一种基于协作机器人的疫苗接种系统及方法与流程

1.本发明涉及疫苗接种技术领域，具体涉及了一种基于协作机器人的疫苗接种系统及方法。


背景技术：

2.在疫苗接种方面，传统的疫苗接种流程中，至少需要有三名医护人员，由医护人员1拿取接种人员的身份证进行信息录入，接种人员前往接种台排队接种。医护人员2再次核对接种人员的信息，确认信息后取出接种人员需要接种的目标疫苗，通过扫码枪扫描目标疫苗的条码信息，将条码信息与接种人员的信息绑定并记录。最后再由医护人员3进行疫苗的接种工作。
3.在传统的疫苗接种流程中，存在的问题是，医护人员2既要对接种人员的信息进行确认、绑定、确认需要接种的目标疫苗，又要将目标疫苗递送至医护人员3处，需要完成的工序多、任务重，难免导致接种速度缓慢，从而引起接种人员拥挤，更有甚者可能出现医疗感染的情况。
4.并且医护人员长时间进行重复性且高强度的工作，会对医护人员的身体造成不可挽回的损伤，引发各种并症和职业病，一旦出现医疗事故，会对社会和本人造成严重影响。
5.随着医用协作机器人的技术水平的发展与进步，其在协作医护人员完成日常工作上也越来越贴合日常医院环境的使用需求，如今医用协作机器人已经能够面对各种复杂情况。比如在治疗方面的吸痰机器人、插管机器人；护理方面的静脉穿刺机器人、配药机器人；检查方面的咽拭子采样机器人等。
6.因此，在疫苗接种领域，引入医用协作机器人，辅助医护人员进行疫苗接种，提高疫苗接种的工作效率，降低医护人员的工作强度，是非常有必要的。


技术实现要素：

7.本发明所解决的技术问题在于提供一种基于协作机器人的疫苗接种系统及方法，能够有效地帮助医护人员完成疫苗接种工作，从而提高疫苗接种效率以及降低医护人员的工作强度。
8.本发明提供的基础方案：一种基于协作机器人的疫苗接种系统，包括控制端和机器人，所述控制端包括身份获取模块、影像分析模块、行动策略模块以及身份绑定模块；
9.身份获取模块，用于获取接种人员的身份信息，并查询接种人员的接种历史，确定目标疫苗；
10.行动策略模块，用于向机器人发送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制机器人移动至目标疫苗的存放区域，抓取目标疫苗；
11.身份绑定模块，用于获取目标疫苗的条码信息与接种人员的身份信息绑定；
12.所述行动策略模块还用于，向机器人发送第二控制指令，所述第二控制指令用于控制机器人将目标疫苗递送至医护人员所在的接种区域；
13.所述行动策略模块还用于接收医护人员发出的抽取完成信号，并在接收到抽取完成信号后，向机器人发送第三控制指令，所述第三控制指令用于控制机器人将空疫苗瓶移动至回收区域。
14.本方案通过系统识别获取接种人员的身份信息，查询到接种人员的接种历史，根据接种历史确定接种人员需要接种的目标疫苗。确定之后由机器人将目标疫苗取出，并且由机器人获取目标疫苗的条码信息，与接种人员信息进行绑定，将目标疫苗递送至医护人员面前供医护人员抽取。采用本方案的技术手段，在疫苗接种时，只需要一名负责进行疫苗接种的医护人员即可。
15.相比于现有技术，仅需要一名医护人员和一台机器人，机器人完成信息获取、身份绑定、疫苗传递、药瓶回收的工作，大大节省了劳动力，使得在相同数量的医护人员的配置下，能够有更多的医护人员进行接种工作，提高了疫苗接种的效率。同时医护人员只需要完成简单的疫苗接种工作，降低了医护人员的工作强度。并且由机器人进行信息获取和绑定，机器不会因长时间进行重复、繁琐的工作而感到疲劳，从而减少了疫苗信息绑定的错误率，提高了接种的准确性。
16.进一步，所述控制端还包括影像分析模块，用于通过机器人的机器视觉获取机器人附近影像，并对影像进行识别分析；
17.影像分析模块包括瓶身分析模块，所述瓶身分析模块用于获取疫苗瓶身的影像，并检测瓶身是否正常；
18.所述身份绑定模块在检测到瓶身正常后，再将疫苗的条码信息与接种人员的身份信息绑定。
19.在机器人抓取目标疫苗时，首先对目标疫苗的瓶身进行检查，若疫苗瓶有破损或开启，疫苗将会失效，通过检查是否正常，保证不会使用到失效的疫苗。
20.进一步，所述影像分析模块还包括身高分析模块，所述身高分析模块用于识别医护人员的身高特征，确定舒适区间；
21.所述行动策略模块包括高度调整模块，所述高度调整模块用于调整第二控制指令，使将目标疫苗递送至医护人员面前时，目标疫苗的高度处于舒适区间内。
22.通过识别医护人员的身高特征，改变机器人将目标疫苗递送至医护人员面前的高度，使医护人员能够以较为舒适的姿态抽取疫苗，以机器人来适应医护人员，而非由医护人员来适应机器人，保证医护人员在长时间的工作中保证工作的舒适，即能够缓解医护人员的疲惫，又能够提高医护人员的工作效率。
23.进一步，所述身高分析模块在分析时，识别医护人员的肩膀的高度，将医护人员的肩膀高度以下10cm至30cm作为舒适区间。
24.肩膀以下10cm至30cm的位置，医护人员只需轻微抬手便能够进行抽取，无需将手抬太高，也无需弯腰，使得医护人员能够舒适地进行抽取。
25.进一步，所述控制端还包括人员记录模块，所述人员记录模块用于记录每个医护人员的识别信息，并将医护人员的识别信息与其舒适区间绑定；
26.所述高度调整模块还通过根据医护人员的识别信息，直接调用与其绑定的舒适区间。
27.医护人员的数量有多个，每个医护人员的身高都会有差异，医护人员换班，需要对
舒适区间重新进行调节，因此记录每个医护人员的识别信息，根据识别信息确定每个医护人员的舒适区间，在医护人员换班后，根据识别信息便能够确定当前班次的医护人员的舒适区间，直接调用进行更改，无需重新计算。
28.进一步，所述控制端还包括人员调度模块，所述人员调度模块包括数量获取模块和人员补充模块；
29.数量获取模块，用于获取已录入身份信息，且没有与目标疫苗信息进行绑定的接种人员数量，将其标记为待接种人数；
30.人员补充模块，若待接种人员增加频率超过预设阈值，则呼叫其它医护人员。
31.若已录入身份信息，却没有与目标疫苗信息进行绑定，则说明医护人员还没有完成上一个接种人员的疫苗接种。若是待接种人员增加频率超过预设阈值时，则说明当前医护人员数量不足，无法满足接种需求，因此呼叫更多医护人员进行接种。由于本发明在一个接种流程中只需要一名医护人员，因此相同医护人员数量配置下，能有更多的医护人员进行接种工作，假设一共只有三名医护人，现有技术中，无法呼叫其它医护人员进行接种，导致待接种人员继续增加，而采用本发明的方案，则在一名医护人员接种时，若待接种人员数量增加，则可呼叫其余医护人员前来接种，从而提高疫苗接种效率，防止待接种人员聚集。
32.进一步，所述控制端还包括工时记录模块；
33.工时记录模块，用于记录每个医护人员的工作时长；
34.所述行动策略模块还包括速度调整模块，所述速度调整模块用于根据医护人员的工作时长改变机器人执行第一控制指令的运行速度，当医护人员的工作时间越长，机器人执行第一的运行速度越慢。
35.医护人员的工作时间越长，越容易感到疲惫，通过设置机器人的运行速度随医护人员的工作时间增长而降低，在医护人员进行了较长时间的工作后，降低疫苗接种的频次，使医护人员完成了一名接种人员的疫苗接种后，有更多的时间进行休息，有助于医护人员缓解疲劳，降低医护人员的工作强度。
36.本发明还公开了一种基于协作机器人的疫苗接种方法，该方法使用了上述的一种基于协作机器人的疫苗接种系统，该方法包括以下步骤：
37.身份获取步骤：获取接种人员的身份信息，查询接种人员的接种历史，确定目标疫苗；
38.行动策略步骤包括：
39.s1-1：在确定目标疫苗后，控制机器人移动至目标疫苗的存放区域，抓取目标疫苗；
40.还包括瓶身检测步骤：抓取目标疫苗后，获取目标疫苗的瓶身的影像，检测瓶身是否正常；
41.包括身份绑定步骤：瓶身检测正常后，获取目标疫苗的条码信息，并与接种人员的身份信息绑定；
42.行动策略步骤还包括：
43.s1-2：在将目标疫苗的条码信息与接种人员的身份信息绑定后，控制机器人将目标疫苗递送至医护人员所在的接种区域；
44.s1-3：接收医护人员发送的抽取完成信号，在接收到抽取完成信号后，控制机器人
将空疫苗瓶移动至回收区域。
45.进一步，还包括以下步骤：
46.身高分析步骤：获取医疗人员的影像，获取医疗人员的肩膀高度，将医疗人员的肩膀高度以下10cm至30cm作为舒适区间；
47.所述步骤s1-2在执行时，还在将目标疫苗递送至医护人员面前时，将目标疫苗处所高度保持在舒适区间内。
48.进一步，还包括以下步骤：
49.人员调度步骤：包括以下步骤：
50.s2-1：获取已录入身份信息，且没有与目标疫苗信息进行绑定的接种人员的数量，标记为待接种人数；
51.s2-2：在待接种人数增加频率超过预设阈值时，呼叫其它医护人员；
52.工时记录步骤：记录每个医护人员的工作时长；
53.所述行动策略步骤还包括以下步骤：
54.s1-4：根据医护人员的工作时长改变机器人执行步骤s1-1的运行速度，当医护人员的工作时间越长，机器人执行步骤s1-1的运行速度越慢。
附图说明
55.图1为本发明一种基于协作机器人的疫苗接种系统实施例的示意图。
具体实施方式
56.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
57.实施例基本如附图1所示：一种基于协作机器人的疫苗接种系统，包括控制端和机器人，控制端包括身份获取模块、身份绑定模块、行动策略模块、影像分析模块、人员记录模块、人员调度模块以及工时记录模块。
58.身份获取模块，用于获取接种人员的身份信息。并查询接种人员的接种历史，确定出接种人员需要接种的目标疫苗。具体的，通过读卡器读取接种人员的身份证，获取到接种人员的身份信息，查询接种人员的历史接种信息，根据历史接种信息，确定出接种人员本次需要接种的目标疫苗。
59.行动策略模块，在确定了目标疫苗后，向机器人发送第一控制指令，控制机器人移动至目标疫苗的药品冷藏区，同时通过内置io向冷柜发送一个开门信号，门打开后，抓取目标疫苗。具体的，通过以太网将需要的目标疫苗发送给tm协作机器人，tm协作机器人在接收到后，运动至指定的冷藏柜抓取目标疫苗。
60.tm协作机器人上设有外置相机，在抓取目标疫苗后，将目标疫苗夹持至外置相机前，拍摄目标疫苗的瓶身，影像分析模块包括瓶身分析模块，瓶身分析模块在获取到目标疫苗瓶身的影像后，通过已训练好的神经网络系统，检测目标疫苗瓶身是否存在破损、开口等瑕疵，若存在，则进行更换，若不存在，则身份绑定模块获取目标疫苗瓶上的条码信息，将条码信息与接种人员的身份信息进行绑定。
61.信息绑定完成后，行动策略模块向tm协作机器人发送第二控制指令，tm协作机器人将目标疫苗递送至医护人员所在的接种区域，等待医护人员抽取瓶中的疫苗。抽取完成
后，由医护人员发出抽取完成信号，具体可设置脚踏开关或按钮的方式供医护人员发送抽取完成信号，行动策略模块向tm协作机器人发送第三控制指令，tm协作机器人将空的疫苗瓶移至回收区域进行码垛回收。
62.相比于传统的疫苗接种流程，采用了本发明的技术方案后，仅需一名负责注射疫苗的医护人员和一台tm协作机器人，由tm协作机器人完成身份扫描、信息收集、药品传递、药品回收，医护人员只需要完成疫苗注射。
63.在接种效率上，由tm协作机器人完成人员信息确认、疫苗分配、疫苗确认、疫苗取放、药品回收等工作，减少人员配置，并且在各流程间采用自动模式，减少了流程间的时间消耗，提高了接种效率。
64.并且传统方案中，需要三名医护人员，由于人员配置较多，容易产生信息传递不统一的问题，从而导致医护人员拿错疫苗的情况，在国际上也曾出现过多次医护人员对接种者注射生理盐水的事件，本发明所提供的技术方案，通过tm协作机器人进行疫苗识别和取放，减少了药品出错率，提高接种的准确性。
65.同时，申请人还对传统方案以及本发明的方案进行了经济性分析，传统方案疫苗接种需要三名医护人员，每名医护人员的平均工资约为36.5元/小时，三名医护人员则需109.5元/小时，每月费用约需要21000元，每年费用252000元。而加入tm协作机器人后，只需要一名医护人员，极大解放了劳动力，同时费用也有所降低，一台协作机器人的售价约为16 万，预计协作机器人工作年限为5年，折算工时费为4元/小时，从而人机协作方案的工时费总计为40.5/小时，节省下来的两名医护人员也可以进行其他任务，如接种任务或照顾病人，也可以进行轮班工作，节省劳动时间。假设在传统方案和本方案中平均每位接种者的接种时间都为1分钟，那么传统方案每天接种数按工作12小时计算，每天能够接种720。若人机协作方案节省下来的两名医护人员都选择去接种，按照相同时间计算，三名医护人员能够接种2160剂，比传统方案多出1440剂。按接种1440剂为例，传统方案所需时间为72小时，人机协作方案所需时间为24小时，具体经济性分析如表1所示：
66.表1传统方案与协作机器人方案经济性分析
[0067][0068]
由表1可知，采用本发明的技术方案后，一年能够节省158688元，一年便可回收协作机器人本金，在人机协作方案节省的两名医护人员可以继续进行接种，在相同时间内相同人力能够多接种1440剂。
[0069]
影像分析模块还包括身高分析模块，身高分析模块用于识别医护人员的身高特征，确定舒适区间。具体的，通过tm机器人的外置相机获取医护人员的影像，首先识别出医护人员的肩膀的高度，并将医护人员肩膀高度向下10cm至30cm处作为舒适区域。行动策略
模块包括高度调整模块，高度调整模块根据所给出的舒适区间，使tm机器人在将目标疫苗递送至医护人员面前时，目标疫苗所处高度的位置位于舒适区间内。从而使医护人员能够在长时间的工作中，保证医护人员能够以比较舒适地进行疫苗抽取，降低医护人员的工作强度，缓解医护人员的工作压力。
[0070]
并且人员记录模块记录下每个医护人员的识别信息，并将医护人员的识别信息与他的舒适区间绑定。具体的，识别信息可以为ic卡、人脸识别、指纹识别等。当高度调整模块获取到医护人员的识别信息后，将直接调用与其绑定的舒适区间。通过对每个医护人员的舒适区间进行记录，根据识别信息调用医护人员的舒适区间，在医护人员换班之后，能够迅速地调整tm协作机器人递送目标疫苗的高度，快速适应医护人员，也避免了重复计算医护人员的舒适区间。
[0071]
人员调度模块，包括数量获取模块和人员补充模块。
[0072]
数量获取模块，用于获取已录入身份信息，且没有与目标疫苗信息进行绑定的接种人员数量，将其标记为待接种人数；
[0073]
人员补充模块，若待接种人员的增加频率超过预设阈值时，则呼叫其它医护人员。
[0074]
若已录入身份信息，却没有与目标疫苗信息进行绑定，则说明医护人员还没有完成上一个接种人员的疫苗接种，导致机器人还停留在接种区域。若是待接种人员增加频率超过预设阈值，则说明当前医护人员数量不足，无法满足接种需求，因此呼叫更多医护人员进行接种，具体在本实施例中，若待接种人员数量增长超过每5人一分钟，便呼叫其它医护人员。由于本发明在一个接种流程中只需要一名医护人员，因此相同医护人员数量配置下，能有更多的医护人员进行接种工作，假设一共只有三名医护人，现有技术中，无法呼叫其它医护人员进行接种，导致待接种人员继续增加，而采用本发明的方案，则若一名医护人员接种时，若待接种人员数量增加，则可呼叫其余医护人员前来接种，从而提高疫苗接种效率，防止待接种人员聚集。
[0075]
工时记录模块，用于记录每个医护人员的工作时长，具体从获取到医护人员的识别信息时，开始记录医护人员的工作时长。行动策略模块还包括速度调整模块，速度调整模块根据医护人员的工作时长改变机器人的运行速度，当医护人员的工作时间越长，机器人的运行速度越慢。医护人员工作时间越长也会变得越疲惫，因此设置机器人执行第一控制指令的运行速度随着医护人员的工作时长增加而降低，使医护人员能够在工作较久之后降低疫苗接种的频次，在完成一次接种后有更多的时间休息。
[0076]
此外，为了提高tm协作机器人的安全性以及实用性，本发明还采用了视觉系统、防碰撞系统、紧急停机、警示装置、报警功能组件等构成的安全模块，视觉系统可以精确定位物品进行抓取；防碰撞系统能够避免机器人和人员收到伤害，紧急停机能够在出现意外时紧急停止，警示装置能够起到警示和提醒的作用，为机器人和医护人员都带来良好的保护效果，这些均为现有技术，便不再做过多赘述。
[0077]
本发明还公开了一种基于协作机器人的疫苗接种方法，该方法使用了上述的一种基于协作机器人的疫苗接种系统，该方法包括以下步骤：
[0078]
身份获取步骤：获取接种人员的身份信息，查询接种人员的接种历史，确定目标疫苗；
[0079]
行动策略步骤包括：
[0080]
s1-1：在确定目标疫苗后，控制机器人移动至目标疫苗的存放区域，抓取目标疫苗；
[0081]
还包括瓶身检测步骤：抓取目标疫苗后，获取目标疫苗的瓶身的影像，检测瓶身是否正常；
[0082]
包括身份绑定步骤：瓶身检测正常后，获取目标疫苗的条码信息，并与接种人员的身份信息绑定；
[0083]
行动策略步骤还包括：
[0084]
s1-2：在将目标疫苗的条码信息与接种人员的身份信息绑定后，控制机器人将目标疫苗递送至医护人员所在的接种区域；
[0085]
s1-3：接收医护人员发送的抽取完成信号，在接收到抽取完成信号后，控制机器人将空疫苗瓶移动至回收区域。
[0086]
还包括以下步骤：
[0087]
身高分析步骤：获取医疗人员的影像，获取医疗人员的肩膀高度，将医疗人员的肩膀高度以下10cm至30cm作为舒适区间；
[0088]
所述步骤s1-2在执行时，还在将目标疫苗递送至医护人员面前时，将目标疫苗处所高度保持在舒适区间内。
[0089]
还包括以下步骤：
[0090]
人员调度步骤：包括以下步骤：
[0091]
s2-1：获取已录入身份信息，且没有与目标疫苗信息进行绑定的接种人员的数量，标记为待接种人数；
[0092]
s2-2：在待接种人数增加频率超过预设阈值时，呼叫其它医护人员；
[0093]
工时记录步骤：记录每个医护人员的工作时长；
[0094]
所述行动策略步骤还包括以下步骤：
[0095]
s1-4：根据医护人员的工作时长改变机器人执行步骤s1-1的运行速度，当医护人员的工作时间越长，机器人执行步骤s1-1的运行速度越慢。
[0096]
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。