CN107890577B - 一种灭菌机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灭菌机器人系统，包括：采集机器人、细菌试管、试管温度调节单元、含酶磁珠粒子群、粒子驱动模块、细菌识别模块、灭菌机器人和远程控制端，其中，采集机器人以细菌试管采集细菌以形成细菌溶液；粒子驱动模块基于电磁共振感应原理驱动含酶磁珠粒子群；细菌识别模块基于细菌溶液阻抗变化识别细菌类型；远程控制端基于细菌类型输出处理指令以控制灭菌机器人。本发明通过采集机器人采集细菌以避免人与细菌的直接接触，通过磁珠粒子处理细菌以改变细菌溶液的物化性质，通过阻抗变换识别细菌类型，通过远程控制端控制灭菌机器人以实现灭菌过程，能快速完成识别细菌和灭菌过程，同时降低灭菌过程的人员作业的风险。

Description

一种灭菌机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种灭菌机器人系统。

背景技术

在复杂工作环境下，可能会碰到由细菌引起的生化危机，出于人体保护的需要，针对细菌的识别和对应的防护措施比较严格和繁复，其实施需要一定时间才能完成，但是细菌的处理也是一个和时间赛跑的过程，因此需要满足灭菌的执行者（人）的安全和灭菌效率两者之间的平衡。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种灭菌机器人系统。

本发明采用的技术方案为一种灭菌机器人系统，包括：采集机器人、细菌试管、试管温度调节单元、含酶磁珠粒子群、粒子驱动模块、细菌识别模块、灭菌机器人和远程控制端，其中，所述采集机器人以细菌试管采集细菌携带物上的细菌以形成细菌溶液，所述含酶磁珠粒子群设置于所述细菌溶液；所述粒子驱动模块基于电磁共振感应原理驱动所述含酶磁珠粒子群，所述粒子驱动模块包括驱动电路和磁学器件，所述磁学器件通过磁力变化驱动所述含酶磁珠粒子群，所述磁学器件包括磁透镜、磁场传感器、快速采样器、旋转角度计算器和误差补偿器；所述细菌识别模块基于所述细菌溶液阻抗变化识别细菌类型，所述细菌识别模块包括电压发生器、电流表、阻抗计算单元和测点切换单元，其中，电压发生器用于为细菌溶液施加电压，所述电流表用于测量细菌溶液的电流，所述阻抗计算单元用于根据所述施加电压和电流计算阻抗，所述测点切换单元用于变换电流表的测量位置；所述远程控制端基于所述细菌类型输出对应的处理指令以控制所述灭菌机器人。

优选地，还包括用于存储细菌携带物的废弃容器。

优选地，还包括用于检测细菌试管水位的水位检测器，所述粒子驱动模块基于细菌试管水位变更运行参数。

优选地，所述试管温度调节单元调节所述细菌溶液的温度，所述细菌识别模块测试所述细菌溶液的阻抗，基于阻抗变化识别细菌类型。

本发明的有益效果为通过采集机器人采集细菌以避免人与细菌的直接接触，通过磁珠粒子处理细菌以改变细菌溶液的物化性质，通过阻抗变换识别细菌类型，通过远程控制端控制灭菌机器人以实现灭菌过程，能快速完成识别细菌和灭菌过程，同时降低灭菌过程的人员作业的风险。

附图说明

图1所示为基于本发明实施例的一种灭菌机器人系统的示意图；

图2所示为基于本发明实施例的采集机器人的结构的示意图；

图3所示为基于本发明实施例的细菌试管的示意图；

图4所示为基于本发明实施例的细胞的基本结构的示意图；

图5所示为基于本发明实施例的细菌阻抗检测电路的示意图；

图6所示为基于本发明实施例的灭菌机器人系统的运行示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行说明。

基于发明的实施例，如图1所示，一种灭菌机器人系统，包括：采集机器人、细菌试管、试管温度调节单元、含酶磁珠粒子群、粒子驱动模块、细菌识别模块、灭菌机器人和远程控制端，其中，所述采集机器人以细菌试管采集细菌携带物上的细菌以形成细菌溶液，所述含酶磁珠粒子群设置于所述细菌溶液；所述粒子驱动模块基于电磁共振感应原理驱动所述含酶磁珠粒子群；所述细菌识别模块基于细菌溶液阻抗变化识别细菌类型；所述远程控制端基于所述细菌类型输出对应的处理指令以控制所述灭菌机器人。

基于实施例的系统，还包括用于存储细菌携带物的废弃容器。

基于实施例的系统，还包括用于检测细菌试管水位的水位检测器，所述粒子驱动模块基于细菌试管水位变更运行参数。

基于实施例的系统，所述粒子驱动模块包括驱动电路和磁学器件，所述磁学器件通过磁力变化驱动所述含酶磁珠粒子群。

基于实施例的系统，所述细菌识别模块包括电压发生器、电流表、阻抗计算单元和测点切换单元，其中，电压发生器用于为细菌溶液施加电压，所述电流表用于测量细菌溶液的电流，所述阻抗计算单元用于根据所述施加电压和电流计算阻抗，所述测点切换单元用于变换电流表的测量位置。

所述磁学器件包括磁透镜、磁场传感器、快速采样器、旋转角度计算器和误差补偿器。

所述试管温度调节单元调节所述细菌溶液的温度，所述细菌识别模块测试细菌溶液的阻抗，基于阻抗变化识别细菌类型。

作为实施例的详细说明，当出现细菌感染的时候，细菌附着的物体即所述细菌携带物；通过携带机械手的可移动式机器人将细菌携带物放入细菌试管或者通过试管内液体接触细菌携带物以获取细菌并形成细菌溶液；完成上述的细菌采集过程之后，将细菌携带物放入废弃容器；可以稍等一段时间以供细菌进行繁殖之后再进行下一步；细菌试管内设置有的含酶磁珠粒子群（可以事前放置，也可以完成细菌采集/细菌繁殖之后再放入），基于电磁共振感应原理，让含酶磁珠粒子群在细菌溶液中进行运动，由于含酶磁珠粒子群携带有酶，在移动的过程中会消灭细菌溶液中的特定类型细菌，从而改变细菌溶液的物化特性，同时，各种类型的细菌在死亡之后的体液的组成物质不尽相同，其对应的物化特征也不相同，经过各种实验可以得到对应的物化特征和细菌类型之间的关系（本方案主要采用物化特征中的阻抗变化和细菌类型之间的关系，具体为，根据含酶磁珠粒子群所能结合的细菌类型与阻抗的变化幅度的关系确定细菌类型），在得到细菌类型之后，远程控制端可以根据细菌类型输出一个对应的解决方案至灭菌机器人，灭菌机器人依靠本身的机能实现灭菌处理（例如携带加热器材、紫外线发生器、常规灭菌试剂、特殊灭菌试剂等）。

作为进一步的改进，可以设置很多的细菌试管以增加细菌识别的准确率（例如不同的细菌试管导入不同的含酶磁珠粒子群，不同的细菌试管采用不同的温度以增加灭菌率等，同时在完成细菌识别后试管温度调节单元增加温度以消灭剩余的细菌），在细菌试管外部设置有水位检测器，采用HY-SRF05测距模块，基于超声波检测细菌溶液水位，粒子驱动模块可以根据具体的水位来确定一个合适的电磁共振感应幅度，可以增加灭菌的效率，减少细菌识别过程所消耗的时间。

粒子驱动模块包括驱动电路和磁学器件，驱动电路为常规的供能电路和控制电路，用于为磁学器件供能，同时控制磁学器件的磁力输出规律，通过含酶磁珠粒子群不同的运动规律来改变灭菌速度；所述磁学器件通过磁力变化驱动所述含酶磁珠粒子群，例如包括3D磁场传感器（输出三维方向的磁场力）、快速采样器（获取现场的磁力情况）、旋转角度计算器（控制磁场变化）、误差补偿器（根据快速采样器的结果调节磁场变化）组成，能够输出符合需求的磁场以控制含酶磁珠粒子群。

作为进一步的改进，细菌识别过程：

①细菌信息获取：将电磁信号带动灭菌粒子群，比方说走3步退2步的运动，用最佳步伐与路径捕获细菌，这时候，细菌溶液的电导率就会变化，然后经过采样和量化处理转化成数字化的细菌溶液导电率的电压与电流信号；

②细菌温变处理：主要包括细菌与粒子群碰撞控制、细菌升温筛选、分段浓度提取、细菌消毒分离等，使上一步测试得到的信号更适合微控制器进行特征提取；

③细菌特征提取：将细菌进行特征处理，从滤波电路中衍生出信息，分析细菌的代表性特征，发送给远程控制端处理；

④特殊细菌识别：采用抗体匹配法来结合不同类目细菌外表的抗原决定簇，细化分类，再由其物化特性的分析确定菌种并反馈给使用者，以便设计出后续最适宜的灭菌方案（即通过更换不同的含酶磁珠粒子群来处理细菌溶液，根据不同的含酶磁珠粒子群和对应的阻抗变化匹配对应的细菌类型）。

远程控制端和灭菌机器人，功能包括自动文字记录的辨识、接受灭菌在线指导、紧急按钮报警求救等。具体步骤如下：

故障提示功能：通过在采集机器人上设置的水位传感器来实现此控制功能（水位是否过高过低）。

灭菌消毒功能：中心服务器的工作人员通过采集机器人上的升温组件实时获取消毒人员周边的环境，制定出最准确的消毒方案。

用户合作功能：通过酶实现辨识，并在采集机器人的存储芯片上下载定位，消毒指挥中心可以通过中控电脑确定消毒现场人员的位置；现场消毒人员也可以通过电磁共振感应消毒时间长短看到自己所面临的细菌的危害大小，从而实现双方的协同工作。

紧急按钮报警：操作者（灭菌机器人或者也可以是在场的普通人）遇到紧急危险时按下报警按钮，远程控制端的工作人员将根据警报、定位等信息采取援助措施。

如图2所示，采集机器人的结构，包括试管阵列（即多个细菌试管的集合）、磁透镜调节器（用于调节磁场）和旋转磁发生器（用于生成磁场），能够将采集机器人、含酶磁珠粒子群、粒子驱动模块和细菌试管结合在一个机器人上。

如图3所示为细菌试管的示意图，包括水位检测器1，含酶磁珠粒子群2，细菌试管3和大肠杆菌4，通过超声波检测水位，然后根据水位控制粒子驱动模块，可以根据具体的细菌试管的水位情况输出合适的电磁信号。

如图4所示为细胞的基本结构，包括多糖蛋白质复合物电特征编码细胞膜5、细胞核6、核糖体7和含酶磁珠粒子群的粒子上设置的酶8，通过细胞表面的电荷和酶的电荷进行结合。

如图5所示为细菌阻抗检测电路（即细菌识别模块）示意图，包括阻抗计算单元、电压发生器、电流表、测点切换单元和被测试管n。

图6所示为灭菌机器人系统的运行示意图，远程控制端获取来至采集机器人/灭菌机器人的各种信息（周边环境、人员位置、反馈信息、紧急求救），然后将反馈信息（在线指导、协同工作、紧急救援）返回采集机器人/灭菌机器人。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (4)

1.一种灭菌机器人系统，其特征在于，包括：

采集机器人、细菌试管、试管温度调节单元、含酶磁珠粒子群、粒子驱动模块、细菌识别模块、灭菌机器人和远程控制端，其中，

所述采集机器人以细菌试管采集细菌携带物上的细菌以形成细菌溶液，所述含酶磁珠粒子群设置于所述细菌溶液；

所述粒子驱动模块基于电磁共振感应原理驱动所述含酶磁珠粒子群，所述粒子驱动模块包括驱动电路和磁学器件，所述磁学器件通过磁力变化驱动所述含酶磁珠粒子群，所述磁学器件包括磁透镜、磁场传感器、快速采样器、旋转角度计算器和误差补偿器；

所述细菌识别模块基于所述细菌溶液阻抗变化识别细菌类型，所述细菌识别模块包括电压发生器、电流表、阻抗计算单元和测点切换单元，其中，电压发生器用于为所述细菌溶液施加电压，所述电流表用于测量所述细菌溶液的电流，所述阻抗计算单元用于根据所述施加电压和电流计算阻抗，所述测点切换单元用于变换电流表的测量位置；

所述远程控制端基于所述细菌类型输出对应的处理指令以控制所述灭菌机器人。

2.根据权利要求1所述的一种灭菌机器人系统，其特征在于，还包括用于存储细菌携带物的废弃容器。

3.根据权利要求1所述的一种灭菌机器人系统，其特征在于，还包括用于检测细菌试管水位的水位检测器，所述粒子驱动模块基于细菌试管水位变更运行参数。

4.根据权利要求1所述的一种灭菌机器人系统，其特征在于，所述试管温度调节单元调节所述细菌溶液的温度，所述细菌识别模块测试所述细菌溶液的阻抗，基于阻抗变化识别细菌类型。

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