一种可拆卸便携式医疗换液机器人

1.本实用新型涉及医疗输液辅助机械技术领域，更具体地说涉及一种可拆卸便携式医疗换液机器人。


背景技术：

2.目前，自动更换药液液机器人基本能够实现一瓶药液输入结束后自动停止,并自动切换至另一路医疗输液线路并继续输液；在另一路医疗输液线路输液结束后,自动关闭输液线路并报警；类似此种设计应用到的零件较多，容易损坏以及大量使用塑料软管会加大病人的心理压力，不利于病人的心理健康以及尽早康复；且在病人需要活动或者方便的情况下，仍需家属或医护人员的协助，没有达到节省医疗资源和节约人力的效果。


技术实现要素：

3.本实用新型克服了现有技术中的不足，现有的换液机器人存在结构复杂、容易损坏和病人使用过程中活动不便的问题，提供了一种可拆卸便携式医疗换液机器人，该换液机器人能够自动更换药液并及时通知医护人员拔针；自动跟随；两个部分能够分别使用，装卸方便、结构简单。
4.本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。
5.一种可拆卸便携式医疗换液机器人，包括自动换液装置和自动跟随装置，所述自动换液装置通过伸缩杆安装在所述自动跟随装置上，
6.所述自动换液装置包括换液组件，所述换液组件包括针头保护壳、针头插拔组件和针头换液组件，所述针头保护壳采用中空壳状结构，在所述针头保护壳的顶端等距开设有呈圆形分布的通孔，所述针头插拔组件和所述针头换液组件安装在所述针头保护壳内；
7.所述针头换液组件包括第一齿轮、第一舵机和齿轮盘，所述第一舵机安装在所述针头保护壳内，在所述第一舵机的输出轴上安装所述第一齿轮，在所述针头保护壳内固定有支撑杆，所述齿轮盘安装在所述支撑杆上，所述第一齿轮和所述齿轮盘啮合；
8.所述针头插拔组件包括齿条、第二舵机和第二齿轮，所述第二舵机安装在所述齿轮盘上，在所述第二舵机的输出轴上安装所述第二齿轮，所述第二齿轮和所述齿条啮合，在所述齿轮盘上开设有贯穿所述齿轮盘的齿条孔，在所述齿条孔的侧壁上一体设置直线滑轨，所述齿条通过所述直线滑轨滑动安装在所述齿轮盘上，齿条穿过齿轮盘且沿着直线滑轨上下运动，在所述齿轮盘上还设置有红外测距传感器，通孔贯穿针头保护壳的顶端，使得红外测距传感器与针头保护壳之间的距离和红外测距传感器与通孔之间的距离不同，以实现第一舵机定距驱动齿轮盘转动的目的，进而实现精准控制针头。
9.所述自动换液装置还包括换液控制中心，所述换液控制中心包括第二电源、第一稳压模块、液位检测模块和第一单片机，所述第二电源安装在所述齿轮盘的底端，所述第二电源通过所述第一稳压模块分别与所述第一舵机、所述第二舵机、所述液位检测模块和所述第一单片机相连，所述液位检测模块的液位信号输出端与所述第一单片机的液位信号输
入端相连，所述第一单片机的执行信号输出端与所述第一舵机和所述第二舵机相连。
10.在所述齿轮盘上还设置有用于精准控制针头插拔位置的红外测距传感器，所述第一稳压模块还与所述红外测距传感器相连，所述第一单片机的拔针信号输出端与所述第一舵机相连，所述第一单片机的转动信号输出端与所述第二舵机相连，所述红外测距传感器的距离信号输出端与所述第一单片机的距离信号输入端相连，所述第一单片机的停止信号输出端与所述第二舵机相连，所述第一单片机的插针信号输出端与所述第一舵机相连。
11.在所述针头保护壳的顶端安装输液袋/瓶固定架，所述输液袋/瓶固定架包括架本体、挂钩和袋/瓶口锁紧件，所述架本体的尾端安装在所述针头保护壳的顶端，在所述架本体的首端均匀一体设置有所述挂钩，所述挂钩与所述袋/瓶口锁紧件一一对应设置，在所述架本体的中下部一体设置有所述袋/瓶口锁紧件，所述袋/瓶口锁紧件用于夹紧输液袋/瓶口，以免自动插拔针时输液袋/瓶口移动，导致针头未完全插入输液袋/瓶内，所述袋/瓶口锁紧件与所述通孔一一对应设置，所述液位检测模块设置在所述袋/瓶口锁紧件上。
12.所述针头保护壳包括上保护盘、下保护盘和支撑杆，所述上保护盘和所述下保护盘之间通过所述支撑杆相连，所述支撑杆的尾端伸出所述下保护盘外，在所述支撑杆的尾端开设有插口，所述伸缩杆的首端通过插口与支撑杆相连。
13.所述通孔均匀开设在所述上保护盘上，所述通孔的数量为4
‑
6个，位于最外端的通孔为定位使用，在其上方的输液袋/瓶固定架上并不设置所述挂钩和所述袋/瓶口锁紧件。
14.在所述齿条上设置输液管针头锁紧装置，在所述齿轮盘上开设有输液管通过孔。
15.所述第一单片机内设置蓝牙，通过蓝牙将拔针信号传输至应用软件上，以提示医护人员拔针。
16.所述自动跟随装置包括感知追踪组件、避障组件、跟随组件和跟随控制中心，所述跟随组件包括底盘、车轮、万向轮、第一大电机、第一驱动器、第二大电机和第二驱动器，在所述底盘的两侧分别安装两个车轮，所述第一驱动机通过所述第一大电机的输出轴与一个车轮相连，所述第二驱动机通过所述第二大电机的输出轴与另一个车轮相连，在所述底盘的底端还固定所述万向轮，所述避障组件包括避障盘和红外线传感器组件，所述红外线传感器组件均匀设置在所述避障盘上，所述感知追踪组件包括感知追踪盘、定位组件和发射模块，在所述定位组件均匀设置在所述感知追踪盘上，所述发射模块用于向定位组件发射位置信号，在所述感知追踪盘上方还设置有保护盘，所述保护盘、所述感知追踪盘、所述避障盘和所述底盘由上至下依次由伸缩杆相连，所述跟随控制中心包括第一电源、第二稳压模块和第二单片机，所述第一电源设置在所述底盘上，所述第一电源通过所述第二稳压模块分别与所述第一驱动器、所述第二驱动器、所述红外线传感器组件、所述定位组件和所述第二单片机，所述红外线传感器组件的障碍信号输出端和所述定位组件的感知信号输出端分别与所述第二单片机的信号输入端相连，所述第二单片机的执行信号输出端分别与所述第一驱动器和所述第二驱动器相连。
17.所述红外线传感器组件包括三个红外线传感器，分别为第一红外线传感器、第二红外线传感器和第三红外线传感器，所述第一红外线传感器、所述第二红外线传感器和所述第三红外线传感器分别设置在所述避障盘的左侧、右侧和运动方向一侧。
18.所述定位组件包括两个定位模块，分别为第一定位模块和第二定位模块，所述第一定位模块和所述第二定位模块分别设置在所述感知追踪盘的左右两侧。
19.所述第一定位模块和所述第二定位模块均采用uwb定位模块。
20.所述第一单片机和所述第二单片机均采用stm32单片机。
21.所述针头保护壳、所述保护盘、所述感知追踪盘、所述避障盘和所述底盘均采用圆盘结构。
22.本实用新型的有益效果为：针对现有的换液机器人结构复杂、容易损坏和病人输液时活动不便的问题，该机器人的自动换液装置和自动跟随装置采用可拆卸的结构，若病人躺在病床上，只需要自动换液装置时，则将自动换液装置悬挂在病床上方的输液架上，对病人进行输液换液的自动控制，拆卸下来的自动跟随装置上则可以安装上其他自动换液装置，为其他不需要卧床输液的病人进行输液跟随服务，灵活性强；
23.使用时，将输液袋/瓶固定架安装在上保护盘上，利用挂钩将输液袋/瓶挂在架本体上，输液袋/瓶的袋/瓶口处利用袋/瓶口锁紧件进行固定，以免在针头插拔的过程中，输液袋/ 瓶口产生位移，导致针头不能正常的插入输液袋/瓶内；
24.通过设置在袋/瓶口锁紧件上的液位检测模块，能够实时检测输液袋/瓶内的药液的量，并将检测信号传输至第一单片机，由第一单片机控制第一舵机和第二舵机，同时，通过液位检测模块在药液流尽时，第一单片机的内置蓝牙向应用软件传输拔针信号，还可以通过应用软件来通知医护人员拔针对最后一袋/瓶药液进行拔针操作；
25.自动跟随装置通过感知追踪组件、避障组件和跟随组件的协同作用，使得该机器人能够在保持安全距离的情况下自动跟随病人行走和避障；
26.自动换液装置和自动跟随装置均采用圆盘设计，使用的过程中，安全可靠；
27.该机器人实用性较强，通过内置蓝牙，即可接收医护人员在应用软件上输入的药液袋数的信息，通过第一单片机控制第一舵机和第二舵机，由第一舵机和第二舵机带动齿条上的输液管针头上下以及沿着圆周运动，即能实现多药液袋/瓶自动换液。
附图说明
28.图1是本实用新型的结构示意图a；
29.图2是本实用新型的结构示意图b；
30.图3是本实用新型中自动换液装置的局部放大结构示意图；
31.图中：1为通孔，2为齿条，3为第二舵机，4为第一齿轮，5为第一舵机，6为第二齿轮，7为第二电源，8为第一稳压模块，9为第一单片机，10为齿轮盘，11为第一定位模块，12为第二定位模块，13为第一红外线传感器，14为第二红外线传感器，15为第三红外线传感器，16为第二稳压模块，17为第二单片机，18为第一大电机，19为第一驱动器，20为万向轮，21为第二驱动器，22为第二大电机，23为第一电源，24为输液管针头锁紧装置，25为输液管通过孔，26为伸缩杆，27为上保护盘，28为下保护盘， 29为支撑杆，30为保护盘，31为感知追踪盘，32为避障盘，33为底盘，34为车轮。
32.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
33.下面通过具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
34.实施例一
35.一种可拆卸便携式医疗换液机器人，包括自动换液装置和自动跟随装置，自动换液装置通过伸缩杆26安装在自动跟随装置上，
36.自动换液装置包括换液组件，换液组件包括针头保护壳、针头插拔组件和针头换液组件，针头保护壳采用中空壳状结构，在针头保护壳的顶端等距开设有呈圆形分布的通孔1，针头插拔组件和针头换液组件安装在针头保护壳内；
37.针头换液组件包括第一齿轮4、第一舵机5和齿轮盘10，第一舵机5安装在针头保护壳内，在第一舵机5的输出轴上安装第一齿轮4，在针头保护壳内固定有支撑杆29，齿轮盘10安装在支撑杆29上，第一齿轮4和齿轮盘10啮合；
38.针头插拔组件包括齿条2、第二舵机3和第二齿轮6，第二舵机3安装在齿轮盘10 上，在第二舵机3的输出轴上安装第二齿轮6，第二齿轮6和齿条2啮合，在齿轮盘10 上开设有贯穿齿轮盘10的齿条孔，在齿条孔的侧壁上一体设置直线滑轨，齿条2通过直线滑轨滑动安装在齿轮盘10上，齿条2穿过齿轮盘10且沿着直线滑轨上下运动，在齿条2上设置输液管针头锁紧装置24，在齿轮盘10上开设有输液管通过孔25。
39.实施例二
40.在实施例一的基础上，自动换液装置还包括换液控制中心，换液控制中心包括第二电源7、第一稳压模块8、液位检测模块和第一单片机9，第二电源7安装在齿轮盘10 的底端，第二电源7通过第一稳压模块8分别与第一舵机5、第二舵机3、液位检测模块、红外测距传感器和第一单片机9相连，液位检测模块的液位信号输出端与第一单片机9 的液位信号输入端相连，第一单片机9的执行信号输出端与第一舵机5和第二舵机3相连。
41.实施例二
42.在实施例一的基础上，在齿轮盘10上还设置有红外测距传感器，由于通孔1贯穿针头保护壳的顶端，使得红外测距传感器与针头保护壳之间的距离和红外测距传感器与通孔1之间的距离不同，以实现第一舵机5定距驱动齿轮盘10转动的目的，进而实现精准控制针头。
43.第二电源7通过第一稳压模块8与红外测距传感器相连，第一单片机9的拔针信号输出端与第一舵机5相连，第一单片机9的转动信号输出端与第二舵机3相连，红外测距传感器的距离信号输出端与第一单片机9的距离信号输入端相连，第一单片机9的停止信号输出端与第二舵机3相连，第一单片机9的插针信号输出端与第一舵机5相连。
44.在针头保护壳的顶端安装输液袋/瓶固定架，输液袋/瓶固定架包括架本体、挂钩和袋 /瓶口锁紧件，架本体的尾端安装在针头保护壳的顶端，在架本体的首端均匀一体设置有挂钩，挂钩与袋/瓶口锁紧件一一对应设置，在架本体的中下部一体设置有袋/瓶口锁紧件，袋/瓶口锁紧件用于夹紧输液袋/瓶口，以免自动插拔针时输液袋/瓶口移动，导致针头未完全插入输液袋/瓶内，所述袋/瓶口锁紧件与所述通孔一一对应设置，液位检测模块设置在袋/瓶口锁紧件上。
45.使用时，以第一单片机为核心控制，通过液位检测模块采集输液袋/瓶内的药液的液位信号传输至第一单片机，由第一单片机分析后，分别向第一舵机和第二舵机发送执行信号：首先，由第二舵机控制齿条向下运动，完成拔针作业；然后，第一舵机控制齿轮盘转动，带动齿条上的针头运动至下一通孔处；最后，由第二舵机控制齿条向上运动，完成插针
作业，即完成一次更换输液袋/瓶和插拔针的过程。
46.通过红外测距传感器对通孔的精准定位，以保证控制针头准确插入输液袋/瓶口。具体来讲：初始状态时，输液管针头锁紧装置位于第一个通孔在齿轮盘的投影位置的正下方，此时，设置在齿轮盘上的红外测距传感器位于在第二个通孔在齿轮盘的投影位置的正下方，在齿轮盘转动的过程中，红外测距传感器检测其与针头保护壳之间的距离，待红外测距传感器运动至下一通孔正下方时，红外测距传感器测得的距离信号发生变化，将变化后的距离信号发送至第一单片机，由第一单片机分析后，向第二舵机发出停止信号，齿轮盘停止转动，同时，向第一舵机发出插针信号，齿条向上运动，即完成一次更换输液袋/瓶和插拔针的过程；位于齿轮盘运动方向最尾端的通孔则仅用于定位。
47.或者，也可以不采用红外测距传感器定位的方式，采用软件定位的方式，即提前计算好针头对准各通孔第二舵机所需要旋转的角度，并提前定位初始位置，这样通过程序控制第二舵机运转按照设定的角度旋转，实现针头对准各个通孔。
48.实施例三
49.在实施例二的基础上，针头保护壳包括上保护盘27、下保护盘28和支撑杆29，上保护盘27和下保护盘28之间通过支撑杆29相连，支撑杆29的尾端伸出下保护盘28外，在支撑杆29的尾端开设有插口，伸缩杆26的首端通过插口与支撑杆29相连。
50.通孔1均匀开设在上保护盘27上，通孔1的数量为4
‑
6个，位于最外端的通孔1为定位使用，在其上方的输液袋/瓶固定架上并不设置挂钩和袋/瓶口锁紧件。
51.在第一单片机9内置蓝牙，通过蓝牙将拔针信号传输至应用软件上，以提示医护人员拔针。
52.第一单片机9采用stm32单片机。
53.实施例四
54.在实施例三的基础上，自动跟随装置包括感知追踪组件、避障组件、跟随组件和跟随控制中心，跟随组件包括底盘33、车轮34、万向轮20、第一大电机18、第一驱动器19、第二大电机22和第二驱动器21，在底盘33的两侧分别安装两个车轮34，第一驱动器19通过第一大电机18的输出轴与一个车轮34相连，第二驱动器21通过第二大电机 22的输出轴与另一个车轮34相连，在底盘33的底端还固定万向轮20，避障组件包括避障盘32和红外线传感器组件，红外线传感器组件均匀设置在避障盘32上，感知追踪组件包括感知追踪盘31、定位组件和发射模块，在定位组件均匀设置在感知追踪盘31上，发射模块用于向定位组件发射位置信号，在感知追踪盘31上方还设置有保护盘30，保护盘30、感知追踪盘31、避障盘32和底盘33由上至下依次由伸缩杆26相连，跟随控制中心包括第一电源23、第二稳压模块16和第二单片机17，第一电源23设置在底盘33 上，第一电源23通过第二稳压模块16分别与第一驱动器19、第二驱动器21、红外线传感器组件、定位组件和第二单片机17，红外线传感器组件的障碍信号输出端和定位组件的感知信号输出端分别与第二单片机17的信号输入端相连，第二单片机17的执行信号输出端分别与第一驱动器19和第二驱动器21相连。
55.红外线传感器组件包括三个红外线传感器，分别为第一红外线传感器13、第二红外线传感器14和第三红外线传感器15，第一红外线传感器13、第二红外线传感器14和第三红外线传感器15分别设置在避障盘32的左侧、右侧和运动方向一侧。
56.定位组件包括两个定位模块，分别为第一定位模块11和第二定位模块12，第一定
位模块11和第二定位模块12分别设置在感知追踪盘31的左右两侧。
57.第一定位模块11和第二定位模块12均采用uwb定位模块。
58.第二单片机17采用stm32单片机。
59.针头保护壳、保护盘30、感知追踪盘31、避障盘32和底盘33均采用圆盘结构。
60.以第二单片机为核心控制，使用一个48v直流电源、两个12v直流电源、两个uwb 定位模块、三个红外线传感器、稳压模块、两个48v 100w直流无刷电机、一个配套驱动器和一个万向轮，以实现自动跟随和避障功能；12v的第一电源连接第二稳压模块，第二稳压模块再与第二单片机连接，第二单片机分别与两个uwb定位模块、三个红外线传感器和两个驱动器相连，驱动器再与两个48v 100w直流无刷电机相连。
61.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
62.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
63.以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。