[发明专利]一种医院病房夜班巡视机器人控制系统

说明书

本发明公开一种医院病房夜班巡视机器人控制系统，其特征在于：包括FPGA芯片、在FPGA芯片内部实现的主逻辑调度模块、运动接口模块、传感接口模块、总线调度模块、4G网络模块和扩展异构接口模块，主逻辑调度模块、运动该接口模块、传感接口模块、总线调度模块、4G网络模块和扩展异构接口模块以并行接口挂接在片内并行总线上，并行总线对数据进行交互管理，运动接口模块接收总线控制指令与数据并通过串口控制各运动单元运动，传感接口模块通过并行接口与USB芯片通信，用于接收各传感器检测的数据，主逻辑调度模块通过状态机控制其他各模块工作。本发明基于FPGA及FPGA片内总线解决现有机器人控制系统结构复杂、处理及通信速度慢的缺陷。

技术领域

本发明涉及机器人与嵌入式系统领域，具体地说，是一种医院病房夜班巡视机器人控制系统，本系统基于FPGA及FPGA片内总线实现。

背景技术

随着人们的生活水平不断提高和社会医疗水平的不断提高，医院数量、规模都在不断扩大，病房医生护士需要照料的病人也越来越多，而目前医院医生护士的数量有限，工作量越来越大，尤其是夜班期间医生护士数量较少，需要承担的查房处理工作较繁重，工作时间较长需要适度休息，且精神体力相比白天下降，有时难以兼顾所有病房的查房巡视工作。

机器人技术是随着现代信息、机械、数学等技术不断发展而发展迅速的重要技术，以AI人工智能为核心，配合现代信息处理、通信、机械等技术，可以应用在自动驾驶等领域。传统机器人均采用arm架构及ROS等复杂框架类软件系统进行控制，结构复杂，效率较低，延迟较高，价格昂贵，处理及通信速度较慢，在病房巡视环境下长时间工作容易出现运行不稳定的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种医院病房夜班巡视机器人控制系统，基于FPGA及FPGA片内总线解决现有机器人控制系统结构复杂、处理及通信速度慢的缺陷。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种医院病房夜班巡视机器人控制系统，包括FPGA芯片、在FPGA芯片内部实现的主逻辑调度模块、运动接口模块、传感接口模块、总线调度模块、4G网络模块和扩展异构接口模块，主逻辑调度模块、运动该接口模块、传感接口模块、总线调度模块、4G网络模块和扩展异构接口模块以并行接口挂接在片内并行总线上，并行总线对数据进行交互管理，运动接口模块接收总线控制指令与数据并通过串口控制各运动单元运动，传感接口模块通过并行接口与USB芯片通信，用于接收各传感器检测的数据，主逻辑调度模块通过状态机控制其他各模块工作。

进一步的，片内并行总线、主逻辑调度模块、运动接口模块、传感接口模块、总线调度模块、4G网络模块和扩展异构接口模块由Verilog硬件描述语言在FPGA内部设计实现。

进一步的，传感接口模块通过并行接口接收传感器数据的同时，根据数据类型设计硬件逻辑移位寄存器按行缓存数据，提取雷达障碍物、可通过道路信息，供主逻辑调度模块判断运动及障碍物情况，提取图像类信息并进行特征提取与目标识别，然后将提取与识别结果发送至总线，供主逻辑调度模块识别简单病情与病人状态。

进一步的，4G网络模块通过串口与片外4G模块相连，通过G4网络模块和片外4G模块将主逻辑调度模块产生的数据发送至护士站、值班一线医生或二线医生终端设备。

进一步的，扩展异构接口包括GPIO并行接口、读RAM、写RAM，进行复杂目标识别时，传感接口模块将传感数据通过扩展异构接口模块发送至其他异构处理系统进行处理，并接收反馈结果。

进一步的，总线调度模块通过片内接收FIFO接收其他各模块消息，并将消息通过接收到的各模块选择接收ID，通过发送FIFO发送至相应同意接收的各模块，同时总线调度模块不断向各模块发送总线诊断消息，各模块接收到后根据自身运行情况反馈运行状态信息，总线调度模块接收到后根据模块运行状态选择对总线通信进行调整或者切断通信。