[發明專利]人員轉運車的智能輔助控制系統

有效

• 申請號: 201910522104.1
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110101511B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 邢關生;朱光耀
• 申請（專利權）人: 青島安捷醫療科技有限公司;青島科技大學
• 主分類號: A61G1/02
• 分類號: A61G1/02;A61G1/04
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

1.一種人員轉運車的智能輔助控制系統，包括控制器以及由其控制的轉運系統，該轉運系統用于控制床板的伸出、收回和升降，以及驅動卷布的移動，實現將病人在轉運車與病床或手術臺之間的轉運；通過人機交互裝置向控制器輸入接人或送人的指令，完成床板移動和卷布的動作；該床板的伸出和收回由板限位檢測裝置通過該控制器定位控制；床板的升降由定高對接檢測裝置通過該控制器定位控制；以及由控制器控制的行走助力系統，用于控制轉運車的助力輪的升降和行走；人機交互裝置并配備有電源部分供給整個控制系統的電源，其特征在于，所述的定高對接檢測裝置通過安裝在不同高度的兩個漫反射光電開關來實現，由于轉運車板面最終要略高于目標床面，則將兩個漫反射光電開關在垂直方向上安裝于轉運車床板之下，高度控制方法為：

當轉運車床面的初始高度低于目標床面時為A狀態，操作人員按下上升按鍵來啟動定高過程，若兩個光電開關均斷開，則處于A狀態，控制器測得轉運車板低于目標床面，此時控制器將控制升降立柱抬升；

當兩個光電開關均接通時為B狀態，控制器感知到轉運車床面接近但未達到目標高度，控制升降立柱繼續抬升，直至進入C狀態；

上層光電開關斷開且下層光電開關接通時為C狀態，當進入床板的升降立柱轉為下降，當再次進入B狀態時，升降立柱停止，定高過程結束。

2.根據權利要求1所述的人員轉運車的智能輔助控制系統，其特征在于，還包括RGB-D視覺處理系統，包括：RGB-D相機、微型主機、RFID讀卡器和無源RFID標簽，通過設置RFID讀卡器和無源RFID標簽來完成轉運車和特定操作人員之間的綁定，RFID讀卡器和RGB-D相機的輸出端分別與微型主機的輸入接口連接，微型主機與所述的控制器之間建立通信連接；轉運車在兩地點間行進時有兩種運行模式，一種是操作人員手動推行的普通模式，另一種是操作人員引導的跟隨模式；在轉運車使用前，微型主機通過RFID讀卡器讀取操作人員隨身攜帶的無源RFID標簽，與微型主機內儲存的數據匹配后，并通過RGB-D攝像機取得操作人員的外觀特征，完成一對一綁定；微型主機通過識別操作人員的手勢來判斷運行模式，伸掌表示進入跟蹤模式，握拳表示進入普通模式；

進入跟蹤模式后，操作人員在前方引路，微型主機通過RGB-D相機采集被綁定的操作人員的彩色圖像和深度圖像，通過預先標定的彩色相機和深度相機內參數和外參數確定彩色圖像和深度圖像之間的像素對應關系，利用相機驅動軟件直接獲得操作人員的骨骼-關節數據，并將相機視野中的其他人員去除；根據操作人員關節數據計算其軀干平面中心在攝像機坐標系中的位置和軀干平面的法線方向，進而根據由差速驅動移動機器人運動學方程和目標的點運動方程所建立的系統狀態方程、由相機模型所建立的觀測方程，采用容積卡爾曼濾波算法估計被跟蹤目標點在深度攝像機坐標系下的位置和速度；以被跟蹤目標點到深度圖像平面的投影點在該平面中線上、被跟蹤目標點到圖像平面距離為60cm為期望值，采用具有滾動優化特征的預測控制算法規劃轉運車兩個助力輪的轉速，進而引導轉運車完成對操作員的跟隨；預測控制算法的目標函數中包含了被跟蹤目標點與深度圖像平面之間的相對位置與期望相對位置之間的偏差、相機運動方向和被跟蹤目標點運動方向間的偏差以及考慮避障任務的勢能函數；其中勢能函數作為目標函數中的罰函數，函數定義考慮了轉運車車身尺寸，車距離障礙物越近則該函數值越大；通過尋找目標函數最小值，即令車體盡可能遠離障礙物而且令被跟蹤目標點盡可能趨近期望目標點，來計算出最佳的期望運動軌跡，同時滿足設定的轉運車前進速度和轉向速度的限幅；微型主機通過串口將助力輪的期望轉速發送給控制器，由控制器完成助力輪的運動控制；若有運行空間過于狹窄或操作人員做出握拳手勢時，轉運車退出跟隨模式，由操作人員通過按鍵抬起助力輪并手動推行。

3.根據權利要求1所述的人員轉運車的智能輔助控制系統，其特征在于，

所述的板限位檢測裝置由安裝在床板下面的一對伸出定位傳感器和一對收回定位傳感器組成，分別檢測床板的伸出和收回的兩個位置，并將信號傳送到所述的控制器，后者控制出板電機的運轉或停止；一對伸出定位傳感器分別安裝在床架伸出床板一側的靠近床頭和床尾的位置，一對收回定位傳感器分別安裝在床架的另一側。