[发明专利]一种具有决策支持的医疗调度机器人系统及方法

权利要求书

1.一种具有决策支持的医疗调度机器人系统，其特征在于：所述系统由底层控制系统、顶层决策系统和电源供电系统组成，底层控制系统包含底层微处理器、电机及其驱动、陀螺仪与加速度计、超声波和红外传感器；顶层决策系统包含中央控制器、视觉传感器、音频采集模块、发声模块和WIFI路由模块；电源供电系统由电池、充电器、稳压模块以及低压报警器组成，所有组成部分搭建在一个机器人上，机器人外形可以是类人形机器人、移动机器人平台等，类人形机器人作为本发明优选实施例，主要考虑到其良好的使用交互体验，它们都属于本发明涵盖范围。

2.根据权利要求1所述的一种具有决策支持的医疗调度机器人系统，其特征在于：所述底层控制系统以底层微处理器为核心，底层微处理器通过串口通信协议或直接管脚连接的方式与电机及其驱动器、陀螺仪加速度计、超声波和红外传感器连接，所述电机及驱动模块由电机和电机驱动单元组成；电机安装在机器人各个关节上，其带有电机编码器单元；顶层决策系统以中央控制器为核心，中央控制器通过总线或串口通信协议与视觉传感器、音频采集模块、发声模块和WIFI路由模块进行连接；电源供电系统中，电源通过稳压模块稳压后输出多种稳定的标准电压，通过导线连接至各个模块的电源引脚，驱动各个模块正常运行；低压报警器输出端口通过直接引脚连接的方式与底层微处理器的外部中断引脚连接，实现低压报警功能。

3.根据权利要求1所述的一种具有决策支持的医疗调度机器人系统，其特征在于：顶层决策系统的中央控制器通过串口通信协议与底层控制系统的底层微处理器进行连接，实现底层决策系统与底层控制系统的数据交换与信息交流；电源供电系统为顶层决策系统和底层控制系统供电，在电压不足时给底层控制系统发出信号，底层控制系统获取信号后逐渐停止机器人运动，并发送信号给顶层决策系统，顶层决策系统会语言提示需要充电并进入休眠模式。

4.根据权利要求1-3所述的一种具有决策支持的医疗调度机器人系统的实施方法，其特征在于：所述方法包括如下内容：

①底层控制系统中，底层微处理器一方面接收中央控制器发送过来的控制指令，另一方面接收电机编码器、陀螺仪加速度计以及超声波和红外模块的反馈信号，从而计算出实时的控制量输出驱动电机运动，实现机器人基本的运动控制、平稳控制以及避障等控制功能；

②顶层决策系统的视觉传感器实时采集图像信号并发送给中央控制器进行图像处理，实现人脸识别和人脸匹配功能，人脸识别可以使机器人实现跟随人脸，在人机交互“对话”中可以有更好的交互体验，加入人脸匹配可以辨别主人“头像”，一旦识别改头像可以进入“主人”监管模式，开放更多权限访问机器人内部的资料，该功能可以提高机器人内部数据安全性；

③顶层决策系统的音频采集模块实时采集环境声音信号发送给中央控制器，具备语音唤醒、语音和语义识别功能，在语音唤醒前，中央控制器只需要对采集的语音信号与唤醒语音进行对比，不进行过多的语音处理，此时工作在语音低功耗状态，一旦语音被唤醒，将工作在语音、语义识别模式，此时采集的声音信号根据语法模板将会被识别成相应的语义，并转化成指令，机器人可根据指令完成相应的任务，如当人问机器人问题时，机器人计算得到结果后通过发声模块回答出来；

④顶层决策系统的WIFI路由模块可以使机器人接入局域网或互联网，使得中央控制器可以和医院电脑或医院的资源管理系统进行数据交换。

5.该功能可以实时得到医院的资源状态和病人情况，是机器人决策与调度的数据来源；

⑤机器人的决策功能基于一种资源优化调度算法，该算法在中央控制器中执行，算法基本实现思路为：对资源分配调度问题进行数学建模，建立很多具有现实意义的变量，根据实际情况对数学模型增加约束项，在保证约束条件成立的基础上做一个策略寻优的过程，该过程可以通过一个代价函数表示，求取代价函数的最大或最小值，则最优策略求取完毕；

根据权利4所述的实施方法，其特征在于：内容⑤中，寻优过程的代价函数可以根据需求进行设置，如总用时最短，医疗成本最低等，优选的，本发明采用机器学习算法模仿人的决策过程。