一种智能拍背翻身机器人及控制方法与流程

本发明属于医疗护理器械技术领域，尤其涉及一种智能拍背翻身机器人及控制方法。

背景技术：

目前，医院有许多卧床的患者，为改善他们的皮肤血液循环，增强皮肤的抗菌能力，防止他们产生褥疮，护士们要每2小时协助患者进行翻身、扣背、按摩受压部位的皮肤。

在《现代医学与健康研究电子杂志》中有写道，抽取2017年1月～2017年6月收治的卧床病号60例，在接受常规治疗的同时，定时进行翻身拍背等辅助治疗，观察和总结其护理方法和治疗作用。结果在病人身体条件能耐受的条件下，有针对性的对病人进行定时有效的翻身拍背，有效减少了病人因长期卧床而引发的褥疮、感染、血栓等并发症。因此，翻身拍背作为一种物理治疗方法，通过临床护理实践可以有效的帮助长期卧床患者减轻症状，预防各种并发症，提高了患者的生活和生存质量，是临床护理上不可或缺的一种护理手段。为了降低医护人员的工作负担，拍背翻身机器人发挥着关键性的作用。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的拍背翻身机器人在使用过程中，大多数的动作需要护士进行完成，增加了护士的工作负担。

(2)现有的拍背翻身机器人在使用过程中，拍打的力度不够均匀，影响了患者的舒适度。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能拍背翻身机器人及控制方法。

本发明是这样实现的，一种智能拍背翻身机器人，所述智能拍背翻身机器人设置有底座；所述底座通过合页与推板，推板中间开有正方形通孔，正方形通孔右端焊接有滑轨，滑轨滑接有电动滑块；

所述电动滑块上通过螺栓固定有转动电机，转动电机输出轴直角连接筒与伸缩杆；伸缩杆通过螺栓与捶柄连接，捶柄上嵌装有压力传感器；

所述底座通过螺栓与电动伸缩杆连接，电动伸缩杆另一端通过铰链与推板；

所述底座内部通过螺栓固定有主机和蓄电池，底座右侧设置有充电口，底座正面嵌装有触摸屏；

所述主机通过电信号与触摸屏、电动滑块、转动电机和压力传感器连接；

所述底座侧面通过销轴与斜板连接，斜板上铺设有海绵垫。

进一步，所述底座上设置有拾音器，拾音器通过电信号与主机连接；

底座放置在床体的设置的凹槽内，底座上端与凹槽边缘齐平。

进一步，所述智能拍背翻身机器人还包括：

图像采集模块，与中央处理模块连接，通过床体的固定有摄像头，对患者的状态监控；图像采集模块对摄像头采集的图像进行去噪的过程，将获取的患者图像建立图像去噪集合，对图像去噪集合中的含有噪声的图像进行识别；识别完成后，对提取含有噪声的图像；在含有噪声的图像中，选取圆形邻域，计算圆形邻域中的像素值；根据计算的像素值，对像素值进行排序，选取中间数值作为校正值；不断移动圆形邻域，对图像中的其它噪声进行平滑处理；

压力采集模块，与中央处理模块连接，在捶柄上固定有压力传感器，检测对患者背部产生的捶击力；

位移采集模块，与中央处理模块连接，在电动伸缩杆上固定有位移传感器，检测电动伸缩杆的长度；

倾斜角度采集模块，与中央处理模块连接，在推板上固定有倾斜角度传感器，对推板的倾斜角进行检测；

正反转转转速采集模块，与中央处理模块连接，在正反转电机上固定有速度传感器，对正反转电机的转速进行检测；

显示触摸模块，与中央处理模块连接，在触摸显示屏上输入指令信息；将触摸显示屏接通电源，根据输入的指令信息，接触触摸屏的表面键盘，并对触摸屏增加压力；接触触摸屏保持一段时间后，抬起手指，手指的压力逐步减小，手指离开触摸屏，整个触摸过程完成；

中央处理模块，分别与图像采集模块、压力采集模块、位移采集模块、倾斜角度采集模块、正反转转转速采集模块、显示触摸模块、无线信号收发模块、电动伸缩杆模块、推板运行模块、电动滑块模块、捶柄运行模块连接，协调各个模块的正常运行。

进一步，所述智能拍背翻身机器人还包括：

无线信号收发模块，与中央处理模块连接，利用无线信号收发器作为主机与移动终端之间的桥梁，主机与移动终端进行通信；

移动终端，通过移动终端与无线信号收发器连接，远程控制整体装置的运行；

电动伸缩杆模块，与中央处理模块连接，电动伸缩杆接受主机的指令，实现电动伸缩杆的伸长或者缩短，改变推板的倾斜角；电动伸缩杆上的转动电机接受主机的信号，转动电机通过齿轮与电动伸缩杆内部的伸缩内杆上的直齿线接触；转动电机带动转动齿轮转动，进而改变伸缩内杆在伸缩外筒中的相对位置，实现电动伸缩杆长度的调整；

推板运行模块，与中央处理模块连接，推板在电动伸缩杆运行下，推板改变自身的倾斜角度；

电动滑块模块，与中央处理模块连接，电动滑块上下移动，调整捶柄的位置；电动滑块上的转动电机接通电源，转动电机输出轴带动电动滑块的齿轮转动；电动滑块上的齿轮与滑轨上的直齿线接触，转动电机接受主机的控制信号，转动电机带动电动滑块调整相应的位置；

捶柄运行模块，与中央处理模块连接，捶柄在正反转的运动下，控制捶柄的捶打速度，对患者进行拍背。

本发明的另一目的在于提供一种基于所述智能拍背翻身机器人的智能拍背翻身机器人控制方法，其特征在于，所述智能拍背翻身机器人控制方法，包括：

步骤一，图像采集模块通过床体的固定有摄像头，对患者的状态监控；压力采集模块在捶柄上固定有压力传感器，检测对患者背部产生的捶击力；

步骤二，位移采集模块在电动伸缩杆上固定有位移传感器，检测电动伸缩杆的长度；倾斜角度采集模块在推板上固定有倾斜角度传感器，对推板的倾斜角进行检测；正反转转转速采集模块在正反转电机上固定有速度传感器，对正反转电机的转速进行检测；

步骤三，根据整体装置各个器件的状态，中央处理模块控制图像采集模块、压力采集模块、位移采集模块、倾斜角度采集模块、正反转转转速采集模块、显示触摸模块、无线信号收发模块、电动伸缩杆模块、推板运行模块、电动滑块模块和捶柄运行模块各个模块的正常运行；

步骤四，电动伸缩杆模块中电动伸缩杆接受主机的指令，实现电动伸缩杆的伸长或者缩短，改变推板的倾斜角；推板运行模块中推板在电动伸缩杆运行下，推板改变自身的倾斜角度；

步骤五，电动滑块模块中电动滑块上下移动，调整捶柄的位置；捶柄运行模块中捶柄在正反转的运动下，控制捶柄的捶打速度，对患者进行拍背；

步骤六，无线信号收发模块利用无线信号收发器作为主机与移动终端之间的桥梁，主机与移动终端进行通信，远程控制整体装置的运行；同时显示触摸模块在触摸显示屏上输入指令信息。

进一步，所述步骤一中，图像采集模块对摄像头采集的图像进行去噪的过程为：

将获取的患者图像建立图像去噪集合，对图像去噪集合中的含有噪声的图像进行识别；

识别完成后，对提取含有噪声的图像；在含有噪声的图像中，选取圆形邻域，计算圆形邻域中的像素值；

根据计算的像素值，对像素值进行排序，选取中间数值作为校正值；

不断移动圆形邻域，对图像中的其它噪声进行平滑处理。

进一步，所述步骤四中，电动伸缩杆的运行过程为：

电动伸缩杆上的转动电机接受主机的信号，转动电机通过齿轮与电动伸缩杆内部的伸缩内杆上的直齿线接触；

转动电机带动转动齿轮转动，进而改变伸缩内杆在伸缩外筒中的相对位置，实现电动伸缩杆长度的调整。

进一步，所述步骤五中，电动滑块移动的方式为：

电动滑块上的转动电机接通电源，转动电机输出轴带动电动滑块的齿轮转动；

电动滑块上的齿轮与滑轨上的直齿线接触，转动电机接受主机的控制信号，转动电机带动电动滑块调整相应的位置。

进一步，所述步骤六中，显示触摸模块在触摸显示屏上输入指令信息的具体过程为：

将触摸显示屏接通电源，根据输入的指令信息，接触触摸屏的表面键盘，并对触摸屏增加压力；

接触触摸屏保持一段时间后，抬起手指，手指的压力逐步减小，手指离开触摸屏，整个触摸过程完成。

进一步，所述根据接触触摸屏的键盘，对采集的数据进行处理的过程为：

a/d转换器不断对压力信号进行转化，并对转化的信号进行求和；

根据所求的和值，求平均值，作为最后的有效值，进行处理。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明当患者需要翻身时，推板辅助患者进行翻身；翻身完成后，主机控制电动滑块上下移动位置；位置调整完成后，主机控制转动电机正反转转动，带动推柄以一定的捶击力对患者进行拍背；同时捶柄上的压力传感器，可以检测对患者背部产生的捶击力，主机控制转动电机相应的转速。本发明在使用过程中，可以有效控制拍打的力度，提高患者的舒适度；同时本发明自动实现对患者进行拍背，减轻了护士的工作负担。当患者需要翻身时，电动伸缩杆伸长，使推板推动患者翻身。在调整各个运行器件时，在触摸屏上进行操作；根据输入的指令，主机控制各个器件的运行；同时通过设置有充电口，用以为蓄电池提供电能。底座侧面通过销轴与斜板连接，斜板上铺设有海绵垫。通过销轴连接斜板，形成一定的倾斜面，对患者起到支撑作用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能拍背翻身机器人结构示意图。

图2是本发明实施例提供的推板结构示意图。

图3是本发明实施例提供的底座和斜板结构示意图。

图4是本发明实施例提供的智能拍背翻身机器人控制系统结构示意图。

图5是本发明实施例提供的智能拍背翻身机器人控制方法流程图。

图中：1、底座；2、触摸屏；3、电动伸缩杆；4、蓄电池；5、充电口；6、主机；7、推板；8、合页；9、正方形通孔；10、电动滑块；11、转动电机；12、滑轨；13、伸缩杆；14、捶柄；15、压力传感器；16、斜板；17、销轴；18、图像采集模块；19、压力采集模块；20、位移采集模块；21、倾斜角度采集模块；22、正反转转转速采集模块；23、显示触摸模块；24、中央处理模块；25、无线信号收发模块；26、移动终端；27、电动伸缩杆模块；28、推板运行模块；29、电动滑块模块；30、捶柄运行模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能拍背翻身机器人及控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1-图3所示，本发明实施例提供的智能拍背翻身机器人设置有底座1；

实施例1：底座1通过合页8与推板7，推板7中间开有正方形通孔9，正方形通孔9右端焊接有滑轨12，滑轨12滑接有电动滑块10；电动滑块10上通过螺栓固定有转动电机11，转动电机11输出轴直角连接筒与伸缩杆13；伸缩杆13通过螺栓与捶柄14连接，捶柄14上嵌装有压力传感器15。

当患者需要翻身时，推板7辅助患者进行翻身；翻身完成后，主机6控制电动滑块10上下移动位置；位置调整完成后，主机6控制转动电机11正反转转动，带动推柄以一定的捶击力对患者进行拍背；同时捶柄14上的压力传感器15，可以检测对患者背部产生的捶击力，主机控制转动电机11相应的转速。

本发明在使用过程中，可以有效控制拍打的力度，提高患者的舒适度；同时本发明自动实现对患者进行拍背，减轻了护士的工作负担。

在本实施例中，为了辅助患者进行翻身。在底座1通过螺栓与电动伸缩杆3连接，电动伸缩杆3另一端通过铰链与推板7。

当患者需要翻身时，电动伸缩杆3伸长，使推板7推动患者翻身。

在本实施例中，为了方便根据患者的身体特点，对整体装置进行调整。在底座1内部通过螺栓固定有主机6和蓄电池4，底座1右侧设置有充电口5，底座1正面嵌装有触摸屏2。

主机6通过电信号与触摸屏2、电动滑块10、转动电机11和压力传感器15连接。

在调整各个运行器件时，在触摸屏2上进行操作；根据输入的指令，主机6控制各个器件的运行；同时通过设置有充电口5，用以为蓄电池4提供电能。

在本实施例中，为了在辅助患者翻身的过程中，防止患者背部产生压痕。在底座1侧面通过销轴17与斜板16连接，斜板16上铺设有海绵垫。通过销轴17连接斜板16，形成一定的倾斜面，对患者起到支撑作用。

在本实施例中，本发明在底座1上还设置有拾音器，拾音器通过电信号与主机连接。其中，底座1放置在床体的设置的凹槽内，底座上端与凹槽边缘齐平。

如图4所示，本发明实施例提供的智能拍背翻身机器人还包括：

图像采集模块18，与中央处理模块24连接，通过床体的固定有摄像头，对患者的状态监控。

压力采集模块19，与中央处理模块24连接，在捶柄上固定有压力传感器，检测对患者背部产生的捶击力。

位移采集模块20，与中央处理模块24连接，在电动伸缩杆上固定有位移传感器，检测电动伸缩杆的长度。

倾斜角度采集模块21，与中央处理模块24连接，在推板上固定有倾斜角度传感器，对推板的倾斜角进行检测。

正反转转转速采集模块22，与中央处理模块24连接，在正反转电机上固定有速度传感器，对正反转电机的转速进行检测。

显示触摸模块23，与中央处理模块24连接，在触摸显示屏上输入指令信息。

中央处理模块24，分别与图像采集模块18、压力采集模块19、位移采集模块20、倾斜角度采集模块21、正反转转转速采集模块22、显示触摸模块23、无线信号收发模块25、电动伸缩杆模块27、推板运行模块28、电动滑块模块29、捶柄运行模块30连接，协调各个模块的正常运行。

无线信号收发模块25，与中央处理模块24连接，利用无线信号收发器作为主机与移动终端之间的桥梁，主机与移动终端进行通信。

移动终端26，通过移动终端与无线信号收发器连接，远程控制整体装置的运行。

电动伸缩杆模块27，与中央处理模块24连接，电动伸缩杆接受主机的指令，实现电动伸缩杆的伸长或者缩短，改变推板的倾斜角。

推板运行模块28，与中央处理模块24连接，推板在电动伸缩杆运行下，推板改变自身的倾斜角度。

电动滑块模块29，与中央处理模块24连接，电动滑块上下移动，调整捶柄的位置。

捶柄运行模块30，与中央处理模块24连接，捶柄在正反转的运动下，控制捶柄的捶打速度，对患者进行拍背。

如图5所示，本发明实施例提供的智能拍背翻身机器人控制方法，包括：

s101：图像采集模块通过床体的固定有摄像头，对患者的状态监控；压力采集模块在捶柄上固定有压力传感器，检测对患者背部产生的捶击力。

s102：位移采集模块在电动伸缩杆上固定有位移传感器，检测电动伸缩杆的长度；倾斜角度采集模块在推板上固定有倾斜角度传感器，对推板的倾斜角进行检测；正反转转转速采集模块在正反转电机上固定有速度传感器，对正反转电机的转速进行检测。

s103：根据整体装置各个器件的状态，中央处理模块控制图像采集模块、压力采集模块、位移采集模块、倾斜角度采集模块、正反转转转速采集模块、显示触摸模块、无线信号收发模块、电动伸缩杆模块、推板运行模块、电动滑块模块和捶柄运行模块各个模块的正常运行。

s104：电动伸缩杆模块中电动伸缩杆接受主机的指令，实现电动伸缩杆的伸长或者缩短，改变推板的倾斜角；推板运行模块中推板在电动伸缩杆运行下，推板改变自身的倾斜角度。

s105：电动滑块模块中电动滑块上下移动，调整捶柄的位置；捶柄运行模块中捶柄在正反转的运动下，控制捶柄的捶打速度，对患者进行拍背。

s106：无线信号收发模块利用无线信号收发器作为主机与移动终端之间的桥梁，主机与移动终端进行通信，远程控制整体装置的运行；同时显示触摸模块在触摸显示屏上输入指令信息。

本发明实施例提供的s101中，图像采集模块对摄像头采集的图像进行去噪的过程为：

将获取的患者图像建立图像去噪集合，对图像去噪集合中的含有噪声的图像进行识别；

识别完成后，对提取含有噪声的图像；在含有噪声的图像中，选取圆形邻域，计算圆形邻域中的像素值；

根据计算的像素值，对像素值进行排序，选取中间数值作为校正值；

不断移动圆形邻域，对图像中的其它噪声进行平滑处理。

本发明实施例提供的s104中，电动伸缩杆的运行过程为：

电动伸缩杆上的转动电机接受主机的信号，转动电机通过齿轮与电动伸缩杆内部的伸缩内杆上的直齿线接触；

转动电机带动转动齿轮转动，进而改变伸缩内杆在伸缩外筒中的相对位置，实现电动伸缩杆长度的调整。

本发明实施例提供的s105中，电动滑块移动的方式为：

电动滑块上的转动电机接通电源，转动电机输出轴带动电动滑块的齿轮转动；

电动滑块上的齿轮与滑轨上的直齿线接触，转动电机接受主机的控制信号，转动电机带动电动滑块调整相应的位置。

本发明实施例提供的s106中，显示触摸模块在触摸显示屏上输入指令信息的具体过程为：

将触摸显示屏接通电源，根据输入的指令信息，接触触摸屏的表面键盘，并对触摸屏增加压力；

接触触摸屏保持一段时间后，抬起手指，手指的压力逐步减小，手指离开触摸屏，整个触摸过程完成。

所述根据接触触摸屏的键盘，对采集的数据进行处理的过程为：

a/d转换器不断对压力信号进行转化，并对转化的信号进行求和；

根据所求的和值，求平均值，作为最后的有效值，进行处理。

本发明的工作原理为：在底座1侧面上固定斜板，并且将该装置放置于患者身体底部；主机6控制电动伸缩杆3伸长，使推板7推动患者翻身；当需要对患者进行拍背时，根据患者身体特点，主机6控制电动滑块10上下移动位置；位置调整完成后，主机6控制转动电机11正反转转动，带动捶柄14以一定的捶击力对患者进行拍背；同时捶柄14上的压力传感器15，可以检测对患者背部产生的捶击力，从而主机6控制转动电机11相应的转速。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。