基于物联网的智能医护系统

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基于物联网的智能医护系统2020年的新型冠状肺炎病毒爆发给全国乃至全世界都造成了极大的影响，医院作为疫情防控第一线，承担着极大的责任与风险，尤其是医院内的医护人员，长期处于高负荷工作状态，不论是其生理还是心理都承担着巨大的压力。于此同时，医院内由于医患接触而导致医护人员死亡的案例屡见不鲜，因此，在未来一种能够减少医患接触、减轻医护工作强度的医疗辅助机器人必不可少。

目录

二、设计目标

本文主要设计与研制了一种模块化设计的自定位医护机器人系统。该系统通过LABVIEW编写的上位机实现对病房环境数据的监测以及响应病人的呼叫等功能。该机器人能够通过上位机的指令自主运动并准确无误的到达指定位置，代替医生护士进行查房送药。该系统还结合了摄像头、OPENMV等实现了扫描健康码、无接触测体温、采集来访人员信息的辅助医护功能，极大减轻医护人员的负担，减少因与病患接触而导致的病毒感染。

三、应用前景及应用价值

对于中国医护人员的人手不够，长期作业的现状，无论是现在还是未来，都存在较大的缺口。该系统与机器人可以有效减轻社会医护人手不足的压力，在一定程度上可以代替人力来弥补市场上的不足。

医疗机器人是全球机器人和医疗器械领域的新兴发展方向，是各国竞争投入和角逐的重要科技制高点。医疗机器人有着明显的高技术、高门槛、高附加值特征，对医疗手术、康复医学、健康管理、医院服务等方面都有革命性影响。

目前，医疗机器人在我国医疗领域的普及率处于较低水平。在政策利好、老龄化加剧、消费群体增加和产业化发展提速等综合因素影响下，中国医疗机器人市场将高速发展。

医疗机器人具有减少误差、更具安全性、实现全面护理以及起到降低人力资源的作用，而且机器程序可以设定，耐心、细心以及生理疲惫等方面相比传统医护人员来说具备很大优势

运用智能化管理，无论是医护人员，患者，还是来访者，都能在一定程度上得到较好的体验。该设计的机器人采用了上下位机及模块化的设计，上位机为工作人员的电脑，可以实现远程监控功能，并可控制机器人完成相应任务；下位机分为辅助防疫模块、病房监控模块和运动控制三大功能模块，各模块均以STM32单片机作为核心，结合各传感器、控制电机、数字舵机等，可实现病人信息实时采集、病房信息实时采集、远程呼叫、机器人快速移动、准确配送、上下位机无线通信的功能。结合摄像头、OPENMV红外测温，心跳传感器等功能的辅助抗疫功能，可以极大减轻医护人员的负担，减少因与病患接触而导致的病毒感染。

从应用角度来讲，我国医疗机器人的应用需求在不断增加，主要的康复机器人已被广泛应用。而且，在手术机器人、康复机器人的基础上，进一步研发了物流、配药、采血、胶囊等多种类型的辅助机器人和服务机器人。

未来50年内，医疗机器人的市场规模会比汽车机器人更大。

四、技术方案

本文设计的医护机器人实现以下功能：

（1）机器人能够通过LABVIEW编写的上位机系统实现对病房环境数据的监测以及响应病人的呼叫等功能。

（2）该机器人能够通过电机以及避障模块自主运动并准确无误的到达指定位置，并且能够通过加装的升降台以及舵机代替医生护士进行查房送药。

（3）结合摄像头、OPENMV等模块实现扫描健康码、无接触测体温、采集来访人员信息的辅助医护功能，减轻医护人员的负担，减少因与病患接触而导致的病毒感染。

整个系统由上位机系统、辅助医护模块、病房环境监控系统和机器人控制系统四部分组成。其中，上位机系统能够对各个模块进行访问和监控，用户可以在上位机上查询各个模块传回的信息，并根据自身及病人需求对下位机发送控制命令使其完成任务。辅助医护模块可通过红外测温传感器完成温度的测量，通过OPENMV扫描健康码获取居民身份信息和身体健康信息，通过USB摄像头获得受检人员的相貌截图。病房监控系统可将采集病房的环境数据发送至上位机，并且病人可通过呼叫模块远程向医护人员求助。机器人控制系统可根据上位机发送的控制指令及避障传感器的信息控制舵机、升降台和电机等完成测温、送餐、送药等功能。此外，各模块均设有无线传输功能，可与上位机独立通信，病房温度信息、病人体温、图像等信息均可通过无线传输至上位机监控界面，以便医护人员查询相关信息。

五、关键技术

nRF24L01无线传输

nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz～2.5GHzISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式，工作在100mw时电流为160mA，在数据传输方面实现相对WiFi距离更远，但传输数据量不如WiFi（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。

本设计选择它作为网络之间的连线，因为其有着性能好功耗低稳定性强并且成本低的特性。可以以上位机作为主要端口，形成一对多或者多对多的网络通讯。