基本信息

第一作者姓名：杨易格

性别：男

民族：回族

第一作者学校：北京市第十五中学

第一作者人所在年级：高二

第一作者人所在年级：

性别：

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

辅导教师姓名：于放

作品摘要

*结构组成：

以全向轮小车底盘为基础，内置UWB定位模块、磁传感器、红外传感器、单片机。用户端会佩戴上带有UWB基站的跟随发射器，小车底盘通过UWB模块及磁传感器的距离角度信息判断用户与车的相对位置，实现自动跟随。

*主要特征：

作品中采用了UWB厘米级精确距离测距与磁角度传感器的复合定位技术、迈特纳姆全向轮底盘、具有红外避障功能的智能跟随输液器方案。精度和抗干扰能力较其它自动跟随技术的产品有所提高，为医院的使用环境做了特殊的优化。

*主要用途：

(1) 在病人慢速行走的情况下输液架自动跟随用户移动并与用户保持安全输液距离，速度适中，防止输液管脱落或被架子缠绕。

(2) 遇到障碍物时暂时中断跟随状态，自动避障。

*创新点：

 采用UWB厘米级精确距离测距与磁角度传感器的复合定位技术，使用没有转弯延迟的全向轮底盘，优化定位算法，实现全向轮小车对于用户的自动跟随。并将这套系统应用在了医院的环境中。为医院患者、工作人员减少负担

作品说明

*问题提出：

*提出的问题和解决的问题：

非重症患者在医院输液时，会遇到无人陪伴情况下需要走动问题（如上洗手间，恢复性行走等）患者会单手托输液瓶或推输液架行走，对身体虚弱的病人这是费力和不安全的。我设计了可以跟随患者行走的输液架为其减少负担。

研究问题的原因和意义：

在老龄化问题日益凸显的今天，不少老人缺少子女的照顾，独自前往医院接受治疗的老人日益增多。面对大量无家属陪同的患者，医院的工作人员数目是不足的，无法完全照顾到每个患者。采用自动跟随的输液架能减少患者负担

*解决方案：

解决问题的办法：

采用了UWB定位技术和智能控制技术，以全向轮电动底盘为运动系统，输液架内置UWB定位模块、磁传感器、红外传感器、MCU等模块。患者在佩戴内置UWB跟随发射器的专用手套后，跟随输液架会根据UWB模块的距离信息及磁传感器的角度信息自动计算患者和输液架的方位角及距离，控制输液架行走系统与随患者始终保持在1.2米的距离内跟随行走和转弯。

发明研究的重点：

制作一款可以自动跟随患者的输液架，方便患者在输液时进行移动，并且可以躲避前方或者侧面的障碍、平稳行进。减少患者、家属与医院工作人员的负担。

发明研究的难点：

uwb测距模块的使用、同系统中多传感器协调的程序编写，针对于医院环境调整程序算法、进行调试。

发明研究的难点：

uwb测距模块的使用、同系统中多传感器协调的程序编写，针对于医院环境调整程序算法、进行调试。

本发明使用方法、附图说明性文字：

患者在佩戴内置UWB跟随发射器的专用手套后，即可自由行走。跟随输液架会根据UWB模块的距离信息及磁传感器的角度信息自动计算患者和输液架的方位角及距离，控制输液架行走系统与随患者始终保持在1.2米的距离内跟随行走和转弯。

*使用或试用效果：

经过在宣武医院实地使用测试，作品基本满足了功能的需求。小车可以轻松的完成医院环境中行走的动作，如：上厕所、去护士站、户外斜坡行走等。

*优点：

跟随输液架尚无实际有效的产品投入使用，目前已有的方案里，主要是以红外或超声波方式进行测距，精度和抗干扰能力有限；或使用机器视觉方案，产品落地难度较大。同时作品大多没有兼顾好设计避障的功能。为达到研究目的，我在作品中采用了UWB厘米级精确距离测距与磁角度传感器的复合定位技术、迈特纳姆全向轮底盘、具有红外避障功能的智能跟随输液器方案，本课题的技术指标和对复杂环境的适应性都有优势。

*还需进一步研究的问题：

输液架目前的测距系统位于底盘部分，鉴于每个人身高不同，佩戴上跟随控制器到测距系统的距离也不同，我将会制作高度可调节的测距模块架以减小测距误差。另外，经过使用后，有部分用户觉得“让输液架跟在自己后面走”会有一种令人不安的感觉，如果后面有人或障碍物拉住了架子就会导致自己的针头脱落。针对此问题我将会设置超距报警装置以及增加一种新的跟踪模式“前面跟踪”，输液架在用户的正前方，根据用户面朝的方向行进。

作品图片

查新说明

*查新网址与关键词：

【文件检索范围】

中国专利信息网

百度搜索引擎

谷歌搜索引擎

中国知网

【检索策略】

中文：智能，输液架，自动跟随，UWB测距，磁角度传感器，全向轮，红外传感器，医院环境适配，避障，自动跟随输液架

英文：Smart，Infusion Stand，Automatic follow，UWB，Omnidirectional wheel

找到4条相关专利

*与本发明最相近的发明专利、研究文献的名称与摘要：

自动跟踪输液机器人

申请公布号：CN 205041882 U专利号：2015207522799

型提供一种自动跟踪输液机器人，有效的解决了现有的输液架不会移动，不便于病人移动的问题；方案是，包括输液架和超声波跟随车，所述输液架安装在超声波跟随车上，还包括和超声波跟随车相配合的信号源，所述输液架的支撑杆上设有托盘，所述输液架的支撑杆上设有医患紧急呼叫互动装置；本实用新型可以自动跟随病人移动，不需要陪护人员高举输液瓶进行输液，解放了人力，加有托盘方便医护人员使用，加有医患紧急呼叫互动装置方便了患者在紧急情况下呼叫医护人员。

*自我查新结论：

新颖