让机器人变“护工”

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日常生活中，我们经常会看到一些特殊人群，他们或是行动不方便，或是需借助某种外界工具以满足自身需求，尤其是在生病时。

2013年，父亲连续八次住院，经常输液，需要家人或医护人员在一旁看护。虽然医院有监护控制系统，但仍需有人留意输液瓶内的液体流量，并在点滴滴完后通知护士更换。

连续工作、陪护几天的我，总是忘记父亲在输液，没能及时呼叫护士，幸亏有同病房的人发现，才避免输液回血状况的发生。如果病人住单人间，输液完成后没能及时发现，导致的后果会给病人及家属带来很大心理负担，甚至会有生命危险。

本人在2013年辅导学生机器人创新比赛培训期间，设想了一种简易输液自动报警器机器人系统。经过实验发现使用效果良好，具有推广价值。

一、设计思路

简易输液自动报警装置挂在输液瓶上方，可在液体输完前2至3分钟发出警报声，提醒病人或看护家属，防止发生回血现象，并通过报警装置传至护士室。

1.输液自动报警器的设计

报警器利用弹簧受力拉升的原理，在弹簧秤拉钩触点移动槽上装上塑料卡环，塑料卡环边缘上设置金属触点A，弹簧秤拉钩顶部突出部分设计金属触点B，A、B两个触点接导线末端设置开关插座口，与现有的监控系统开关线连接。

病人开始输液时，护士将药瓶挂在弹簧秤上，此时吊瓶质量最大，拉下弹簧使金属A、B触点干簧片断开。输液过程中液体逐渐减少，随着药瓶质量降低，金属A、B触点干簧片接通电路开关，音乐报警器开始报警，护士监控室内灯亮。护士接到提醒及时赶到病房为病人更换输液瓶；机器人通过传感器接收信息为病人服务。结构如图1。

2.简易护爱机器人设计

护爱机器人用乐高积木组件设计搭建，由直流伺服电机传动系统、NXT编程控制系统、各种传感器收集信息系统共同构成，是一种智能化的护理病人的拟人机器人。如图2。

二、制作过程

1.确定控制干簧片开关位置

我用塑料环制作了一个可移动的触点，在弹簧秤外部用塑料环固定一个能移动的卡环，在塑料移动卡环边缘上接金属触点A，金属触点用电线连接到报警电路控制盒内。弹簧秤杆上的弹簧下部焊接一条金属触点B连接导线，将该导线也连接到电路控制盒内。

根据输液瓶重量的不同，将带触点的塑料卡环移动到合适的位置，并在弹簧秤外部标注刻度。输液瓶与刻度的对应关系如下：500ml塑料瓶：0.7N；250ml塑料瓶：0.55N；100ml塑料瓶：0.3N；500ml玻璃瓶：Max（根据实测值标注最大值）；200ml玻璃瓶：2.0N；100ml玻璃瓶：1.3N。

2.组装音乐门铃与控制器

将音乐门铃与弹簧秤控制部分用双面胶固定在一个塑料盒内，塑料盒上方安装挂环和护士监控室病床监控器开关接口插座。

3.监控器与机器人组合

应用乐高机器人积木组件搭建智能护爱机器人，通过超声波传感器、光电传感器、颜色传感器、声音传感器和触碰传感器收集信息，经NXT控制器编程让其完成规定的任务。

三、创新点

1.科学性

简易输液自动报警装置是外挂装置，不会污染药液；可在液体输完前2至3分钟（可根据实际情况做出相应调整）发出警报，避免液体输完发生回血现象；不仅适用于各种颜色的药液，而且没有电磁辐射干扰。

2.先进性

报警器与机器人相互结合，通过传感器接收信息，经控制器编程输出伺服电机传动为病人服务；可与医院病房现有系统装置组合使用，降低成本，让医务人员的工作安排更合理。

本系统虽然报警准确，与机器人结合能完成简单的设计任务，但由于我对机器人的知识掌握不够，在机器人传感器应用方面和控制功能编程中遇到了很多问题。如机器人不够灵活，需要改进；能自主执行的动作不多，能完成的任务有限。未来，我还会进一步研究，使其更加智能。