一种移动式护理服务机器人的管理系统的制作方法

本发明涉及药物配送，尤其涉及一种移动式护理服务机器人的管理系统。

背景技术：

1、随着移动式护理服务机器人在医院的普及，为了减轻医护人员对住院或留院患者的药物配送任务负担，对可自动规划路径进行住院患者的药物配送任务的移动式护理服务机器人的需求量与日俱增，然而，目前的移动式护理服务机器人执行配药任务时，难以适应在不同情况下对其移动过程的平稳性和快速性的不同需求，导致在患者出现危急情况时，与其借助移动式护理服务机器人，更依赖于医护人员跑步取药。因此，移动式护理服务机器人急需改进其移动过程。

2、目前，移动式护理服务机器人的路径规划和运动参数设定，大多采用全局路径搜索算法规划出一条从移动式护理服务机器人当前所在位置至目标位置的安全无碰撞路径。而实际的医院环境下存在着未知的动态障碍物以及移动式护理服务机器人自身携带的传感器并未检测到的区域，单纯地使用全局路径规划不足以满足路径规划的要求，由此引出局部路径规划概念。

3、局部路径规划主要是在移动式护理服务机器人移动过程中根据传感器采集周围环境数据，更新移动式护理服务机器人当前位置周围的环境信息并实时规划避开障碍物的局部路径，最终安全到达目标点。大多数移动式护理服务机器人选用动态窗口法作为其局部路径规划算法。

4、例如申请号为202410660334.5的专利公开了一种双臂移乘护理机器人室内路径规划方法，具体公开了采用改进动态窗口算法规划局部路径，以优化后全局路径规划局部路径，指导双臂移乘护理机器人寻路可以实现更快、更安全地搬运被护理人员。然而，其改进动态窗口算法中并不涉及对评价函数的权重的改进。

5、因此，如何使移动式护理服务机器人自适应药物配送任务不同情况下不同侧重的平稳性需求和快速性需求，是目前有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种移动式护理服务机器人的管理系统，根据障碍物优先级、速度优先级和障碍物密度信息设定局部路径规划模型的障碍物权重和速度权重，使自适应权重可以匹配药物配送任务不同情况下不同侧重的平稳性和快速性需求，并且在障碍物密集区域可以规划更短的路径，进而提高了移动式护理服务机器人药物配送任务的智能性。

2、为实现上述目的，本发明提出一种移动式护理服务机器人的管理系统，包括患者信息管理模块、搭载于移动式护理服务机器人的采集器和局部路径规划模型；

3、所述患者信息管理模块，设有存储患者体征信息和诊断信息的数据库，根据所述数据库中目标患者的信息确定移动式护理服务机器人执行药物配送任务过程中的障碍物优先级和速度优先级；

4、所述采集器，用以采集通往任一目标患者的对应范围内的障碍物密度；

5、所述局部路径规划模型，包括障碍物单元、速度单元和评价函数单元，用以令所述移动式护理服务机器人在移动过程中适配药物配送任务的障碍物和速度的优先需求；

6、所述障碍物单元，用以基于障碍物密度响应所述障碍物优先级确定对应的障碍物权重；

7、所述速度单元，用以基于障碍物密度响应所述速度优先级确定对应的速度权重；

8、所述评价函数单元，用以响应所述障碍物权重和所述速度权重生成对应的评价函数，根据所述评价函数选出用于控制所述移动式护理服务机器人执行的最佳路径和最佳速度组。

9、进一步地，所述障碍物密度包括所述采集器的检测窗口内的障碍物数目、检测窗口半径和移动式护理服务机器人移动路径上与障碍物的预测最小距离，用以令所述移动式护理服务机器人在其移动过程中穿过障碍物密集区域；

10、所述障碍物单元，用于获取保证安全距离的障碍物权重范围，将所述障碍物权重范围结合所述障碍物数目和所述障碍物优先级确定障碍物权重；

11、所述速度单元，用于获取所述路径集中符合设定指标的移动路径对应的速度权重范围，将所述速度权重范围结合所述障碍物数目、所述检测窗口半径、所述预测最小距离和所述速度优先级确定速度权重。

12、进一步地，所述障碍物单元，用于获取所述障碍物权重范围的障碍物最小值和障碍物范围值，获取以所述障碍物优先级作为指数的所述障碍物数目的修正值，将所述障碍物最小值加上所述障碍物范围值与所述修正值的比值得到所述障碍物权重。

13、进一步地，所述速度单元，用于以所述速度优先级作为所述预测最小距离和所述检测窗口半径的比值的指数得到中间值，获取所述速度权重范围的速度最小值和速度范围值，将所述中间值乘以所述速度范围值和所述障碍物数目的修正值后，加上所述速度最小值，得到所述速度权重。

14、上述方案中，进一步使局部路径规划模型的障碍物权重和速度权重的设置更可自适应平稳性和快速性需求，并且障碍物越密集，障碍物权重和速度权重越小，朝向权重相对更大，进而使移动式护理服务机器人采用朝向目标点并穿过障碍物密集区域的路径，此路径更短，进而缩短了药物配送任务的执行时间。

15、进一步地，所述的管理系统还包括朝向单元；

16、所述障碍物密度还包括所述采集器的检测窗口内最大障碍物的水平投影尺寸；

17、所述朝向单元，用于根据障碍物函数和所述障碍物半径确定朝向权重，所述局部路径规划模型将所述朝向权重代入所述评价函数。

18、进一步地，所述的管理系统还包括路径推算单元；

19、所述路径推算单元，用于采集所述移动式护理服务机器人的速度样本，将所述速度样本结合运动学模型推算出具有多个移动式护理服务机器人局部的移动路径的路径集；

20、所述运动学模型为对两轮差分驱动的移动式护理服务机器人进行运动学建模的模型或者对四轮移动的移动式护理服务机器人进行运动学建模的模型。

21、上述方案中，实现了对多种运动方式的移动式护理服务机器人的局部移动过程控制。

22、进一步地，所述患者信息管理模块，搭载于医院的管理系统云平台上，包括诊断信息单元和体征信息单元，所述管理系统云平台与机器人操作系统的中心节点互联；

23、所述诊断信息单元，用于获取所述管理系统云平台的、包括电子处方和药物库存管理库的所述诊断信息，将所述电子处方和药物库存管理库结合确定药物配送任务的障碍物预优先级和速度预优先级；

24、所述体征信息单元，用于根据所述体征信息、所述障碍物预优先级和所述速度预优先级生成所述障碍物优先级和速度优先级；

25、所述局部路径规划模型搭载于移动式护理服务机器人的机器人操作系统的节点，所述中心节点与所述节点构成集中式协同通讯，用以令所述移动式护理服务机器人获取所述障碍物优先级和所述速度优先级。

26、上述方案中，通过医院的管理系统云平台与移动式护理服务机器人操作系统的中心节点互联，实现了系统对于平稳性和快速性的不同侧重的自动判断。

27、进一步地，所述诊断信息单元，用于将所述电子处方和药物库存管理库结合确定配送药物的包装等级和需求紧急等级；

28、所述诊断信息单元，用于判断所述包装等级超过快速配送的安全包装等级，和/或所述需求紧急等级超过快速配送的安全紧急等级时，设置所述障碍物预优先级大于速度预优先级，用以令移动式护理服务机器人的移动过程更平稳，否则设置所述障碍物预优先级小于速度预优先级，用以令移动式护理服务机器人的移动过程更快速。

29、进一步地，所述管理系统还包括用于监测患者的体征信息的、与所述中心节点通讯的装置，所述体征信息包括呼吸、血压、血氧、体温、心率、心电和血糖中的至少一项；

30、所述体征信息单元，若判断所述体征信息超过紧急值，则增大所述速度预优先级后，生成所述障碍物优先级和所述速度优先级，否则对应生成和所述障碍物预优先级、所述速度预优先级一致的所述障碍物优先级和所述速度优先级。

31、进一步地，所述体征信息单元，若判断所述体征信息超过紧急值时，获取所述体征信息和所述紧急值的差值，根据所述差值确定增大所述速度预优先级的幅值。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

33、1、根据障碍物优先级、速度优先级和障碍物密度信息设定局部路径规划模型的障碍物权重和速度权重，使自适应权重可以匹配药物配送任务不同情况下不同侧重的平稳性和快速性需求，并且在障碍物密集区域可以规划更短的路径，进而提高了移动式护理服务机器人药物配送任务的智能性。

34、2、进一步使局部路径规划模型的障碍物权重和速度权重的设置可自适应平稳性和快速性需求，并且障碍物越密集，障碍物权重和速度权重越小，朝向权重相对更大，进而使移动式护理服务机器人采用朝向目标点并穿过障碍物密集区域的路径，此路径更短，进而缩短了药物配送任务的执行时间。

35、3、保证了当障碍物过大时，朝向权重较小，障碍物权重和速度权重相对更大，进而使移动式护理服务机器人不会因为一直朝向目标点而无法快速绕过障碍物。

36、4、通过医院的管理系统云平台与机器人操作系统的中心节点互联，进一步实现了系统对于平稳性和快速性的不同侧重的自动判断。

技术特征：

1.一种移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，包括患者信息管理模块、搭载于移动式护理服务机器人的采集器和局部路径规划模型；

2.根据权利要求1所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，还包括朝向单元；

6.根据权利要求5所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，

7.根据权利要求1至6任一项所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，

9.根据权利要求7所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，还包括用于监测患者的体征信息的、与所述中心节点通讯的装置，所述体征信息包括呼吸、血压、血氧、体温、心率、心电和血糖中的至少一项；

10.根据权利要求8所述的移动式护理服务机器人的管理系统，其特征在于，

技术总结
本发明涉及药物配送技术领域，提供一种移动式护理服务机器人的管理系统，包括：患者信息管理模块根据数据库中目标患者的信息确定机器人执行药物配送任务过程中的障碍物优先级和速度优先级；局部路径规划模型，基于障碍物密度响应障碍物优先级确定对应的障碍物权重，基于障碍物密度响应速度优先级确定对应的速度权重，响应障碍物权重和速度权重生成对应的评价函数，根据所述评价函数选出用于控制所述移动式护理服务机器人执行的最佳路径和最佳速度组。本发明的自适应权重可以匹配药物配送任务不同情况下不同侧重的平稳性和快速性需求，并且在障碍物密集区域可以规划更短的路径。

技术研发人员：唐晓玲
受保护的技术使用者：成都市新都区人民医院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5