CN112716758A - 带服务功能的康复机器人 - Google Patents

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CN112716758A
CN112716758A CN202011550253.8A CN202011550253A CN112716758A CN 112716758 A CN112716758 A CN 112716758A CN 202011550253 A CN202011550253 A CN 202011550253A CN 112716758 A CN112716758 A CN 112716758A
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rehabilitation robot
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郭声敏
张驰
胥方元
谢羽婕
王剑雄
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Affiliated Hospital of Southwest Medical University
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Abstract

本发明公开了一种带服务功能的康复机器人，包括机器人，机器人设置有躯干、头部、行走机构，所述躯干的两侧固定设置有搀扶装置，所述头部设置有服务功能装置，服务功能装置设置有至少一个摄像头、第三微处理器、扬声器，第三微处理器与摄像头、扬声器相连接；摄像头用于抓拍人脸图像发送给第三微处理器，第三微处理器对人脸图像进行识别，当发现人脸图像未配戴口罩或未正确配戴口罩时，第三微处理器通过扬声器发出提示信息。本发明能够搀扶着病人的手臂行走，有助于病人的康复锻炼，还能带着病人在行走的过程中进行宣传服务工作。

Description

带服务功能的康复机器人
技术领域
本发明涉及康复设备技术领域，特别是涉及一种带服务功能的康复机器人。
背景技术
对于脚部受伤或者患有其它疾病的病人，往往不能正常站立和行走，或者在行走的过程中很容易摔倒，造成二次伤害，需要有人搀扶着才能行走。
而行走对于病人的康复和保持身体健康是有必要的，经常的行走也有助力康复。
现有技术的解决方式有，通过陪附人员搀扶着行走，但是如果病人的恢复时间较长的话，需要占用陪护人员大量的时间，对于陪护人员来说劳动量较大，需要专人守护。采用拐杖，对于病人来说劳动量较大，且不够稳定，采用轮椅，虽然对病人来说比较方便，达不到锻炼恢复的目的。
对于脚部受伤或者患有其它疾病不能正常行走的病人，往往是呆在家里，或者一天无所事事。
现有技术的缺陷是，缺少一种辅助康复机器人，能够搀扶着病人的手臂行走，有助于病人的康复锻炼，还能带着病人在行走的过程中进行宣传服务工作。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种带服务功能的康复机器人，能够搀扶着病人的手臂行走，有助于病人的康复锻炼，还能带着病人在行走的过程中进行宣传服务工作。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带服务功能的康复机器人，包括机器人，机器人设置有躯干，躯干的顶部设置有头部，躯干的底部设置有行走机构，其关键在于，所述躯干的两侧固定设置有搀扶装置；所述头部还设置有服务功能装置，所述服务功能装置设置有至少一个摄像头、第三微处理器、扬声器，第三微处理器与摄像头、扬声器相连接；摄像头用于抓拍人脸图像发送给第三微处理器，第三微处理器对人脸图像进行识别，当发现人脸图像未配戴口罩或未正确配戴口罩时，第三微处理器通过扬声器发出提示信息。
所述躯干的两侧固定设置有搀扶装置，通过搀扶装置能够搀扶着病人行走。
机器人设置有行走机构，可以来回行走。通过摄像头抓拍人脸图像；当有人未未配戴口罩或未正确配戴口罩在行走时，第三微处理器对人脸图像进行识别，第三微处理器通过扬声器发出提示信息，进行社区服务；有助于提高大家的防病毒意识，减小传染病在小区的扩散传播。
所述头部设置有透明的壳体，所述摄像头、第三微处理器、设置于壳体中，扬声器嵌设在壳体的外壁。
上述结构设置，有利于保护摄像头、第三微处理器。
所述头部设置有语音辅助装置，语音辅助装置采集病人的语音并重复病人的语音；所述语音辅助装置包括麦克风，麦克风经低通滤波器连接第二微处理器；第二微处理器经第一数模转换器连接有第一功率放大器，第一功率放大器连接有音箱；麦克风、音箱嵌设在头部的外壁。
当病人说话的时候，语音辅助装置采集病人的语音并重复病人的语音，对于大多数吐词不清的语音，陪护和亲人朋友只要用心揣磨，能够明白真实含义。
麦克风采集病人的语音经低通滤波器滤波后发送给第二微处理器，第二微处理器经第一数模转换器转换成模拟信号发送给第一功率放大器，通过音箱反复播送其语音。
所述麦克风设置有防水罩。
防水罩可以防止麦克风被雨淋损坏。
所述躯干的两侧固定设置有搀扶装置，所述搀扶装置包括丝杠螺母机构，丝杠螺母机构的丝杠和光杠竖向设置在躯干的侧面，丝杠螺母机构的螺母设置在丝杠和光杠上，在螺母的外侧设置有扶手环，所述扶手环包括前半环和后半环；后半环固定设置在螺母上，前半环通过铰轴转动设置在螺母上，所述丝杠连接有第一电机，第一电机驱动螺母升降，所述铰轴连接有第二电机，第二电机驱动前半环转动；所述第一电机和第二电机连接有第一控制电路。
通过上述的结构设置，机器人通过搀扶装置能够搀扶着病人行走。机器人两侧均设置有搀扶装置，适合左侧和右侧受伤的病人。
丝杠螺母机构的丝杠和光杠竖向设置在躯干的侧面，通过第一电机驱动螺母升降，可以驱动搀扶装置升降，以达到适合不同身高的病人手臂搀扶位置。第一控制电路控制第一电机转动。
第二电机驱动前半环转动；与后半环相配合，形成一个闭合的或者打开的扶手环，方便病人将手放入扶手环。第一控制电路控制第二电机转动。
所述前半环和后半环的内壁均设置有橡胶垫。
为了增加病人手臂的舒适感，前半环和后半环的内壁均设置有橡胶垫。
所述橡胶垫由至少两层橡胶层可拆卸叠装而成。
通过上述的结构设置，可以采用不同层数的橡胶层形成橡胶垫，以达到调节扶手环内孔大小的要求，适应不同粗细的手臂，增加舒适感。
所述第一控制电路包括第一微处理器，第一微处理器连接所述升降电机和开合电机，第一微处理器连接有遥控接收电路，还包括遥控板，遥控板内设置有遥控发送电路，遥控发送电路与遥控接收电路无线连接。
通过遥控板给第一微处理器发送指令，可以控制升降电机和开合电机转动，从而控制扶手环的升降和开合。
所述行走机构设有电源配重箱，电源配重箱固定设置在躯干的底部，电源配重箱的底部设置有前轮和后轮，前轮连接有转向电机，后轮连接有驱动电机，转向电机和驱动电机与第一微处理器连接。
电源配重箱内设置有电源和配重，电源为机器人供电，配重防止机器人翻倒，增加稳定性。
第一微处理器控制转向电机转动，控制前轮转向，第一微处理器控制驱动电机转动，控制后轮转动，控制机器人行走。
所述躯干的前面还铰接有可以翻折的坐板。
病人行走累了之后，将坐板翻下来，病人可以坐在坐板，由机器人载着行走。不坐时，可以将坐板往上翻折起来。
所述躯干的后面还铰接有遮雨板。
当下雨时，可以将遮雨板翻起来，遮住机器人和病人。
所述遮雨板呈“L”形，其水平端能够向上翻转遮住机器人，其水平端为伸缩板。
上述结构制造简单，伸缩板可以用手拉动伸缩，不用时，将其收拢，用时将其拉长，方便使用。
一种带服务功能的康复机器人的控制方法，其关键在于：包括如下步骤：
步骤A：第三微处理器经摄像头获取人脸图片；
步骤B：第三微处理器对人脸图片进行二值化处理；
步骤C：第三微处理器判断二值化处理后的人脸图片是否具有与口罩外形相适配的特征；如果有，进入步骤D；如果没有，进入步骤E；
步骤D：第三微处理器判断人脸图片是否有鼻孔特征？如果没有，返回步骤 A；如果有，通过扬声器发出请正确配戴口罩并遮住鼻孔的提示音；返回步骤A；
步骤E：第三微处理器通过扬声器发出请购买口罩并配戴口罩的提示音；返回步骤A。
通过上述的方法设置，机器人能够自动识别未配戴口罩或未正确配戴口罩的人员，发出提醒信息，进行社区卫生服务。
显著效果:本发明提供了一种带服务功能的康复机器人，能够搀扶着病人的手臂行走，有助于病人的康复锻炼，还能带着病人在行走的过程中进行宣传服务工作。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为图1的左视图；
图3为搀扶装置的结构图；
图4为图3的俯视图；
图5为第一控制电路的电路模块图；
图6为语音辅助装置的电路模块图；
图7为服务功能装置的电路模块图；
图8为L298N的电路模块图；
图9为第一微处理器的电路图；
图10为第二微处理器的电路图；
图11为服务功能装置的控制方法流程图；
图12为康复***的结构图；
图13为图12的左视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-图13所示，一种带服务功能的康复机器人，包括机器人1，机器人1 设置有躯干11，躯干11的顶部设置有头部12，躯干11的底部设置有行走机构13，其关键在于，所述躯干11的两侧固定设置有搀扶装置2；所述头部12还设置有服务功能装置4，所述服务功能装置4设置有至少一个摄像头41、第三微处理器42、扬声器43，第三微处理器42与摄像头41、扬声器23相连接；摄像头41用于抓拍人脸图像发送给第三微处理器42，第三微处理器42对人脸图像进行识别，当发现人脸图像未配戴口罩或未正确配戴口罩时，第三微处理器42通过扬声器43发出提示信息。
所述躯干11的两侧固定设置有搀扶装置2，通过搀扶装置2能够搀扶着病人行走。
机器人1设置有行走机构13，可以来回行走。通过摄像头41抓拍人脸图像；当有人未未配戴口罩或未正确配戴口罩在行走时，第三微处理器42对人脸图像进行识别，第三微处理器42通过扬声器43发出提示信息，进行社区服务；有助于提高大家的防病毒意识，减小传染病在小区的扩散传播。
第三微处理器42还连接有行为识别摄像头，第三微处理器42内设置有行为识别模块，行为识别摄像头设置于机器人1头部的两侧，当识别摄像头抓拍到病人的手靠近病人的头部或胸部超过设定的时间时，第三微处理器42即通过GSM模块将图像发送到家人的手机上。该结构设置的效果，当病人出现意外比如头痛病、心痛病时，将图像发送到家人的手机上。提醒家人注意。
所述头部12设置有语音辅助装置3，语音辅助装置3采集病人的语音并重复病人的语音。
当病人说话的时候，语音辅助装置3采集病人的语音并重复病人的语音，对于大多数吐词不清的语音，陪护和亲人朋友只要用心揣磨，能够明白真实含义。
所述语音辅助装置3包括麦克风31，麦克风31经低通滤波器32连接第二微处理器33；第二微处理器33经第一数模转换器34连接有第一功率放大器35，第一功率放大器35连接有音箱36；麦克风31、音箱36嵌设在头部12的外壁。
麦克风31采集病人的语音经低通滤波器32滤波后发送给第二微处理器33，第二微处理器33经第一数模转换器34转换成模拟信号发送给第一功率放大器 35，通过音箱36反复播送其语音。
所述麦克风31设置有防水罩311。
防水罩311可以防止麦克风31被雨淋损坏。
所述躯干11的两侧固定设置有搀扶装置2，所述搀扶装置2包括丝杠螺母机构21，丝杠螺母机构21的丝杠211和光杠212竖向设置在躯干12的侧面，丝杠螺母机构21的螺母213设置在丝杠211和光杠212上，在螺母213的外侧设置有扶手环22，所述扶手环22包括前半环221和后半环222；后半环222固定设置在螺母213 上，前半环221通过铰轴223转动设置在螺母213上，所述丝杠211连接有第一电机214，第一电机214驱动螺母213升降，所述铰轴223连接有第二电机224，第二电机224驱动前半环221转动；所述第一电机214和第二电机224连接有第一控制电路。
通过上述的结构设置，机器人1通过搀扶装置2能够搀扶着病人行走。机器人1两侧均设置有搀扶装置2，适合左侧和右侧受伤的病人。
丝杠螺母机构21的丝杠211和光杠212竖向设置在躯干12的侧面，通过第一电机214驱动螺母213升降，可以驱动搀扶装置2升降，以达到适合不同身高的病人手臂搀扶位置。第一控制电路控制第一电机214转动。
第二电机224驱动前半环221转动；与后半环222相配合，形成一个闭合的或者打开的扶手环22，方便病人将手放入扶手环22。第一控制电路控制第二电机 224转动。
所述前半环221和后半环222的内壁均设置有橡胶垫225。
为了增加病人手臂的舒适感，前半环221和后半环222的内壁均设置有橡胶垫225。
所述橡胶垫225由至少两层橡胶层可拆卸叠装而成。
通过上述的结构设置，可以采用不同层数的橡胶层形成橡胶垫225，以达到调节扶手环22内孔大小的要求，适应不同粗细的手臂，增加舒适感。
所述第一控制电路包括第一微处理器，第一微处理器连接所述升降电机214 和开合电机224，第一微处理器连接有遥控接收电路，还包括遥控板23，遥控板23内设置有遥控发送电路，遥控发送电路与遥控接收电路无线连接。
第一微处理器经第一电机驱动模块连接所述升降电机214；第一微处理器经第二电机驱动模块连接所述和开合电机224；第一微处理器经第三电机驱动模块连接转向电机134；第一微处理器经第四电机驱动模块连接驱动电机135；上述的电机驱动模块均采用L298N电机驱动模块。
通过遥控板23给第一微处理器发送指令，可以控制升降电机214和开合电机224转动，从而控制扶手环22的升降和开合。
躯干12上也设置有与遥控板23相应的按键。
所述行走机构13设有电源配重箱131，电源配重箱131固定设置在躯干11 的底部，电源配重箱131的底部设置有前轮132和后轮133，前轮132连接有转向电机134，后轮133连接有驱动电机135，转向电机134和驱动电机135与第一微处理器连接。
电源配重箱131内设置有电源和配重，电源为机器人1供电，配重防止机器人1翻倒，增加稳定性。
第一微处理器控制转向电机134转动，转向电机134控制前轮132转向，第一微处理器控制驱动电机135转动，驱动电机135控制后轮133转动，控制机器人1行走，类似于三轮车。
所述躯干11的前面还铰接有可以翻折的坐板111。
病人行走累了之后，将坐板111翻下来，病人可以坐在坐板111，由机器人1 载着行走。不坐时，可以将坐板111往上翻折起来。
坐板111的铰轴套有卷簧，通过卷簧往上翻折，坐板111的下方设置有挡块，坐板111翻成水平时通过挡块挡住防止继续翻转。
所述躯干11的后面还铰接有遮雨板112。
当下雨时，可以将遮雨板112翻起来，遮住机器人1和病人。
所述遮雨板112呈“L”形，其水平端能够向上翻转遮住机器人1，其水平端为伸缩板。
遮雨板112设置有锁止机构，将遮雨板112翻起来时能够锁住。
上述结构制造简单，伸缩板可以用手拉动伸缩，不用时，将其收拢，用时将其拉长，方便使用。
一种带服务功能的康复机器人的控制方法，其关键在于：包括如下步骤：
步骤A：第三微处理器42经摄像头41获取人脸图片；
步骤B：第三微处理器42对人脸图片进行二值化处理；
步骤C：第三微处理器42判断二值化处理后的人脸图片是否具有与口罩外形相适配的特征；如果有，进入步骤D；如果没有，进入步骤E；
步骤D：第三微处理器42判断人脸图片是否有鼻孔特征？如果没有，返回步骤A；如果有，通过扬声器43发出请正确配戴口罩并遮住鼻孔的提示音；返回步骤A；
步骤E：第三微处理器42通过扬声器43发出请购买口罩并配戴口罩的提示音；返回步骤A。
通过上述的方法设置，机器人能够自动识别未配戴口罩或未正确配戴口罩的人员，发出提醒信息，进行社区卫生服务。
如图12-图13所示，一种包含所述辅助康复机器人的康复***，其关键在于：所述辅助康复机器人设置于旋转康复装置5中，所述旋转康复装置5包括支架51，支架51上转动安装有滚筒52，支架51上还安装有驱动机构53，驱动机构53驱动滚筒52旋转，所述滚筒52的外壁设置有隔离门521；
所述滚筒52内设置有压力传感器522和氧浓度传感器523，压力传感器522连接有压力调节装置524，氧浓度传感器523连接有氧气调节装置525；所述滚筒52 的外壁设置有出气孔526。
通过上述结构设置，病人由隔离门521进入滚筒52中，驱动机构53驱动滚筒 52正向旋转，辅助康复机器人搀扶着病人反向行走，压力调节装置524与压力传感器522相连获取滚筒52的气压，压力调节装置524设置有抽气管抽取外界的大气进入滚筒52内，抽气管的外端伸出滚筒52，滚筒52内的气体由出气孔526排出，其中压力调节装置524的抽气量大于出气孔526的排气量，使滚筒52内保持适当的正压，氧气调节装置525通过氧浓度传感器523获取滚筒52内的氧气含量，向滚筒52内输入氧气，使滚筒52内的氧气含量保持适当的氧气值。
能够使病人在较高的气压、较高的氧气浓度下进行恢复训练。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带服务功能的康复机器人，包括机器人(1)，机器人(1)设置有躯干(11)，躯干(11)的顶部设置有头部(12)，躯干(11)的底部设置有行走机构(13)，其特征在于，所述躯干(11)的两侧固定设置有搀扶装置(2)，所述头部(12)设置有服务功能装置(4)，所述服务功能装置(4)设置有至少一个摄像头(41)、第三微处理器(42)、扬声器(43)，第三微处理器(42)与摄像头(41)、扬声器(23)相连接；摄像头(41)用于抓拍人脸图像发送给第三微处理器(42)，第三微处理器(42)对人脸图像进行识别，当发现人脸图像未配戴口罩或未正确配戴口罩时，第三微处理器(42)通过扬声器(43)发出提示信息。
2.根据权利要求1所述的带服务功能的康复机器人，其特征在于：所述头部(12)设置有透明的壳体(121)，所述摄像头(41)、第三微处理器(42)、设置于壳体(121)中，扬声器(43)嵌设在壳体(121)的外壁。
3.根据权利要求1所述的带服务功能的康复机器人，其特征在于：所述头部(12)设置有语音辅助装置(3)，语音辅助装置(3)采集病人的语音并重复病人的语音；所述语音辅助装置(3)包括麦克风(31)，麦克风(31)经低通滤波器(32)连接第二微处理器(33)；第二微处理器(33)经第一数模转换器(34)连接有第一功率放大器(35)，第一功率放大器(35)连接有音箱(36)；麦克风(31)、音箱(36)嵌设在头部(12)的外壁。
4.根据权利要求1所述的带服务功能的康复机器人，其特征在于：所述搀扶装置(2)包括丝杠螺母机构(21)，丝杠螺母机构(21)的丝杠(211)和光杠(212)竖向设置在躯干(12)的侧面，丝杠螺母机构(21)的螺母(213)设置在丝杠(211)和光杠(212)上，在螺母(213)的外侧设置有扶手环(22)，所述扶手环(22)包括前半环(221)和后半环(222)；后半环(222)固定设置在螺母(213)上，前半环(221)通过铰轴(223)转动设置在螺母(213)上，所述丝杠(211)连接有第一电机(214)，第一电机(214)驱动螺母(213)升降，所述铰轴(223)连接有第二电机(224)，第二电机(224)驱动前半环(221)转动；所述第一电机(214)和第二电机连接有第一控制电路。
5.根据权利要求1所述的带服务功能的康复机器人，其特征在于：所述前半环(221)和后半环(222)的内壁均设置有橡胶垫(225)。
6.根据权利要求1所述的带服务功能的康复机器人，其特征在于：所述第一控制电路包括第一微处理器，第一微处理器连接所述升降电机(214)和开合电机(224)，第一微处理器连接有遥控接收电路，还包括遥控板(23)，遥控板(23)内设置有遥控发送电路，遥控发送电路与遥控接收电路无线连接。
7.根据权利要求6所述的带服务功能的康复机器人，其特征在于：所述行走机构(13)设有电源配重箱(131)，电源配重箱(131)固定设置在躯干(11)的底部，电源配重箱(131)的底部设置有前轮(132)和后轮(133)，前轮(132)连接有转向电机(134)，后轮(133)连接有驱动电机(135)，转向电机(134)和驱动电机(135)与第一微处理器连接。
8.根据权利要求1所述的带服务功能的康复机器人，其特征在于：所述躯干(11)的前面还铰接有可以翻折的坐板(111)。
9.根据权利要求1所述带服务功能的康复机器人的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A：第三微处理器(42)经摄像头(41)获取人脸图片；
步骤B：第三微处理器(42)对人脸图片进行二值化处理；
步骤C：第三微处理器(42)判断二值化处理后的人脸图片是否具有与口罩外形相适配的特征；如果有，进入步骤D；如果没有，进入步骤E；
步骤D：第三微处理器(42)判断人脸图片是否有鼻孔特征？如果没有，返回步骤A；如果有，通过扬声器(43)发出请正确配戴口罩并遮住鼻孔的提示音；返回步骤A；
步骤E：第三微处理器(42)通过扬声器(43)发出请购买口罩并配戴口罩的提示音；返回步骤A。
10.一种包含如权利要求1所述康复机器人的康复***，其特征在于：所述辅助康复机器人设置于旋转康复装置(5)中，所述旋转康复装置(5)包括支架(51)，支架(51)上转动安装有滚筒(52)，支架(51)上还安装有驱动机构(53)，驱动机构(53)驱动滚筒(52)旋转，所述滚筒(52)的外壁设置有隔离门(521)；
所述滚筒(52)内设置有压力传感器(522)和氧浓度传感器(523)，压力传感器(522)连接有压力调节装置(524)，氧浓度传感器(523)连接有氧气调节装置(525)；所述滚筒(52)的外壁设置有出气孔(526)。
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