信模块104；

智能调控单元200包括统一集控模块201、分布自治模块202和电源管理模块203；

功能服务单元300包括巡航管理模块301、容量监测模块302和信息反馈模块303。

进一步地，智能调控单元200内增设语音控制模块，用于录入用户的语音信息、对语音内容进行智能识别，并自动控制医用消毒机器人执行语音内容中的工作指令。

进一步地，功能服务单元300内增设共享扫码模块，用于通过二维码技术自动生成访问系统的共享公开通道，用户可以使用如手机等移动终端，通过扫描二维码登录该系统并通过移动终端远程地向医用消毒机器人发送控制指令。

具体地，通过上述功能模块，可以避免医护人员与医用消毒机器人直接接触，也可以在不确定医用消毒机器人是否安全的情况下，预先控制消毒机器人进行自清洁和自消毒后再接触医用消毒机器人，保证医护人员的安全、降低交叉感染的概率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。