[發明專利]一種醫院病房夜班巡視機器人控制系統

在審

• 申請號: 202010578865.1
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111766807A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 崔欣;高明;金長新
• 申請（專利權）人: 濟南浪潮高新科技投資發展有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

本發明公開一種醫院病房夜班巡視機器人控制系統，其特征在于：包括FPGA芯片、在FPGA芯片內部實現的主邏輯調度模塊、運動接口模塊、傳感接口模塊、總線調度模塊、4G網絡模塊和擴展異構接口模塊，主邏輯調度模塊、運動該接口模塊、傳感接口模塊、總線調度模塊、4G網絡模塊和擴展異構接口模塊以并行接口掛接在片內并行總線上，并行總線對數據進行交互管理，運動接口模塊接收總線控制指令與數據并通過串口控制各運動單元運動，傳感接口模塊通過并行接口與USB芯片通信，用于接收各傳感器檢測的數據，主邏輯調度模塊通過狀態機控制其他各模塊工作。本發明基于FPGA及FPGA片內總線解決現有機器人控制系統結構復雜、處理及通信速度慢的缺陷。

技術領域

本發明涉及機器人與嵌入式系統領域，具體地說，是一種醫院病房夜班巡視機器人控制系統，本系統基于FPGA及FPGA片內總線實現。

背景技術

隨著人們的生活水平不斷提高和社會醫療水平的不斷提高，醫院數量、規模都在不斷擴大，病房醫生護士需要照料的病人也越來越多，而目前醫院醫生護士的數量有限，工作量越來越大，尤其是夜班期間醫生護士數量較少，需要承擔的查房處理工作較繁重，工作時間較長需要適度休息，且精神體力相比白天下降，有時難以兼顧所有病房的查房巡視工作。

機器人技術是隨著現代信息、機械、數學等技術不斷發展而發展迅速的重要技術，以AI人工智能為核心，配合現代信息處理、通信、機械等技術，可以應用在自動駕駛等領域。傳統機器人均采用arm架構及ROS等復雜框架類軟件系統進行控制，結構復雜，效率較低，延遲較高，價格昂貴，處理及通信速度較慢，在病房巡視環境下長時間工作容易出現運行不穩定的問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種醫院病房夜班巡視機器人控制系統，基于FPGA及FPGA片內總線解決現有機器人控制系統結構復雜、處理及通信速度慢的缺陷。

為了解決所述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種醫院病房夜班巡視機器人控制系統，包括FPGA芯片、在FPGA芯片內部實現的主邏輯調度模塊、運動接口模塊、傳感接口模塊、總線調度模塊、4G網絡模塊和擴展異構接口模塊，主邏輯調度模塊、運動該接口模塊、傳感接口模塊、總線調度模塊、4G網絡模塊和擴展異構接口模塊以并行接口掛接在片內并行總線上，并行總線對數據進行交互管理，運動接口模塊接收總線控制指令與數據并通過串口控制各運動單元運動，傳感接口模塊通過并行接口與USB芯片通信，用于接收各傳感器檢測的數據，主邏輯調度模塊通過狀態機控制其他各模塊工作。

進一步的，片內并行總線、主邏輯調度模塊、運動接口模塊、傳感接口模塊、總線調度模塊、4G網絡模塊和擴展異構接口模塊由Verilog硬件描述語言在FPGA內部設計實現。

進一步的，傳感接口模塊通過并行接口接收傳感器數據的同時，根據數據類型設計硬件邏輯移位寄存器按行緩存數據，提取雷達障礙物、可通過道路信息，供主邏輯調度模塊判斷運動及障礙物情況，提取圖像類信息并進行特征提取與目標識別，然后將提取與識別結果發送至總線，供主邏輯調度模塊識別簡單病情與病人狀態。

進一步的，4G網絡模塊通過串口與片外4G模塊相連，通過G4網絡模塊和片外4G模塊將主邏輯調度模塊產生的數據發送至護士站、值班一線醫生或二線醫生終端設備。

進一步的，擴展異構接口包括GPIO并行接口、讀RAM、寫RAM，進行復雜目標識別時，傳感接口模塊將傳感數據通過擴展異構接口模塊發送至其他異構處理系統進行處理，并接收反饋結果。

進一步的，總線調度模塊通過片內接收FIFO接收其他各模塊消息，并將消息通過接收到的各模塊選擇接收ID，通過發送FIFO發送至相應同意接收的各模塊，同時總線調度模塊不斷向各模塊發送總線診斷消息，各模塊接收到后根據自身運行情況反饋運行狀態信息，總線調度模塊接收到后根據模塊運行狀態選擇對總線通信進行調整或者切斷通信。