[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

说明书

技术领域

本发明涉及智能机器人领域。具体地涉及一种用于医疗资源调度的智能机器人系统及方法。

背景介绍

随着中国老龄化问题的加剧，就医人群不断增加，“看病难”问题越来越突出，如何解决医疗资源合理分配、提高就医效率、降低就医成本是解决医疗问题的关键。为了解决这些难题，服务机器人逐渐进入了医疗领域，成了医院的好帮手。目前，医疗服务机器人包含以下几类：手术机器人、康复机器人、普通服务机器人等。手术机器人可以消除手部抖动，减少术者疲劳，提高操作精度，从而提高手术效率和安全性。康复机器人主要用在病人康复训练和机能恢复上。普通服务机器人跟上述机器人不同，它不参与治疗和康复过程，而是为病人或医务人员提高日常的帮助服务。如导诊机器人可以为病人挂号或带路，护理机器人可以为病人提供送餐、送水、送药等服务。

上述导诊机器人和护理机器人确实可以缓解医院的人力不足问题。但是，在其他医疗资源有限的情况下，盲目地投入人力资源不但是一种浪费，也会让事情变得复杂。因此，资源管理也是非常重要的一环。我们知道，在医院管理上，资源管理者需要随时给不同的病人分配病床、手术台、康复室、护理人员等，又或者由于病人的某些特殊需求而需要分配某种特定类型的护士或病床。这些工作非常繁琐与复杂，是因为在分配中存在很多的约束和不确定性。比如，1.时间不确定性：病人入院时间、出院时间，以及手术时间都是不确定的，很多时候需要临时安排。2.资源约束。因为资源有限，合理的分配可以满足更多的需求。3.能力等级约束。低级护士不能从事高级护士的工作，每个护士的能力都有一个上限或约束，例如即使一个护士可以照顾两个人，也不能让一个正在手术室的护士走开去护理第二个病人，等等。管理调度问题非常繁琐，但是又非常关键，然而目前还没有一种可行的服务机器人去帮助管理着进行资源分配与决策。

发明内容

本发明提供一种具有具有决策支持的医疗调度机器人系统。该系统由视觉传感器、音频采集模块、发声模块、WIFI路由模块、电机及驱动模块、底层微处理器、中央控制器、电源模块以及陀螺仪加速度计、超声波等底层传感器模块组成。根据模块功能的不同，整个机器人系统可以分成三部分：底层控制系统、顶层决策系统和电源供电系统。结构框图如附图1所示。底层控制系统主要负责机器人基本控制，如动作控制、平衡控制以及避障等；顶层决策系统负责采集和处理所有决策有关的数据，进行计算，得到调度和决策的最佳方案。电源供电系统负责给所有的模块提供标准的电源电压，并提供电源低压报警功能。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。

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；电源供电系统由电池、充电器、稳压模块以及低压报警器组成，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。

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。

所述视觉传感器采集的图像数据通过总线通信协议或串口通信协议发送给中央控制器，中央控制器接收到图像数据后进行处理，实现人脸识别与匹配功能。

所述音频采集模块通过总线通信协议或串口通信协议与中央控制器相连，负责采集音频信号发送到中央控制器进行处理，从而实现语音唤醒、语音识别、语义识别等功能。

所述发声模块通过总线通信协议或串口通信协议与中央控制器相连。通过文本转语音模块，处理器可以将一段文本信号转化成语音信号发送给发生模块，发声模块将该语音信号播送出来，实现“说话”的功能。

所述WIFI路由模块负责接入局域网或互联网实现机器人与医院电脑的连接，实时读取医院手术室、康复室、病房、病床、医生、护士、等资源的分配情况以及病人状态等信息。