對于醫(yī)療行業(yè)實現(xiàn)自動化精準(zhǔn)配送的設(shè)計研究

陳一軒　杜心昊　高菲菲　岳曈

摘? 要：本文設(shè)計了一款基于道路識別系統(tǒng)、物品識別系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)的運動控制軟件的智能醫(yī)療小車，能夠?qū)Φ缆愤M行識別和規(guī)劃，并準(zhǔn)確地拿取所需藥物，物品，有效降低醫(yī)護人員的工作壓力，提升醫(yī)療服務(wù)精準(zhǔn)度。

關(guān)鍵詞：道路識別系統(tǒng);物品識別系統(tǒng);嵌入式系統(tǒng)的運動控制軟件

隨著醫(yī)療水平的不斷提高，患者需求日益增加，為了減輕醫(yī)護人員的壓力，提高服務(wù)的精準(zhǔn)度因此設(shè)計出一款可以自主無接觸配送的智能小車十分重要。本文基于此設(shè)計出基于道路識別系統(tǒng)、物品識別系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)的運動控制軟件的智能醫(yī)療小車，可以大大的減少人力的消耗，有效降低醫(yī)護人員的工作壓力。其具體功能實現(xiàn)如下：

（1）通過攝像頭自動識別道路，按照具體要求搬用相關(guān)物品;

（2）運行過程中自動檢測道路情況，避開障礙物;

（3）通過藍牙模塊接受指令，并且可以識別出相對應(yīng)的物品;

（4）可以實現(xiàn)自主實現(xiàn)患者身邊環(huán)境的消毒。

智能小車，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機、傳感、信息、通信、導(dǎo)航及白動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。世界各國在智能微型車領(lǐng)域進行了很多研究，己經(jīng)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在探測和軍事領(lǐng)域使用特別多。近年來，我國也開展了很多研究工作，以滿足不同用途的需要。世界各國開發(fā)、研制星球探測車系統(tǒng)己經(jīng)有了多年的歷史。例如美國的Sojourner號探測車，“勇氣號”探測車，“機遇號”火星探測車都曾成功登陸。前蘇聯(lián)也曾成功發(fā)射了兩個月球探測車。有了前人的經(jīng)驗和基礎(chǔ)，再結(jié)合當(dāng)前全球醫(yī)療資源的需求增大，讓我們有了設(shè)計一輛醫(yī)療智能小車的想法。以下是對醫(yī)療智能小車的具體介紹：

小車設(shè)有儲物裝置，用于盛放病人所需的藥品，物品。儲物裝置盡量空間大、質(zhì)量輕，有利于提高運輸效率。儲物裝置內(nèi)設(shè)置防滑槽，可有效提高醫(yī)療用品運輸過程的穩(wěn)定性。另外，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對醫(yī)療用品和患者周邊環(huán)境進行實時消毒，后期我們在添加了消毒裝置，以更好滿足實際需求。

小車設(shè)有道路檢測裝置，小車開啟后，通過藍牙板塊接受拿取藥品的指令，打開攝像頭自動識別道路，將小車導(dǎo)航到相應(yīng)道路上。道路檢測裝置設(shè)置于車架外周側(cè)，為智能醫(yī)療小車檢測行使環(huán)境，如果檢測到路障，則輸出避障信號;小車的控制模塊接收到避障信號后，控制驅(qū)動裝置，避開障礙物，并重新規(guī)劃路線。道路檢測裝置可選用紅外傳感器和超聲波傳感器中的一種或多種。另外，小車還設(shè)置了GPS模塊，方便觀測智能護理車的實時位置。如果長時間未見醫(yī)療智能小車返回，可定位智能護理車位置，及時找到智能護理車，并對其未返回原因進行檢查。目前，醫(yī)療智能小車的道路識別系統(tǒng)已經(jīng)趨于完整成熟，要想在應(yīng)用方面更加智能，更加高效，還須提高算法的效率和精度，做大量的實驗進行改進調(diào)整。這是我們下一步要攻克的難題。

小車設(shè)有物品檢測裝置和抓取裝置。物品檢測裝置為重力傳感器或光電傳感器，設(shè)置于車架外周側(cè)，用于識別醫(yī)療用品，并向控制模塊輸出預(yù)設(shè)信號。物品檢測裝置涉及到了圖像識別技術(shù).圖像識別技術(shù)基于圖像的主要特征，在圖像識別過程中，感知機制必須排除輸入的冗余信息并提取關(guān)鍵信息。其中，高效率提取關(guān)鍵信息，是提高醫(yī)療智能小車物品識別系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵性問題。抓取裝置使用轉(zhuǎn)盤，機械臂，抓手。轉(zhuǎn)盤固定設(shè)置于車架上，機械臂一端與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動連接，機械臂的另一端與抓手轉(zhuǎn)動連接。抓取裝置最重要的是它的穩(wěn)定性，它要能夠準(zhǔn)確地抓取醫(yī)療用品，并且穩(wěn)定地將其放入到儲物裝置中去。這就需要讓轉(zhuǎn)盤、機械臂、抓手他們之間的連接既要穩(wěn)固又要靈活。

小車同時設(shè)有控制模塊，為接收物品檢測裝置、道路檢測裝置的輸出信號并輸出控制信號給所述抓取裝置或所述驅(qū)動裝置，完成醫(yī)療智能小車的自動行使或自動取放醫(yī)療用品。控制模塊相當(dāng)于小車的心臟，它使小車可以有序穩(wěn)定地運行下去，是上述的道路檢測裝置、驅(qū)動裝置、物品檢測裝置以及抓取裝置之間的樞紐。因此，對于控制模塊的研究我們還需對其進行大量的測試，使控制模塊更加高效、可靠。特別地，小車的速度通過PID控制，首先將ID 參數(shù)都變?yōu)?，先調(diào)整P 比例參數(shù)，調(diào)整到速度基本上跟給定的速度差不多，接下來調(diào)整I，調(diào)整I 的結(jié)果就是震蕩會消除很多，但是車速會變化緩慢，也就是說會有一些延遲，然后再調(diào)整D，調(diào)整D 的結(jié)果就是增強調(diào)節(jié)的靈活性和預(yù)見性，在向給定速度變化的過程中，能夠以一個平穩(wěn)過渡來變換，而且速度可以長時間穩(wěn)定在給定速度附近。通過PID的調(diào)節(jié)，小車能夠以給定的速度穩(wěn)定地行進。

不論是海外還是國內(nèi)，都有不少有關(guān)醫(yī)療的智能小車的研究，李野、張晶對于智能小車在醫(yī)療垃圾搬運系統(tǒng)中的應(yīng)用做出了研究，針對多功能智能小車進行設(shè)計和分析，智能垃圾搬運車能夠?qū)崿F(xiàn)自主尋跡、自動避障、自動卸載等功能，最終實現(xiàn)醫(yī)療垃圾的自動搬運，實現(xiàn)醫(yī)療垃圾與人的無接觸，減少感染的可能性，其中一些自動半自動機器人的研究也為我們提供一定的參考價值。喬琛宇對醫(yī)療智能小車的智能算法進行了改進優(yōu)化，強化了醫(yī)療智能小車信息系統(tǒng)的構(gòu)建，暢通了醫(yī)療智能小車信息共享模式。他們對醫(yī)療智能小車的研究著重于某一方面，并沒有將其綜合起來，實現(xiàn)一種功能全面、智能實用的醫(yī)療小車。本設(shè)計定位明確，專為醫(yī)療工作者設(shè)計，節(jié)省拿藥，送藥的人力，提高了醫(yī)療工作者的工作效率，為醫(yī)療工作者提供了一個更好的選擇。

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