[發明專利]一種集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統

在審

• 申請號: 202011155359.8
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112284383A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 丁皓;劉浩宇;莊逸;闞孟菲;夏冬陽;丁思吉
• 申請（專利權）人: 上海健康醫學院;上海理工大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G05D1/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，包括主控系統及與主控系統分別連接的多個護理床移動系統，所述主控系統包括路徑規劃與避障子系統，各護理床移動系統包括多個可移動護理床，每個可移動護理床設有用以采集可移動護理床的位置信息、環境信息的傳感器組件，所述主控系統進行任務調度分配與程序計算處理，所述護理床移動系統接收處理后的指令來執行任務，所述傳感器組件將采集的信息發送至所述路徑規劃與避障子系統中進行路徑規劃，所述路徑規劃與避障子系統根據實時可移動護理床的位置信息、環境信息更新路徑信息，反饋控制信號至可移動護理床系統進行避障。

2.根據權利要求1所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述傳感器組件包括：

激光雷達，用以探測可移動護理床所處周圍環境信息，并建立環境地圖；

IMU慣性測量單元，用以在可移動護理床移動過程中獲取護理床姿態變化信息；

里程計，用以獲取可移動護理床行進的位移；

攝像頭，用以捕獲可移動護理床的環境視頻信息，并實時傳輸視頻流信息至主控系統；

工控機，用以與主控系統進行通訊，接收主控系統的任務調度和路徑規劃，并接收各傳感器采集的信息，將各信息發送至主控系統。

3.根據權利要求2所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述路徑規劃與避障子系統包括用以處理傳感器組件中各傳感器設備采集的信息的數據處理模塊，以及用以將處理后的地圖進行可視化展示的地圖服務器。

4.根據權利要求3所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述路徑規劃與避障系統的工作流程包括下列步驟：

1)系統初始化；

2)接收并處理激光雷達、IMU慣性測量單元、里程計、攝像頭采集的信息，建立柵格地圖并導入地圖服務器；

3)所述地圖服務器可視化展示可移動護理床所處環境地圖信息，并將環境地圖信息發送至各護理床移動系統中；

4)各護理床移動系統感知自身在地圖服務器的位置坐標；

5)當各護理床移動系統需要完成不同的任務時，路徑規劃與避障系統將對多個可移動護理床進行路徑規劃，在按照規劃路徑行進的過程中，路徑規劃與避障系統根據各傳感器采集的實時路況信息更新路徑變化，可移動護理床根據規劃路徑，避開前方出現的障礙物，最終完成目標任務，并將信息反饋至路徑規劃與避障系統。

5.根據權利要求2所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述傳感器組件還包括用以檢測可移動護理床的被護理人員的生理參數的病患生理參數檢測模塊，所述病患生理參數檢測模塊與工控機連接。

6.根據權利要求5所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述主控系統還包括用以對實時監測的被護理人員的基本身體狀況進行預警的預警系統，所述預警系統與工控機連接。

7.根據權利要求2所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述主控系統的任務調度根據病情、醫囑、病人的意愿、路況因素，通過自研的調度算法實現，所述主控系統的路徑規劃通過改進后的A*算法實現。

8.根據權利要求2所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述護理床移動系統采用動態窗口DWA算法實現避障。

9.根據權利要求2所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述激光雷達采集的周圍環境信息包括可移動護理床位置坐標的變化和周圍障礙物的空間位置。

10.根據權利要求2所述的集中式多護理床路徑規劃和實時避障系統，其特征在于，所述IMU慣性測量單元將可移動護理床的姿態變化信息傳遞至工控機上，通過運動學模型解運算出可移動護理床在行進路徑上的角速度變化以及最終指向的方向。