一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统

1.本发明涉及疫苗自助接种技术领域，尤其涉及一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统。


背景技术：

2.越来越多的人都会主动的接种疫苗来预防感染，基本上每个成年人都需要接种疫苗，这无疑是一个非常庞大的工作量，给医务工作机构带来了较大的工作负担。
3.目前，伴随着科技的发展，机器人产品种类愈发多元化，人工智能、机器视觉、大数据等技术的引入，让机器人有了更高维的学习环境。特别是服务机器人领域，采用立体机器视觉配合各种传感器实现立体三维建模等功能已经是现有技术。
4.现阶段涌现出各类无人机、无人车配送，令无接触式配送深入人心，尤其是在医院等高危场所中。因此，为了实现疫苗的自助化接种，大幅度降低医务工作人员的工作量，本发明提出一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，包括：
8.人机交互组件，包括触摸式显示屏、签字专用笔、语音输出、自动打印模块、人脸识别组件和磁卡感应模块；人脸识别组件基于ar面部识别技术用于对接种人员人脸信息比对，磁卡感应模块用于快速读取就诊卡或身份证信息；
9.疫苗存储展示模块，含有多个用于存储疫苗的存储仓和疫苗展示窗，通过疫苗展示窗可观测存储仓内疫苗，疫苗展示窗前部配备有疫苗数量信息展示屏；
10.疫苗接种模块，包括接种仓、接种仓内部设置有接种机械臂、三维信息采集组件，接种机械臂的末端设置有与注射器适配的接种夹具，三维信息采集组件包括位于接种机械臂末端的位置传感器、红外传感器、距离传感器、角度传感器以及多个位于接种仓四壁的高清红外摄像机；
11.接种口组件，包含接种口、手臂托板和手腕固定夹具，接种口延伸至接种仓内部，且接种口配备有电控开合门，手臂托板和手腕固定夹具均位于接种仓的内部；
12.疫苗配药组件，包括辅助机械臂，辅助机械臂的末端设置有用于夹持疫苗瓶的夹具，其辅助机械臂配备有与接种机械臂相同的三维信息采集组件；
13.配药存储区，设置于靠近接种机械臂的一侧，且配备有常闭密封门，内部存储接种一次性针具；
14.废料回收区，设置于接种仓的底部，与接种仓之间设置有常闭密封门，内部放置有废料回收箱；
15.控菌组件，包括净化组件和负压引流组件，净化组件设置于接种仓和配药存储区上部，用于为接种仓内和配药存储区内部提供洁净空气，负压引流组件包括负压风机，用于持续负压吸取废料回收区、接种仓和配药存储区内部的气流，与净化组件配合，实现层流净化。
16.优选地，所述疫苗展示模块还包括制冷控制组件，制冷控制组件包括制冷设备、温度传感器、电磁气控阀和控制系统，制冷控制组件可控制多个存储仓内温度与对应的疫苗存储温度一致,每个存储仓内温度可实现独立恒温。
17.优选地，所述人机交互组件还包括紧急按钮，所述紧急按钮用于解除手部固定夹具，同时控制接种针头回缩和接种机械臂复位。
18.优选地，所述存储仓可与接种仓连通，且连通处设置有平移密封门。
19.优选地，还包括水平轨道，所述辅助机械臂和接种机械臂可沿轨道移动，进入存储仓、接种仓和配药存储区内部。
20.优选地，所述废料回收箱的内部设置有多个回收槽，每个回收槽对应一种疫苗和注射器。
21.优选地，该系统还包括全局监控组件，全局监控组件包括高清摄像头和红外温度检测仪，用于对接种人员进行全程监控和测温。
22.本发明具有以下有益效果：
23.1、该一体式苗接种系统，采用人工智能分析系统结合高精度位移和多自由度的机械臂，实现自助化疫苗接种，接种仓的内壁配备了多个高清红外摄像机、机械臂的末端配备了位置传感器、红外传感器、距离传感器和角度传感器，通过软件实现三维人体组织建模，从而精确的控制疫苗接种过程中，针头插入三角肌的深度和角度，确保安全，利用人工智能分析出人体组织中三角肌的位置，便于自动化操作，该系统用于自助式疫苗接种，大大降低了医务人员的工作量，同时加速了疫苗全员接种的整体进度。
24.2、该一体式苗接种系统，通过在存储仓的正面设置疫苗展示窗，且该展示窗配备有疫苗数量信息展示屏，接种人员可以查询不同疫苗的对应信息和库存量，通过设置配药展示窗，从而配药过程公开透明化，通过将接种仓正面的隔板设置为透明材质，从而可以将整个疫苗自助接种流程展示在接种人员的面前，降低接种人员的心理负担，从而提高自助接种的积极性。
25.3、该一体式疫苗接种系统，通过设置高清摄像头，可以对接种人员进行实时监控，便于后续调取影像，通过设置红外温度检测仪，可以针对接种人员的体温进行检测，避免出现体温过高的人员私自集中，疫苗接种过程中，如有突发情况，即可按压紧急按钮，从而停止接种，松开手臂固定夹具，便于应对突发状况，提高接种安全。
附图说明
26.图1为本发明提出的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统正视结构图；
27.图2为本发明提出的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统内部结构图。
28.图中：1触摸式显示屏、2签字专用笔、3自动打印模块、4人脸识别组件、5磁块感应
模块、6存储仓、7疫苗数量信息展示牌、8接种仓、9接种机械臂、10高清红外摄像机、11接种口、12电控开合门、13辅助机械臂、14 配药存储区、15废料回收区、16、废料回收箱、17净化组件、18负压风机、 19制冷控制组件、20紧急按钮、21水平轨道、22全局监控组件、23疫苗展示窗、24配药展示窗。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.参照图1-2，一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，包括：人机交互组件、疫苗存储展示模块、疫苗接种模块、接种口组件、疫苗配药组件、配药存储区、废料回收区和控菌组件。
32.人机交互组件，包括触摸式显示屏1、签字专用笔2、语音输出、自动打印模块3、人脸识别组件4和磁卡感应模块5；人脸识别组件基于ar面部识别技术用于对接种人员人脸信息比对，磁卡感应模块5用于快速读取就诊卡或身份证信息；人机交互组件还包括紧急按钮20，紧急按钮20用于解除手部固定夹具，同时控制接种针头回缩和接种机械臂9复位。
33.疫苗存储展示模块，含有多个用于存储疫苗的存储仓6和疫苗展示窗23，通过疫苗展示窗23可观测存储仓内疫苗，存储仓6可与接种仓8连通，且连通处设置有平移密封门，疫苗展示窗23前部配备有疫苗数量信息展示屏7；疫苗展示模块还包括制冷控制组件19，制冷控制组件包括制冷设备、温度传感器、电磁气控阀和控制系统，制冷控制组件可控制多个存储仓6内温度与对应的疫苗存储温度一致,每个存储仓6内温度可实现独立恒温。
34.疫苗接种模块，包括接种仓8、接种仓8内部设置有接种机械臂9、三维信息采集组件，接种机械臂9的末端设置有与注射器适配的接种夹具，三维信息采集组件包括位于接种机械臂9末端的位置传感器、红外传感器、距离传感器、角度传感器以及多个位于接种仓四壁的高清红外摄像机10。
35.接种口组件，包含接种口11、手臂托板和手腕固定夹具，接种口延伸至接种仓9内部，且接种口11配备有电控开合门12，手臂托板和手腕固定夹具均位于接种仓9的内部。
36.疫苗配药组件，包括辅助机械臂13，辅助机械臂13的末端设置有用于夹持疫苗瓶的夹具，其辅助机械臂13配备有与接种机械臂9相同的三维信息采集组件。
37.配药存储区14，设置于靠近接种机械臂9的一侧，且配备有常闭密封门，内部存储接种一次性针具，配药存储区14的外部设置有配药展示窗24。
38.废料回收区15，设置于接种仓8的底部，与接种仓8之间设置有常闭密封门，内部放置有废料回收箱16；废料回收箱16的内部设置有多个回收槽，每个回收槽对应一种疫苗废料或注射器废料。
39.控菌组件，包括净化组件17和负压引流组件，净化组件17设置于接种仓8和配药存储区14上部，用于为接种仓8内和配药存储区14内部提供洁净空气，负压引流组件包括负压
风机18，用于持续负压吸取废料回收区15、接种仓8和配药存储区14内部的气流，与净化组件配合，实现层流净化。
40.还包括水平轨道21，辅助机械臂13和接种机械臂9可沿轨道移动，进入存储仓6、接种仓8和配药存储区14内部，还包括全局监控组件22，全局监控组件22包括高清摄像头和红外温度检测仪，用于对接种人员进行全程监控和测温。
41.自助疫苗接种以及该系统执行流程：
42.1、接种人员进入全局监控组件22的检测范围内，通过高清摄像头拍摄接种人员图像，红外温度检测仪对下方的接种人员进行体温测量，当体温异常时发出警报；
43.2、接种人员点击放置在触摸式显示屏1进行身份登记程序，根据语音提示将身份证放置到磁卡感应模块5上，获取身份信息，然后采用人脸识别组件4，对人脸进行信息采集，当人脸信息与身份信息一致后，输入手机号验证接种信息；
44.3、接种人员输入手机号，接着收到系统派发的验证码，填写入触摸式显示屏1，进行接种信息核对；
45.4、第一次接种人员需要预先进行过敏史筛查，并填写过敏史信息，第一次接种人员还可进行不同厂家的疫苗进行选择，非第一次接种，则会根据接种顺序依次接种，且不可改变厂家选择，该步骤通过人工智能语音提醒，使用触摸式显示屏1进行互动，接种信息确认后，拿取签字专用笔2在签触摸式显示屏1上签署知情同意书，知情同意书电子档留存备份，并打印纸文档，由自动打印模块3输出；
46.5、启动接种程序：
47.第一步、点击配药按钮，辅助机械臂13拿取疫苗，接种机械臂9拿取一次性注射器，并且两个机械臂移动至配药存储区14内，关闭平移密封门，使配药存储区14内部保持密闭，通过负压引流组件与净化组件17配合，实现配药存储区14内部的层流净化，两个机械臂完成配药工作，将疫苗抽取到一次性注射器中；
48.第二步、点击准备接种按钮，提醒接种人员将上臂裸露，控制电控开合门 12打开，接种人员将手臂伸入接种口11，放置在手臂托板上，然后手腕固定夹具将手臂固定，防止乱动；
49.第三步、点击开始接种按钮，接种机械臂9从配药存储区14内移动至接种仓8，该系统内部首先通过接种仓8四壁的多个高清红外摄像机10，拍摄手臂红外图像，并且通过系统内置的智能建模软件构建手臂的三维立体图，通过人工智能程序识别人体组织区域，针对三角肌定位，然后计算注射角度，在此过程中，通过距离传感器控制注射深度，通过角度传感器控制注射角度，然后进行疫苗接种注射；
50.第四步、疫苗注射完毕后，首先回缩针头，在进行接种机械臂9复位，松开手腕固定夹具，当患者手臂从接种口11抽出后，再关闭电控开合门12，辅助机械臂13从配药存储区14内移出，密闭配药存储区14，然后打开接种仓 8与废料回收区15之间的密封门，根据疫苗的类型通过机械臂将疫苗废料和一次性注射器放置到废料回收箱16内对应的回收槽内部。
51.6、疫苗接种后，叮嘱接种人员，就地停留30min左右观察，当无不良反应后即可离开，并且通过语音输出告知接种人员食物忌口以及注意事项；
52.7、疫苗接种后，净化组件17的内部新风中可添加消毒液，针对接种仓8 内部进行风载消毒液的方式进行消毒处理，整个接种、配药过程中层流净化实现组件始终运行。
53.本发明提出的一体式苗接种系统，采用人工智能分析系统结合高精度位移和多自由度的机械臂，实现自助化疫苗接种，接种仓8的内壁配备了多个高清红外摄像机10、机械臂的末端配备了位置传感器、红外传感器、距离传感器和角度传感器，通过软件实现三维人体组织建模，从而精确的控制疫苗接种过程中，针头插入三角肌的深度和角度，确保安全，利用人工智能分析出人体组织中三角肌的位置，便于自动化操作，该系统用于自助式疫苗接种，大大降低了医务人员的工作量，同时加速了疫苗全员接种的整体进度。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，包括：人机交互模块：包括触摸式互动显示屏、屏幕签字专用笔、语音输出组件、自动打印区，人脸识别组件、二代证件阅读器和磁卡感应区；触摸式互动显示屏通过语音输出组件，推送流程图，指导接种者按步骤进行信息登记；通过基于ar面部识别技术的人脸识别组件比对人脸信息，二代证件阅读器读取身份证信息与之核对；疫苗存储展示模块：根据疫苗存储条件，将配备冷链系统的疫苗储存区具体划分，即设立多个疫苗仓；疫苗仓外连疫苗展示窗，可直接观测仓内疫苗，窗前配备电子显示屏，点击可查看该款疫苗的厂家信息，余存数量等；疫苗接种模块：包括接种仓、接种仓内部设置有多自由度的接种机械臂、三维信息采集组件，接种机械臂的末端设置有与注射器适配的接种夹具，三维信息采集组件包括位于接种机械臂末端的位置传感器、红外传感器、距离传感器、角度传感器以及多个位于接种仓四壁的高清红外摄像机；接种口组件，包含接种口、手臂托板和固定器，接种口延伸至接种仓内部，且接种口配备有电控开合门，手臂托板和固定器均位于接种仓的内部；疫苗配药组件，包括辅助机械臂，辅助机械臂的末端设置有用于夹持疫苗瓶的夹具，其辅助机械臂配备有与接种机械臂相同的三维信息采集组件；配药存储区，设计靠近接种机械臂的一侧，作为过渡区域，药品由疫苗仓逐一转运到调配区，能在密闭负压环境下依赖机械臂全自动调配接种剂量，避免调配过程药液微粒外泄污染，内部存储固定数目的一次性注射器和注射针头，可自动检测耗材完整性，并与接种仓相连；废料回收区，设置于配药区和接种仓的底部，与两者之间设置有屏蔽门，即开即关，内部放置有回收箱，锐器分离装置和疫苗灭活装置；控菌组件，包括净化组件和负压层流组件，净化组件设置于接种仓和配药存储区上部，为接种仓和配药存储区内部提供洁净空气；负压层流组件包括负压风机，与净化组件配合，保障配药存储区内部处于负压状态，实现层流净化。2.根据权利要求1所述的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，其特征在于：所述疫苗存储展示模块还包括制冷控制组件，该控件包括制冷设备、温度传感器、电磁气控阀和控制系统，可控制多个疫苗仓内温度与对应的疫苗存储温度一致,保障每个单独的疫苗仓可实现独立恒温。3.根据权利要求1所述的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，其特征在于：所述人机交互模块还包括应急按钮，所述应急按钮用于快速解除固定器，同时控制接种针头回缩和接种机械臂复位。4.根据权利要求1所述的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，其特征在于：所述疫苗仓可与接种仓连通，且连通处设置有屏蔽门。5.根据权利要求1所述的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，其特征在于：还包括水平轨道，所述辅助机械臂和接种机械臂可沿轨道移动，进入疫苗仓、接种仓和配药存储区内部。6.根据权利要求1所述的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，其特征在于：所述废料回收箱的内部设置有多个回收槽，每个回收槽对应一种疫苗废料或注射
器废料。7.根据权利要求1所述的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，其特征在于：还包括全局监控组件，全局监控组件包括高清摄像头和红外温度检测仪，用于对接种人员进行全程监控和测温。8.根据权利要求1所述的一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，其特征在于：所述接种仓的内顶壁设置有消毒喷头，消毒喷头用于为辅助机械臂、接种机械臂以及接种仓的内部喷洒消毒液，接种仓的后方配备有开合门，定期安排工作人员对接种仓内部卫生进行人工清理、消毒。

技术总结
本发明公开了一种人工智能联合机械臂实现的一体式疫苗接种系统，包括人机交互组件、疫苗存储展示模块、疫苗接种模块、接种口组件、疫苗配药组件、配药存储区、废料回收区和控菌组件。该系统采用人工智能分析系统结合高精度位移和多自由度的机械臂，实现自助化疫苗接种，接种仓的内壁配备了多个高清红外摄像机、机械臂的末端配备了位置传感器、红外传感器、距离传感器和角度传感器，通过软件实现三维人体组织建模，从而精确的控制疫苗接种过程中，针头插入三角肌的深度和角度，确保安全，利用人工智能分析出人体组织中三角肌的位置，便于自动化操作，该系统用于自助式疫苗接种，大大降低了医务人员的工作量，同时加速了疫苗全员接种的整体进度。接种的整体进度。


技术研发人员：方若瑄 詹玲 魏艳
受保护的技术使用者：安徽省立医院（中国科学技术大学附属第一医院）
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2023/9/23