本發(fā)明涉及醫(yī)療和服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是涉及一種含可變形態(tài)機(jī)械臂的搬運和抱抬肥胖癥病人的醫(yī)療機(jī)器人。

背景技術(shù)：

超重和肥胖癥的日益增加使得肥胖病人的入院數(shù)和手術(shù)需求也增多。這些患者的日常活動及醫(yī)療照顧需要醫(yī)護(hù)人員付出顯著的時間和體力，也增加了醫(yī)護(hù)人員的背部肌肉骨骼及脊椎神經(jīng)系統(tǒng)受傷的風(fēng)險?，F(xiàn)在市面上病人抱抬移載裝置占空間大，其安裝運用不僅需要改變病房建筑結(jié)構(gòu)，還易造成病人和醫(yī)護(hù)人員摔倒，其操作復(fù)雜且浪費醫(yī)護(hù)人員時間。且在手術(shù)后，人為搬運病人還會增加病人痛苦，導(dǎo)致傷口裂開。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可安全搬運病人，提高病人舒適度，減輕醫(yī)護(hù)人員工作量，含可變形態(tài)機(jī)械臂的搬運和抱抬肥胖癥病人的醫(yī)療機(jī)器人。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種含可變形態(tài)機(jī)械臂的搬運和抱抬肥胖癥病人的醫(yī)療機(jī)器人，包括可抱抬病人的支撐面、驅(qū)動底座及聯(lián)動裝置；所述驅(qū)動底座包括底座本體和至少3個可上下移動設(shè)于底座本體上的垂直線性驅(qū)動器；所述支撐面包括至少兩個側(cè)面依次可轉(zhuǎn)動連接的機(jī)械臂；所述機(jī)械臂的頭端均通過聯(lián)動裝置活動連接于垂直線性驅(qū)動器上，進(jìn)而在垂直線性驅(qū)動器上下移動時，能帶動不同機(jī)械臂上下移動調(diào)節(jié)機(jī)械臂之間的角度和高度。本發(fā)明可代替醫(yī)護(hù)人員搬運病人，尤其適用于肥胖病人的適用，進(jìn)而減輕醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。本發(fā)明通過垂直線性驅(qū)動器上下移動，進(jìn)而可帶動不同的機(jī)械臂移動，實現(xiàn)對機(jī)械臂之間的角度調(diào)節(jié)；可根據(jù)病人的需求移動機(jī)械臂，保證病人的舒適度，防止病人傷口裂開，有利于病人健康；同時本發(fā)明也不僅限于病人的搬運，還可用于對其他物品的搬運，抱抬的重量高達(dá)500磅。

進(jìn)一步地，所述機(jī)械臂的末端可轉(zhuǎn)動連接用于固定病人的折疊裝置。在機(jī)械臂搬運病人或者物品時，可向上翻轉(zhuǎn)折疊裝置，進(jìn)而可安全的固定住被抬升的病人或者物品。

進(jìn)一步地，所述折疊裝置和/機(jī)械臂上設(shè)有可防止機(jī)折疊裝置和/機(jī)械臂與病人皮膚之間打滑的傳送帶裝置。更加容易抱抬病人。

進(jìn)一步地，所述傳送帶裝置表面設(shè)有親膚層。提高患者的舒適性。

進(jìn)一步地，所述支撐面兩側(cè)設(shè)有可支撐病人腿部和頸部的延長板。提高患者的舒適性。

進(jìn)一步地，所述底座本體包括數(shù)量大于等于垂直線性驅(qū)動器的豎桿，每一垂直線性驅(qū)動器可上下移動地設(shè)于一豎桿上。

進(jìn)一步地，所述底座本體上設(shè)有可水平展開的底座驅(qū)動軌，底座驅(qū)動軌連接麥克拉姆輪。

進(jìn)一步地，還包括一連接驅(qū)動底座的控制器。可通過控制器控制醫(yī)療機(jī)器人移動和抱抬病人,使用方便。

進(jìn)一步地，所述機(jī)械臂兩端可拆卸連接有用于固定病人的安全帶。可防止病人摔落。

綜上所述，本發(fā)明通過機(jī)械臂的移動調(diào)整抬抱和移動病人時的角度和高度，進(jìn)而提高病人舒適度，減輕醫(yī)護(hù)人員工作量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖一；

圖3a為本發(fā)明的支撐面與垂直線性驅(qū)動器連接示意圖；

圖3b為本發(fā)明的支撐面結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖3c為本發(fā)明的支撐面結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3d為本發(fā)明的機(jī)械臂與折疊裝置結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖3e為本發(fā)明的機(jī)械臂與折疊裝置結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖4a為本發(fā)明的聯(lián)動裝置與驅(qū)動底座連接示意圖一；

圖4b為本發(fā)明的聯(lián)動裝置與驅(qū)動底座連接示意圖二；

圖5a為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖二；

圖5b-1、5b-2、5b-3及5b-4為本發(fā)明的機(jī)械臂在不同折疊狀態(tài)下的主視圖；

圖5c-1、5c-2、5c-3及5c-4為本發(fā)明的機(jī)械臂在不同折疊狀態(tài)下的后視圖；

圖6為本發(fā)明使用狀態(tài)圖三；

圖7a為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖7b為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖四；

圖8為本發(fā)明的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明與后臺系統(tǒng)連接的方框圖；

圖10為本發(fā)明的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

本發(fā)明的一種含可變形態(tài)機(jī)械臂的搬運和抱抬肥胖癥病人的醫(yī)療機(jī)器人，屬于醫(yī)療和服務(wù)機(jī)器人，是一種具有自主驅(qū)動單元、靈巧操縱機(jī)械臂的機(jī)器人，能夠在適當(dāng)操控下將病人從病床上抱起和移載的移動醫(yī)療機(jī)器人。該醫(yī)療機(jī)器人含有可變形態(tài)的機(jī)械臂以適應(yīng)環(huán)境與護(hù)理操作的需要。

本發(fā)明所述機(jī)器人是用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)中服務(wù)病人。該醫(yī)療機(jī)器人可在醫(yī)療人員的操作或協(xié)助下服務(wù)病人和在醫(yī)院中穿梭運載物品。該機(jī)器人還具備適用于醫(yī)院空間的全向移動驅(qū)動底座、良好的人機(jī)交互界面和足以抱抬重達(dá)500磅病人的柔性的機(jī)械臂。

如圖1-10所示，一種含可變形態(tài)機(jī)械臂的搬運和抱抬肥胖癥病人的醫(yī)療機(jī)器人，其核心部分包括：支撐面、驅(qū)動底座200、聯(lián)動裝置350及控制器600?？刂破?00連接驅(qū)動底座200。所述支撐面可抱抬病人500，所述支撐面包括至少兩個側(cè)面依次可轉(zhuǎn)動連接的機(jī)械臂300。

所述驅(qū)動底座200包括底座本體400和至少3個垂直線性驅(qū)動器210,垂直線性驅(qū)動器210可上下移動設(shè)于底座本體400上。所述底座本體400包括數(shù)量大于等于垂直線性驅(qū)動器210的豎桿220，每一垂直線性驅(qū)動器210可上下移動地設(shè)于一豎桿220上。垂直線性驅(qū)動器210擁有特殊機(jī)制，可以服務(wù)于超重病人500，比如把病人500從病床移動到輪椅650，如圖7b所示。

具體的，所述機(jī)械臂300可放置于與病床上的病人500平行的位置并伸展到病人500身下來抱抬病人500。所述機(jī)械臂300的頭端均通過聯(lián)動裝置350與垂直線性驅(qū)動器210活動連接。在垂直線性驅(qū)動器210上下移動時，能通過聯(lián)動裝置350帶動不同的機(jī)械臂300也上下移動，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)械臂300之間的角度和機(jī)械臂300的高度。通過垂直線性驅(qū)動器210相對位置的變化實現(xiàn)機(jī)械臂300的高低和角度調(diào)整。所述機(jī)械臂300的末端可轉(zhuǎn)動連接折疊裝置310，所述折疊裝置310可拆卸連接所述機(jī)械臂300，進(jìn)而方便折疊裝置的更換。折疊裝置310打開時，可方便將病人沿折疊裝置310移入機(jī)械臂300，然后再轉(zhuǎn)動折疊裝置310至垂直機(jī)械臂300表面，進(jìn)而可固定病人500，防止病人500滑落。再者，為了進(jìn)一步提高病人在機(jī)械臂300上的穩(wěn)定性，于是所述機(jī)械臂300兩端可拆卸連接有安全帶550，該安全帶550可用于固定病人500，進(jìn)一步防止病人500從醫(yī)療機(jī)器人上摔落，該安全帶550足夠?qū)捄徒Y(jié)實。

優(yōu)選地，所述折疊裝置310和機(jī)械臂300上設(shè)有傳送帶裝置320，傳送帶裝置320可防止機(jī)折疊裝置310、機(jī)械臂300與病人500皮膚之間打滑，且有助于病人500移入機(jī)械臂300。當(dāng)然在其他實施例中，所述傳送帶裝置320可只設(shè)于折疊裝置310或者機(jī)械臂300上。為了提高病人500的舒適性，所述傳送帶裝置320表面設(shè)有親膚層，該親膚層由親膚材料制成。再者，所述支撐面兩側(cè)設(shè)有延長板330，該延長板330可使支撐面伸展出更大的面積來支撐病人500的腿部和頸部。且該延長板330連接于位于支撐面兩側(cè)的機(jī)械臂300上。

為了提高機(jī)器人的穩(wěn)定性，于是所述底座本體400上設(shè)有底座驅(qū)動軌，底座驅(qū)動軌可水平展開，底座驅(qū)動軌連接麥克拉姆輪410，可實現(xiàn)全向移動。底座驅(qū)動軌可展開使占地面積更大從而在執(zhí)行抱抬移載任務(wù)時提高機(jī)器人的穩(wěn)定性。

而控制驅(qū)動底座200的為一個控制器600，通過推動操作桿622的前后左右，實現(xiàn)醫(yī)療機(jī)器人100同方向的移動。旋轉(zhuǎn)操作桿610實現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，再通過定位開關(guān)621直觀選取機(jī)械臂300位置，控制該位置的垂直線性驅(qū)動驅(qū)動器210來實現(xiàn)機(jī)械臂300的高度和角度調(diào)節(jié)。該機(jī)械臂300還可以設(shè)計成可形變結(jié)構(gòu)，及該機(jī)械臂300還可以依具體任務(wù)而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀可調(diào)節(jié)以便適應(yīng)不同環(huán)境操控的要求，其機(jī)械臂300可以變寬和收起來而不干擾其他系統(tǒng)功能。

此外，還包括一個人機(jī)交互界面，即顯示器，該顯示器連接控制器。除通過推動操作桿622和旋轉(zhuǎn)操作桿610進(jìn)行控制外，在其他情況下，還可通過語音控制軟件來識別使用者的語音指令。還有另一種控制方法，即通過添加觸覺反饋是操作者直接通過接觸引導(dǎo)機(jī)器人手臂到達(dá)需要的位置。實現(xiàn)對機(jī)器人的語音、視覺及觸覺控制的功能。

移動和抱抬肥胖癥病人的醫(yī)療機(jī)器人的應(yīng)用可以有效地減少醫(yī)護(hù)人員的工作量，提高工作效率。尤其是在肥胖病人做手術(shù)期間更需要幫助，以及在術(shù)后的監(jiān)護(hù)過程也需要此類醫(yī)療機(jī)器人的支持。醫(yī)療機(jī)器人100通過模仿人類，逼真的外形和動作，將電子和機(jī)械組合起的由電腦或電子編程控制而實現(xiàn)，醫(yī)療機(jī)器人可以讓用戶感到他有自己的尊嚴(yán)、意識和力量。而旨在和醫(yī)護(hù)人員及病人500一起工作的醫(yī)療機(jī)器人500具備極高的與人協(xié)作的能力和操作安全性，這不僅保障了病人500抱抬和移動的安全性而且大大節(jié)省了醫(yī)護(hù)人員900的操作時間和精力。

醫(yī)療機(jī)器人100幫助醫(yī)護(hù)人員900抱抬及醫(yī)院貨物運載移動重物，從而降低醫(yī)護(hù)人員背痛或背部受傷的風(fēng)險。該醫(yī)療機(jī)器人100還具有如下特征與功能：將超重病人在醫(yī)院狹小空間內(nèi)安全移動，代替電動輪椅；為病人和醫(yī)生互動；不需太多準(zhǔn)備時間很便于操作地與護(hù)士安全地互動；可以完成醫(yī)院內(nèi)物流運載。

所述醫(yī)療機(jī)器人100通過語音操控或控制器600操控接近病床，然后緩慢延伸機(jī)械臂300至病人500身下。機(jī)械臂300向前移動的速度取決于傳送帶裝置320反響移動的速度，這樣可消除機(jī)械臂300和病人500之間滑動，使得機(jī)械臂300更容易置于病人500身下并使病人500更舒適。

垂直線性驅(qū)動器210可以為機(jī)械臂300抬升重物提供足夠的動力。機(jī)械臂300為楔形，上半部完整覆蓋有柔軟的傳送帶裝置320。當(dāng)機(jī)械臂300完全置于病人500身下時，機(jī)械臂300兩外側(cè)會延伸出平滑的延長板330，從而更好地支撐病人500的頸部以上和腿部。機(jī)械臂300的頭端有一個像關(guān)節(jié)一樣的折疊裝置310；圖3d顯示了折疊裝置310放平時和機(jī)械臂300保持平行時的狀態(tài)。圖3e顯示了折疊裝置310收起時可以安全的固定住被抱抬的病人500的狀態(tài)。該折疊裝置在需要時也可使機(jī)械臂300更易置于病人500身下：在機(jī)械臂300向前推進(jìn)時，該垂直線性驅(qū)動器210通過上下扭動更好地像護(hù)士一樣試探病人500，更容易的向前推進(jìn)。

聯(lián)動裝置350可通過最少的垂直線性驅(qū)動器210提供有力、安全、靈活地抬升和位置變換。垂直線性驅(qū)動器210提供足夠的動力抬升重物，并有足夠的靈敏度來避免傷害到病人500。該醫(yī)療機(jī)器人100采用柔性的垂直線性驅(qū)動器210來實時控制輸出力從而提供極高的安全性，垂直線性驅(qū)動器210的使用還可提高電池效率。多個線性驅(qū)動器210上下移動引起位置的相對變化，從而控制機(jī)械臂300的位置和角度。

驅(qū)動底座200占地面積小、可全方向移動。底座本體安裝有四個獨立驅(qū)動的麥克拉姆輪410，使得驅(qū)動底座200可以在狹小空間內(nèi)自由的全向移動。底座驅(qū)動軌可以展開，從而使驅(qū)動底座面積更大而提高穩(wěn)定性，并更易接近輪椅或其他病人需要去的目的地，驅(qū)動底座采用了零力矩點控制提升。

控制器600由兩部分構(gòu)成：操作底座本體400的部分和操作機(jī)械臂300的部分?？刂破?00整體安裝于底座本體400上。為了便于操作，控制器600上的位置選擇開關(guān)621在形狀、位置上完全對應(yīng)于實際的雙臂。撥動該開關(guān)610上的杠桿可對應(yīng)移動機(jī)械臂的位置。上下移動推動操作桿622可讓機(jī)械臂300在保持同樣角度的情況下上下移動。推動操作桿622的前后左右實現(xiàn)醫(yī)療機(jī)器人100同方向的移動；旋轉(zhuǎn)操作桿610實現(xiàn)醫(yī)療機(jī)器人100的轉(zhuǎn)向?？刂破?00可整體從底座本體400上取下，這使得操作者可在一定距離外控制機(jī)器人，甚至病人600可以自己操作機(jī)器人。機(jī)器人通過控制器來控制。在其他情況下，還可通過語音控制軟件來識別使用者的語音指令。還有另一種控制方法，即通過添加觸覺反饋是操作者直接通過接觸引導(dǎo)機(jī)器人手臂到達(dá)需要的位置。

圖2和圖5a示范了本發(fā)明運用機(jī)械臂300抬升肥胖癥病人，以及垂直線性驅(qū)動器210上下移動引起位置變化，從而控制機(jī)械臂300位置和角度的過程。

圖3b、3c、3d及3e示范了本發(fā)明機(jī)械臂300與折疊裝置310、傳送帶裝置320及延長板的330連接關(guān)系。

圖3a示范了機(jī)械臂300與垂直線性驅(qū)動器的210連接關(guān)系。

圖5b-1、5b-2、5b-3、5b-4 、5c-1、5c-2、5c-3及5c-4示范了機(jī)械臂300不同角度調(diào)整時，機(jī)械臂300與垂直線性驅(qū)動器210的位置關(guān)系，包括仰臥、微仰、倚靠和坐直等狀態(tài)，以及底座驅(qū)動軌展開和收縮時的狀態(tài)。

圖6是本發(fā)明使用時裝上安全帶550后的使用狀態(tài)。

從圖6和圖7a中可以看出底座驅(qū)動軌可展開和收縮，而所述機(jī)械臂300可上下移動，且圖7a為醫(yī)療機(jī)器人100將病人500搬運至輪椅650的過程。

從圖8中能看出控制器600的安裝位置和控制器600放大后的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

如圖9展示了本發(fā)明與后臺系統(tǒng)連接形成系統(tǒng)架構(gòu)800，在本實施例中，醫(yī)護(hù)人員900可以用控制器操縱醫(yī)療機(jī)器人100。 在其他實施例中，病人500可能需要通過語音命令814或控制器600對醫(yī)療機(jī)器人100進(jìn)行控制。 在一些實施方案中，醫(yī)學(xué)專業(yè)人員可發(fā)射指示醫(yī)療機(jī)器人100接近和抱抬病人500。

在本實施例中，醫(yī)療機(jī)器人100連接第三方系統(tǒng)，例如醫(yī)院后勤管理系統(tǒng)，實時控制OS和傳感器采集的有效整合。 醫(yī)療機(jī)器人100的主控制子系統(tǒng)810包括一個系統(tǒng)監(jiān)視模塊811，一個直接控制模塊812以及協(xié)同控制模塊813。在本實施例中，醫(yī)療機(jī)器人100通過控制器600直接控制。 在其他實施例中，醫(yī)療機(jī)器人100可以利用語音識??別軟件以識別醫(yī)護(hù)人員900的語音命令。 語音識別系統(tǒng)可以在醫(yī)護(hù)人員900的請求下讓醫(yī)療機(jī)器人100開始工作。在其他實施例中，醫(yī)護(hù)人員900引導(dǎo)，并通過調(diào)整機(jī)械臂300到所需位置內(nèi)置觸覺反饋控制。

圖10示出本醫(yī)療機(jī)器人100的控制器600的操控系統(tǒng)700。所述操控系統(tǒng)700包括處理器702、網(wǎng)絡(luò)模塊712、輸入/輸出接口模710、主存儲器706、ROM（只讀存儲器）704、輔助存儲器708及CD-ROM存儲器714。且所述網(wǎng)絡(luò)模塊712、輸入/輸出接口模塊710、主存儲器706、ROM（只讀存儲器）704、輔助存儲器708及CD-ROM存儲器714均連接所述多處理器702。

顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。