含可变形态机械臂的搬运和抱抬肥胖症病人的医疗机器人的制作方法

本发明涉及医疗和服务机器人领域，尤其是涉及一种含可变形态机械臂的搬运和抱抬肥胖症病人的医疗机器人。

背景技术：

超重和肥胖症的日益增加使得肥胖病人的入院数和手术需求也增多。这些患者的日常活动及医疗照顾需要医护人员付出显著的时间和体力，也增加了医护人员的背部肌肉骨骼及脊椎神经系统受伤的风险。现在市面上病人抱抬移载装置占空间大，其安装运用不仅需要改变病房建筑结构，还易造成病人和医护人员摔倒，其操作复杂且浪费医护人员时间。且在手术后，人为搬运病人还会增加病人痛苦，导致伤口裂开。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种可安全搬运病人，提高病人舒适度，减轻医护人员工作量，含可变形态机械臂的搬运和抱抬肥胖症病人的医疗机器人。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种含可变形态机械臂的搬运和抱抬肥胖症病人的医疗机器人，包括可抱抬病人的支撑面、驱动底座及联动装置；所述驱动底座包括底座本体和至少3个可上下移动设于底座本体上的垂直线性驱动器；所述支撑面包括至少两个侧面依次可转动连接的机械臂；所述机械臂的头端均通过联动装置活动连接于垂直线性驱动器上，进而在垂直线性驱动器上下移动时，能带动不同机械臂上下移动调节机械臂之间的角度和高度。本发明可代替医护人员搬运病人，尤其适用于肥胖病人的适用，进而减轻医护人员的负担。本发明通过垂直线性驱动器上下移动，进而可带动不同的机械臂移动，实现对机械臂之间的角度调节；可根据病人的需求移动机械臂，保证病人的舒适度，防止病人伤口裂开，有利于病人健康；同时本发明也不仅限于病人的搬运，还可用于对其他物品的搬运，抱抬的重量高达500磅。

进一步地，所述机械臂的末端可转动连接用于固定病人的折叠装置。在机械臂搬运病人或者物品时，可向上翻转折叠装置，进而可安全的固定住被抬升的病人或者物品。

进一步地，所述折叠装置和/机械臂上设有可防止机折叠装置和/机械臂与病人皮肤之间打滑的传送带装置。更加容易抱抬病人。

进一步地，所述传送带装置表面设有亲肤层。提高患者的舒适性。

进一步地，所述支撑面两侧设有可支撑病人腿部和颈部的延长板。提高患者的舒适性。

进一步地，所述底座本体包括数量大于等于垂直线性驱动器的竖杆，每一垂直线性驱动器可上下移动地设于一竖杆上。

进一步地，所述底座本体上设有可水平展开的底座驱动轨，底座驱动轨连接麦克拉姆轮。

进一步地，还包括一连接驱动底座的控制器。可通过控制器控制医疗机器人移动和抱抬病人,使用方便。

进一步地，所述机械臂两端可拆卸连接有用于固定病人的安全带。可防止病人摔落。

综上所述，本发明通过机械臂的移动调整抬抱和移动病人时的角度和高度，进而提高病人舒适度，减轻医护人员工作量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的使用状态图一；

图3a为本发明的支撑面与垂直线性驱动器连接示意图；

图3b为本发明的支撑面结构示意图一；

图3c为本发明的支撑面结构示意图二；

图3d为本发明的机械臂与折叠装置结构示意图一；

图3e为本发明的机械臂与折叠装置结构示意图二；

图4a为本发明的联动装置与驱动底座连接示意图一；

图4b为本发明的联动装置与驱动底座连接示意图二；

图5a为本发明的使用状态图二；

图5b-1、5b-2、5b-3及5b-4为本发明的机械臂在不同折叠状态下的主视图；

图5c-1、5c-2、5c-3及5c-4为本发明的机械臂在不同折叠状态下的后视图；

图6为本发明使用状态图三；

图7a为本发明的结构示意图二；

图7b为本发明的使用状态图四；

图8为本发明的部分结构示意图；

图9为本发明与后台系统连接的方框图；

图10为本发明的操作系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，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、完整的描述。

本发明的一种含可变形态机械臂的搬运和抱抬肥胖症病人的医疗机器人，属于医疗和服务机器人，是一种具有自主驱动单元、灵巧操纵机械臂的机器人，能够在适当操控下将病人从病床上抱起和移载的移动医疗机器人。该医疗机器人含有可变形态的机械臂以适应环境与护理操作的需要。

本发明所述机器人是用于医疗机构中服务病人。该医疗机器人可在医疗人员的操作或协助下服务病人和在医院中穿梭运载物品。该机器人还具备适用于医院空间的全向移动驱动底座、良好的人机交互界面和足以抱抬重达500磅病人的柔性的机械臂。

如图1-10所示，一种含可变形态机械臂的搬运和抱抬肥胖症病人的医疗机器人，其核心部分包括：支撑面、驱动底座200、联动装置350及控制器600。控制器600连接驱动底座200。所述支撑面可抱抬病人500，所述支撑面包括至少两个侧面依次可转动连接的机械臂300。

所述驱动底座200包括底座本体400和至少3个垂直线性驱动器210,垂直线性驱动器210可上下移动设于底座本体400上。所述底座本体400包括数量大于等于垂直线性驱动器210的竖杆220，每一垂直线性驱动器210可上下移动地设于一竖杆220上。垂直线性驱动器210拥有特殊机制，可以服务于超重病人500，比如把病人500从病床移动到轮椅650，如图7b所示。

具体的，所述机械臂300可放置于与病床上的病人500平行的位置并伸展到病人500身下来抱抬病人500。所述机械臂300的头端均通过联动装置350与垂直线性驱动器210活动连接。在垂直线性驱动器210上下移动时，能通过联动装置350带动不同的机械臂300也上下移动，进而调节机械臂300之间的角度和机械臂300的高度。通过垂直线性驱动器210相对位置的变化实现机械臂300的高低和角度调整。所述机械臂300的末端可转动连接折叠装置310，所述折叠装置310可拆卸连接所述机械臂300，进而方便折叠装置的更换。折叠装置310打开时，可方便将病人沿折叠装置310移入机械臂300，然后再转动折叠装置310至垂直机械臂300表面，进而可固定病人500，防止病人500滑落。再者，为了进一步提高病人在机械臂300上的稳定性，于是所述机械臂300两端可拆卸连接有安全带550，该安全带550可用于固定病人500，进一步防止病人500从医疗机器人上摔落，该安全带550足够宽和结实。

优选地，所述折叠装置310和机械臂300上设有传送带装置320，传送带装置320可防止机折叠装置310、机械臂300与病人500皮肤之间打滑，且有助于病人500移入机械臂300。当然在其他实施例中，所述传送带装置320可只设于折叠装置310或者机械臂300上。为了提高病人500的舒适性，所述传送带装置320表面设有亲肤层，该亲肤层由亲肤材料制成。再者，所述支撑面两侧设有延长板330，该延长板330可使支撑面伸展出更大的面积来支撑病人500的腿部和颈部。且该延长板330连接于位于支撑面两侧的机械臂300上。

为了提高机器人的稳定性，于是所述底座本体400上设有底座驱动轨，底座驱动轨可水平展开，底座驱动轨连接麦克拉姆轮410，可实现全向移动。底座驱动轨可展开使占地面积更大从而在执行抱抬移载任务时提高机器人的稳定性。

而控制驱动底座200的为一个控制器600，通过推动操作杆622的前后左右，实现医疗机器人100同方向的移动。旋转操作杆610实现机器人的转向，再通过定位开关621直观选取机械臂300位置，控制该位置的垂直线性驱动驱动器210来实现机械臂300的高度和角度调节。该机械臂300还可以设计成可形变结构，及该机械臂300还可以依具体任务而实现结构形状可调节以便适应不同环境操控的要求，其机械臂300可以变宽和收起来而不干扰其他系统功能。

此外，还包括一个人机交互界面，即显示器，该显示器连接控制器。除通过推动操作杆622和旋转操作杆610进行控制外，在其他情况下，还可通过语音控制软件来识别使用者的语音指令。还有另一种控制方法，即通过添加触觉反馈是操作者直接通过接触引导机器人手臂到达需要的位置。实现对机器人的语音、视觉及触觉控制的功能。

移动和抱抬肥胖症病人的医疗机器人的应用可以有效地减少医护人员的工作量，提高工作效率。尤其是在肥胖病人做手术期间更需要帮助，以及在术后的监护过程也需要此类医疗机器人的支持。医疗机器人100通过模仿人类，逼真的外形和动作，将电子和机械组合起的由电脑或电子编程控制而实现，医疗机器人可以让用户感到他有自己的尊严、意识和力量。而旨在和医护人员及病人500一起工作的医疗机器人500具备极高的与人协作的能力和操作安全性，这不仅保障了病人500抱抬和移动的安全性而且大大节省了医护人员900的操作时间和精力。

医疗机器人100帮助医护人员900抱抬及医院货物运载移动重物，从而降低医护人员背痛或背部受伤的风险。该医疗机器人100还具有如下特征与功能：将超重病人在医院狭小空间内安全移动，代替电动轮椅；为病人和医生互动；不需太多准备时间很便于操作地与护士安全地互动；可以完成医院内物流运载。

所述医疗机器人100通过语音操控或控制器600操控接近病床，然后缓慢延伸机械臂300至病人500身下。机械臂300向前移动的速度取决于传送带装置320反响移动的速度，这样可消除机械臂300和病人500之间滑动，使得机械臂300更容易置于病人500身下并使病人500更舒适。

垂直线性驱动器210可以为机械臂300抬升重物提供足够的动力。机械臂300为楔形，上半部完整覆盖有柔软的传送带装置320。当机械臂300完全置于病人500身下时，机械臂300两外侧会延伸出平滑的延长板330，从而更好地支撑病人500的颈部以上和腿部。机械臂300的头端有一个像关节一样的折叠装置310；图3d显示了折叠装置310放平时和机械臂300保持平行时的状态。图3e显示了折叠装置310收起时可以安全的固定住被抱抬的病人500的状态。该折叠装置在需要时也可使机械臂300更易置于病人500身下：在机械臂300向前推进时，该垂直线性驱动器210通过上下扭动更好地像护士一样试探病人500，更容易的向前推进。

联动装置350可通过最少的垂直线性驱动器210提供有力、安全、灵活地抬升和位置变换。垂直线性驱动器210提供足够的动力抬升重物，并有足够的灵敏度来避免伤害到病人500。该医疗机器人100采用柔性的垂直线性驱动器210来实时控制输出力从而提供极高的安全性，垂直线性驱动器210的使用还可提高电池效率。多个线性驱动器210上下移动引起位置的相对变化，从而控制机械臂300的位置和角度。

驱动底座200占地面积小、可全方向移动。底座本体安装有四个独立驱动的麦克拉姆轮410，使得驱动底座200可以在狭小空间内自由的全向移动。底座驱动轨可以展开，从而使驱动底座面积更大而提高稳定性，并更易接近轮椅或其他病人需要去的目的地，驱动底座采用了零力矩点控制提升。

控制器600由两部分构成：操作底座本体400的部分和操作机械臂300的部分。控制器600整体安装于底座本体400上。为了便于操作，控制器600上的位置选择开关621在形状、位置上完全对应于实际的双臂。拨动该开关610上的杠杆可对应移动机械臂的位置。上下移动推动操作杆622可让机械臂300在保持同样角度的情况下上下移动。推动操作杆622的前后左右实现医疗机器人100同方向的移动；旋转操作杆610实现医疗机器人100的转向。控制器600可整体从底座本体400上取下，这使得操作者可在一定距离外控制机器人，甚至病人600可以自己操作机器人。机器人通过控制器来控制。在其他情况下，还可通过语音控制软件来识别使用者的语音指令。还有另一种控制方法，即通过添加触觉反馈是操作者直接通过接触引导机器人手臂到达需要的位置。

图2和图5a示范了本发明运用机械臂300抬升肥胖症病人，以及垂直线性驱动器210上下移动引起位置变化，从而控制机械臂300位置和角度的过程。

图3b、3c、3d及3e示范了本发明机械臂300与折叠装置310、传送带装置320及延长板的330连接关系。

图3a示范了机械臂300与垂直线性驱动器的210连接关系。

图5b-1、5b-2、5b-3、5b-4 、5c-1、5c-2、5c-3及5c-4示范了机械臂300不同角度调整时，机械臂300与垂直线性驱动器210的位置关系，包括仰卧、微仰、倚靠和坐直等状态，以及底座驱动轨展开和收缩时的状态。

图6是本发明使用时装上安全带550后的使用状态。

从图6和图7a中可以看出底座驱动轨可展开和收缩，而所述机械臂300可上下移动，且图7a为医疗机器人100将病人500搬运至轮椅650的过程。

从图8中能看出控制器600的安装位置和控制器600放大后的详细结构。

如图9展示了本发明与后台系统连接形成系统架构800，在本实施例中，医护人员900可以用控制器操纵医疗机器人100。 在其他实施例中，病人500可能需要通过语音命令814或控制器600对医疗机器人100进行控制。 在一些实施方案中，医学专业人员可发射指示医疗机器人100接近和抱抬病人500。

在本实施例中，医疗机器人100连接第三方系统，例如医院后勤管理系统，实时控制OS和传感器采集的有效整合。 医疗机器人100的主控制子系统810包括一个系统监视模块811，一个直接控制模块812以及协同控制模块813。在本实施例中，医疗机器人100通过控制器600直接控制。 在其他实施例中，医疗机器人100可以利用语音识​​别软件以识别医护人员900的语音命令。 语音识别系统可以在医护人员900的请求下让医疗机器人100开始工作。在其他实施例中，医护人员900引导，并通过调整机械臂300到所需位置内置触觉反馈控制。

图10示出本医疗机器人100的控制器600的操控系统700。所述操控系统700包括处理器702、网络模块712、输入/输出接口模710、主存储器706、ROM（只读存储器）704、辅助存储器708及CD-ROM存储器714。且所述网络模块712、输入/输出接口模块710、主存储器706、ROM（只读存储器）704、辅助存储器708及CD-ROM存储器714均连接所述多处理器702。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。