基於藍牙定位的導診機器人自主導航系統及方法與流程
2023-06-06 17:45:26
本發明涉及通信技術領域，特別是一種基於藍牙定位的導診機器人自主導航系統及對應的方法。
背景技術：
目前醫療資源在國內是非常緊缺的資源，尤其是在城市，大型醫院、三甲醫院一直是人滿為患，其中這些擁擠的人群又較為集中的分部在門診區。由於現在醫院普遍規模都較大，且有很多醫院是隨著患者的增加一直擴建，所以整體規劃布局不是很合理。
綜上，問診、掛號、問路等問題也集中在門診區的人群中。醫院普遍都工作人員配備不足，所以針對問診、問路等這些簡單但工作量又大的重複性問題都相當比較困擾。
目前普遍的做法是配備少量的工作人員進行服務，一來工作人員忙不過來，二來容易造成患者就診率低下。另外一種做法是比較常見的在醫院張貼大量的文字及圖標，將常見問題主動展出出來，但由於文化水平、經驗、理解能力等差異，此種做法只能解決一小部分問題。也有部分醫院開始使用智能導航設備為患者提供服務，如利用行動裝置wifi定位導航、為每位患者發放硬體導航設備結束時再回收等。
現有技術主要有以下缺陷和不足：
1、醫院投入人力資源成本較高，且容易造成管理混亂；
2、患者就診率低下，浪費醫療資源及患者時間，甚至延誤病情；
3、wifi定位技術誤差大；
4、使用大量特定導航設備，容易造成設備管理困難，易丟失等。
技術實現要素：
本發明為解決上述問題，提供了一種基於藍牙定位的導診機器人自主導航系統及方法，能夠向患者提供在醫院裡的自助導診、自主導航功能。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
一種基於藍牙定位的導診機器人自主導航系統，其包括伺服器、導診機器人、藍牙信號發射裝置，其中，所述導診機器人進一步包括：
問診模塊，其根據患者信息進行確定待就診的診室信息；
路線制定模塊，其根據所述診室信息進行制定導診機器人的行走路線；
行走機構，其在伺服驅動電機的驅動下根據所述行走路線將患者引導至所述診室信息對應的位置；
紅外避障模塊，其根據紅外傳感器檢測到的紅外信號進行判斷所述行走路線上的障礙物，並向所述行走機構發出控制信號對所述障礙物進行避讓；
藍牙定位模塊，其自動搜索並接收所述藍牙信號發射裝置的藍牙信號；
導診機器人根據所述藍牙信號從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息，並根據所述位置信息計算導診機器人的實時位置信息，根據該實時位置信息和待就診的診室信息向患者提供導航提示信息。
優選的，所述問診模塊進一步包括：
人臉識別單元，用於對患者進行人臉識別，並根據人臉識別結果進行分析得到患者信息；
掛號單元，用於根據所述人臉識別單元分析得到的患者信息或者患者輸入的掛號信息得到待就診的診室信息。
優選的，所述路線制定模塊進一步包括：
導航地圖單元，其根據醫院內各個診室的位置進行預先設置導航路線，並利用所述導航路線生成導航地圖；
路線選擇單元，其根據待就診的診室信息，從所述預先設置的導航路線中進行選擇對應的導航路線，得到所述導診機器人的行走路線。
優選的，所述紅外避障模塊進一步包括：
紅外傳感器，用於檢測障礙物，並發出紅外信號；
避障計算器，其根據所述紅外信號進行計算所述障礙物的位置和尺寸；
避障控制器，其根據所述障礙物的位置和尺寸向所述行走機構發出控制信號，所述行走機構根據該控制信號進行橫向繞行所述障礙物，並在繞過所述障礙物後返回原來的行走路線。
優選的，所述藍牙定位模塊進一步包括：
藍牙檢測單元，用於搜索和接收所述藍牙信號發射裝置發出的藍牙信號；
藍牙配對單元，根據所述藍牙信號進行獲取所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息；
定位單元，根據所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息，並根據該位置信息得到導診機器人的實時位置信息。
優選的，所述定位單元根據所述藍牙發射裝置的位置信息得到導診機器人的實時位置信息，還進一步根據所述藍牙發射裝置發射的藍牙信號的強度，利用信號衰減模型進行計算導診機器人與所述藍牙發射裝置發射之間的距離信息，最後再根據所述藍牙發射裝置的位置信息和所述距離信息進行計算得到導診機器人的實時位置信息。
相應的，本發明還提供一種基於藍牙定位的導診機器人自主導航方法，其包括以下步驟：
10).根據患者信息進行確定待就診的診室信息；
20).根據所述診室信息進行制定導診機器人的行走路線；
30).在伺服驅動電機的驅動下根據所述行走路線將患者引導至所述診室信息對應的位置；
40).根據紅外傳感器檢測到的紅外信號進行判斷所述行走路線上的障礙物，並嚮導診機器人發出控制信號對所述障礙物進行避讓；
50).導診機器人自動搜索並接收藍牙信號發射裝置的藍牙信號，根據所述藍牙信號從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息，並根據所述位置信息計算導診機器人的實時位置信息，根據該實時位置信息和待就診的診室信息向患者提供導航提示信息。
優選的，所述的步驟10)進一步包括：
11).對患者進行人臉識別，並根據人臉識別結果進行分析得到患者信息；
12).根據所述人臉識別單元分析得到的患者信息或者患者輸入的掛號信息得到待就診的診室信息。
優選的，所述的步驟20)進一步包括：
21).根據醫院內各個診室的位置進行預先設置導航路線，並利用所述導航路線生成導航地圖；
22).根據待就診的診室信息，從所述預先設置的導航路線中進行選擇對應的導航路線，得到所述導診機器人的行走路線。
優選的，所述的步驟50)中：
51).搜索和接收藍牙信號發射裝置發出的藍牙信號；
52).根據所述藍牙信號進行獲取所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息；
53).根據所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息；
54).根據所述藍牙發射裝置發射的藍牙信號的強度，利用信號衰減模型進行計算導診機器人與所述藍牙發射裝置發射之間的距離信息；
55).根據所述藍牙發射裝置的位置信息和所述距離信息進行計算得到導診機器人的實時位置信息。
本發明的有益效果是：
1、相對於使用行動裝置與wifi定位的室內定位方法，本發明的藍牙定位更加精確，可以到米級，wifi定位的誤差通常在3-15米之間；
2、本發明只需對各個藍牙信號發射裝置進行定位，無需採集大量的位置數據來構建位置信息資料庫；
2、相對於使用特製導航設備的方法，本發明省去了管理大量設備的工作，降低了硬體成本，並且提高了工作效率。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1為本發明一種基於藍牙定位的導診機器人自主導航系統的框架結構示意圖；
圖2為本發明一種基於藍牙定位的導診機器人的框架結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚、明白，以下結合附圖及實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
如圖1和圖2所示，本發明的一種基於藍牙定位的導診機器人自主導航系統，其包括伺服器、導診機器人、藍牙信號發射裝置，其中，所述導診機器人進一步包括：
問診模塊，其根據患者信息進行確定待就診的診室信息；
路線制定模塊，其根據所述診室信息進行制定導診機器人的行走路線；
行走機構，其在伺服驅動電機的驅動下根據所述行走路線將患者引導至所述診室信息對應的位置；
紅外避障模塊，其根據紅外傳感器檢測到的紅外信號進行判斷所述行走路線上的障礙物，並向所述行走機構發出控制信號對所述障礙物進行避讓；
藍牙定位模塊，其自動搜索並接收所述藍牙信號發射裝置的藍牙信號；
導診機器人根據所述藍牙信號從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息，並根據所述位置信息計算導診機器人的實時位置信息，根據該實時位置信息和待就診的診室信息向患者提供導航提示信息。
本實施例中，導診機器人還進一步具有顯示屏、話筒、揚聲器等用戶交互模塊。導診機器人向患者提供導航提示信息，是通過揚聲器向患者播放提示語音，例如，在行走過程中，若檢測到障礙物，則提醒用戶進行避開障礙物；若行走路線上遇到拐彎，則提醒用戶進行左拐或者右拐；若到達待就診的門診信息的位置，則提醒用戶到達目的地。
所述問診模塊進一步包括：
人臉識別單元，用於對患者進行人臉識別，並根據人臉識別結果進行分析得到患者信息；
掛號單元，用於根據所述人臉識別單元分析得到的患者信息或者患者輸入的掛號信息得到待就診的診室信息。
其中，患者還可通過顯示屏或者話筒進行文字輸入或者語音輸入患者信息或者掛號信息。
所述路線制定模塊進一步包括：
導航地圖單元，其根據醫院內各個診室的位置進行預先設置導航路線，並利用所述導航路線生成導航地圖；
路線選擇單元，其根據待就診的診室信息，從所述預先設置的導航路線中進行選擇對應的導航路線，得到所述導診機器人的行走路線。
所述紅外避障模塊進一步包括：
紅外傳感器，用於檢測障礙物，並發出紅外信號；
避障計算器，其根據所述紅外信號進行計算所述障礙物的位置和尺寸；
避障控制器，其根據所述障礙物的位置和尺寸向所述行走機構發出控制信號，所述行走機構根據該控制信號進行橫向繞行所述障礙物，並在繞過所述障礙物後返回原來的行走路線。
所述藍牙定位模塊進一步包括：
藍牙檢測單元，用於搜索和接收所述藍牙信號發射裝置發出的藍牙信號；
藍牙配對單元，根據所述藍牙信號進行獲取所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息；
定位單元，根據所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息，並根據該位置信息得到導診機器人的實時位置信息。本實施例中，所述定位單元根據所述藍牙發射裝置的位置信息得到導診機器人的實時位置信息，還進一步根據所述藍牙發射裝置發射的藍牙信號的強度，利用信號衰減模型進行計算導診機器人與所述藍牙發射裝置發射之間的距離信息，最後再根據所述藍牙發射裝置的位置信息和所述距離信息進行計算得到導診機器人的實時位置信息。
本實施例中，所述藍牙信號發射裝置布置在醫院內部的各個角落，優選的設置在拐彎處或者各個路口處，並預先在伺服器錄入各個藍牙信號發射裝置的安裝位置及對應的藍牙標識信息或者MAC地址，使得每個藍牙信號發射裝置都有唯一對應的位置信息。
相應的，本發明還提供一種基於藍牙定位的導診機器人自主導航方法，其包括以下步驟：
10).根據患者信息進行確定待就診的診室信息；
20).根據所述診室信息進行制定導診機器人的行走路線；
30).在伺服驅動電機的驅動下根據所述行走路線將患者引導至所述診室信息對應的位置；
40).根據紅外傳感器檢測到的紅外信號進行判斷所述行走路線上的障礙物，並嚮導診機器人發出控制信號對所述障礙物進行避讓；
50).導診機器人自動搜索並接收藍牙信號發射裝置的藍牙信號，根據所述藍牙信號從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息，並根據所述位置信息計算導診機器人的實時位置信息，根據該實時位置信息和待就診的診室信息向患者提供導航提示信息。
所述的步驟10)進一步包括：
11).對患者進行人臉識別，並根據人臉識別結果進行分析得到患者信息；
12).根據所述人臉識別單元分析得到的患者信息或者患者輸入的掛號信息得到待就診的診室信息。
所述的步驟20)進一步包括：
21).根據醫院內各個診室的位置進行預先設置導航路線，並利用所述導航路線生成導航地圖；
22).根據待就診的診室信息，從所述預先設置的導航路線中進行選擇對應的導航路線，得到所述導診機器人的行走路線。
所述的步驟50)中：
51).搜索和接收藍牙信號發射裝置發出的藍牙信號；
52).根據所述藍牙信號進行獲取所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息；
53).根據所述藍牙信號發射裝置的MAC地址信息或藍牙標識信息從伺服器獲取對應的藍牙信號發射裝置的位置信息；
54).根據所述藍牙發射裝置發射的藍牙信號的強度，利用信號衰減模型進行計算導診機器人與所述藍牙發射裝置發射之間的距離信息；
55).根據所述藍牙發射裝置的位置信息和所述距離信息進行計算得到導診機器人的實時位置信息。
需要說明的是，本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對於方法實施例而言，由於其與系統實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處參見系統實施例的部分說明即可。
本發明的導診機器人的自主導航系統的使用過程大致如下：
1、患者進入醫院後，首先藉助導診機器人進行問診、掛號等操作；
2、確定病情並完成掛號後，患者可選擇是否需要導診機器人進行導航；
3、當患者選擇了導航服務後，導診機器人啟動導航功能，開始導航服務；
4、機器人利用自帶的藍牙模塊與醫院內布置的藍牙信號發射裝置進行信號連接，確定位置信息及路線；
5、伺服驅動電機驅動行走機構使導診機器人開始運動，紅外感應器使機器人避免撞到行人或建築物；
6、在導航過程中，屏幕會始終提示導航地圖，揚聲器會播放導航提示信息，對於一些不方便操作的患者，例如手部受傷不方便操作觸控螢幕、腿疾乘坐輪椅不方便操作患者、文化水平或視力問題不方便手動操作的患者，也可以在導航過程中通過話筒對機器人發送指令；
7、導航結束，患者抵達目的診室後，導診機器人則自行返回預先設置的原點位置繼續為下一位患者服務。
並且，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。另外，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
上述說明示出並描述了本發明的優選實施例，應當理解本發明並非局限於本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用於各種其他組合、修改和環境，並能夠在本文發明構想範圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和範圍，則都應在本發明所附權利要求的保護範圍內。