对于医疗行业实现自动化精准配送的设计研究

陈一轩　杜心昊　高菲菲　岳曈

摘  要：本文设计了一款基于道路识别系统、物品识别系统、嵌入式系統的运动控制软件的智能医疗小车，能够对道路进行识别和规划，并准确地拿取所需药物，物品，有效降低医护人员的工作压力，提升医疗服务精准度。

关键词：道路识别系统;物品识别系统;嵌入式系统的运动控制软件

随着医疗水平的不断提高，患者需求日益增加，为了减轻医护人员的压力，提高服务的精准度因此设计出一款可以自主无接触配送的智能小车十分重要。本文基于此设计出基于道路识别系统、物品识别系统、嵌入式系统的运动控制软件的智能医疗小车，可以大大的减少人力的消耗，有效降低医护人员的工作压力。其具体功能实现如下：

（1）通过摄像头自动识别道路，按照具体要求搬用相关物品;

（2）运行过程中自动检测道路情况，避开障碍物;

（3）通过蓝牙模块接受指令，并且可以识别出相对应的物品;

（4）可以实现自主实现患者身边环境的消毒。

智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。世界各国在智能微型车领域进行了很多研究，己经应用于各个领域，在探测和军事领域使用特别多。近年来，我国也开展了很多研究工作，以满足不同用途的需要。世界各国开发、研制星球探测车系统己经有了多年的历史。例如美国的Sojourner号探测车，“勇气号”探测车，“机遇号”火星探测车都曾成功登陆。前苏联也曾成功发射了两个月球探测车。有了前人的经验和基础，再结合当前全球医疗资源的需求增大，让我们有了设计一辆医疗智能小车的想法。以下是对医疗智能小车的具体介绍：

小车设有储物装置，用于盛放病人所需的药品，物品。储物装置尽量空间大、质量轻，有利于提高运输效率。储物装置内设置防滑槽，可有效提高医疗用品运输过程的稳定性。另外，为了能够实现对医疗用品和患者周边环境进行实时消毒，后期我们在添加了消毒装置，以更好满足实际需求。

小车设有道路检测装置，小车开启后，通过蓝牙板块接受拿取药品的指令，打开摄像头自动识别道路，将小车导航到相应道路上。道路检测装置设置于车架外周侧，为智能医疗小车检测行使环境，如果检测到路障，则输出避障信号;小车的控制模块接收到避障信号后，控制驱动装置，避开障碍物，并重新规划路线。道路检测装置可选用红外传感器和超声波传感器中的一种或多种。另外，小车还设置了GPS模块，方便观测智能护理车的实时位置。如果长时间未见医疗智能小车返回，可定位智能护理车位置，及时找到智能护理车，并对其未返回原因进行检查。目前，医疗智能小车的道路识别系统已经趋于完整成熟，要想在应用方面更加智能，更加高效，还须提高算法的效率和精度，做大量的实验进行改进调整。这是我们下一步要攻克的难题。

小车设有物品检测装置和抓取装置。物品检测装置为重力传感器或光电传感器，设置于车架外周侧，用于识别医疗用品，并向控制模块输出预设信号。物品检测装置涉及到了图像识别技术.图像识别技术基于图像的主要特征，在图像识别过程中，感知机制必须排除输入的冗余信息并提取关键信息。其中，高效率提取关键信息，是提高医疗智能小车物品识别系统稳定性的关键性问题。抓取装置使用转盘，机械臂，抓手。转盘固定设置于车架上，机械臂一端与转盘转动连接，机械臂的另一端与抓手转动连接。抓取装置最重要的是它的稳定性，它要能够准确地抓取医疗用品，并且稳定地将其放入到储物装置中去。这就需要让转盘、机械臂、抓手他们之间的连接既要稳固又要灵活。

小车同时设有控制模块，为接收物品检测装置、道路检测装置的输出信号并输出控制信号给所述抓取装置或所述驱动装置，完成医疗智能小车的自动行使或自动取放医疗用品。控制模块相当于小车的心脏，它使小车可以有序稳定地运行下去，是上述的道路检测装置、驱动装置、物品检测装置以及抓取装置之间的枢纽。因此，对于控制模块的研究我们还需对其进行大量的测试，使控制模块更加高效、可靠。特别地，小车的速度通过PID控制，首先将ID 参数都变为0，先调整P 比例参数，调整到速度基本上跟给定的速度差不多，接下来调整I，调整I 的结果就是震荡会消除很多，但是车速会变化缓慢，也就是说会有一些延迟，然后再调整D，调整D 的结果就是增强调节的灵活性和预见性，在向给定速度变化的过程中，能够以一个平稳过渡来变换，而且速度可以长时间稳定在给定速度附近。通过PID的调节，小车能够以给定的速度稳定地行进。

不论是海外还是国内，都有不少有关医疗的智能小车的研究，李野、张晶对于智能小车在医疗垃圾搬运系统中的应用做出了研究，针对多功能智能小车进行设计和分析，智能垃圾搬运车能够实现自主寻迹、自动避障、自动卸载等功能，最终实现医疗垃圾的自动搬运，实现医疗垃圾与人的无接触，减少感染的可能性，其中一些自动半自动机器人的研究也为我们提供一定的参考价值。乔琛宇对医疗智能小车的智能算法进行了改进优化，强化了医疗智能小车信息系统的构建，畅通了医疗智能小车信息共享模式。他们对医疗智能小车的研究着重于某一方面，并没有将其综合起来，实现一种功能全面、智能实用的医疗小车。本设计定位明确，专为医疗工作者设计，节省拿药，送药的人力，提高了医疗工作者的工作效率，为医疗工作者提供了一个更好的选择。

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