自動配送藥品機器人系統(tǒng)(一) --- 背景及架構(gòu)
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一、功能演示視頻鏈接
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二、目標問題與意義價值
- 解決多項聯(lián)合國17項可持續(xù)發(fā)展目標中的問題。
- 目標 3：良好健康與福祉。
- 目標 9：產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新和基礎設施。
- 目標 11：可持續(xù)城市和社區(qū)。
- 解決醫(yī)院人力資源緊張問題。
- 提高醫(yī)院運行效率以及資源利用率。
- 減輕醫(yī)護人員工作壓力，同時減少病人的交叉感染概率。
- 提高住院病人住院體驗。
- 推進智慧化自動化醫(yī)療服務體系改革。
三、設計思路與方案
1、應用場景設計
目前，城市經(jīng)濟建設高速發(fā)展，智慧化平臺不斷滲入各個領(lǐng)域，帶給我們許多便利。機器人應用到每個醫(yī)院，針對不同的環(huán)境，都需要規(guī)劃不同的路線以完成任務。基于以上背景，我們團隊的成果需要滿足以下需求：
- 能夠準確前往特定病房的對應病床。
- 能夠在藥物配送完畢后返回藥房。
- 能夠及時同步各種藥物信息給患者。
- 用戶終端交互整潔交互簡單便利，病人便捷取藥，藥房便捷配藥。
通過調(diào)查分析可以得知，如圖3所示，應用場景主要分為藥房和病床，藥房OpenHarmony終端在云服務器上獲取醫(yī)生開具的藥單信息，在機器人上放置相應藥物，并且在藥房的OpenHarmony終端應用上配置藥物信息，機器人通過鴻蒙操作系統(tǒng)的軟總線獲得所配置的藥物信息，確定所配送的各個病房，并自動規(guī)劃最優(yōu)路線；病房端配套有對應床位編號的NFC標簽，病房的HarmonyOS手機設備可以利用NFC標簽，進行“碰一碰”便捷得拉起鴻蒙的原子化服務卡片查看相關(guān)信息。并且病房內(nèi)的各個病床終端會實時定位機器人所在的位置，機器人到達并配送后，會繼續(xù)前往下一個病房；直至所有藥物配送完畢，機器人會回到病房，準備下一輪的藥物配送。這之中，主要會運用到對所在醫(yī)院的定位導航，語音助手，避障系統(tǒng)的輔助配送，鴻蒙NFC標簽的原子化服務功能。通過對這套場景所設計的相關(guān)功能，可以完成機器人的基本要求的設計，滿足醫(yī)院對配送藥物的需求。
2、系統(tǒng)架構(gòu)
全場景架構(gòu)
? 該系統(tǒng)病房端以及藥房端與后端MySQL數(shù)據(jù)通信主要基于華為云服務器進行，以完成處方數(shù)據(jù)的云存儲，以及各終端動態(tài)更新同步數(shù)據(jù)。其中在病房端采用小熊派Nano板作為NFC，可以碰一碰拉起應用，給用戶帶來更加便捷的體驗。其次是病房終端以及藥房終端通過TCP/IP協(xié)議與機器人端NUC進行通信，以調(diào)度機器人南向驅(qū)動，完成自動尋路，自動避障等相關(guān)交互。
故場景內(nèi)包括藥房終端（OpenHarmony Dayu200），病房終端（HarmonyOS），機器人平臺，以及小熊派Nano NFC標簽。
機器人平臺框架介紹：
整體機器人在Openharmony系統(tǒng)的組織下架構(gòu) ，結(jié)構(gòu)化模組分為。
- 上位機INTEL NUC部分通過LINUX系統(tǒng)運行ROS機器人操作系統(tǒng)進行高級傳感器和控制算法的運行和解析如激光雷達深度相機導航算法等。
- openharmony中轉(zhuǎn)節(jié)點，Openharmony是為啟用其良好的傳感器生態(tài)和接入外部設備而接入。
- 底盤包含執(zhí)行器和傳感器系統(tǒng)能夠進行移動并且回傳IMU以及里程計信息。
上圖中的數(shù)據(jù)鏈路包含兩部分：
- 控制指令數(shù)據(jù)通過下行鏈路由外部設備或ROS計算節(jié)點輸出，通過wifi ap 發(fā)送至bearpi運行的openharmony系統(tǒng)，在鴻蒙系統(tǒng)中對下發(fā)指令進行狀態(tài)機匹配后將最終控制指令下發(fā)到底盤，機器人即可開始運行。
- 上行數(shù)據(jù)鏈路首先由底盤打包里程計和IMU信息通過串口上傳到ROS接受節(jié)點并作用于激光雷達，深度相機，結(jié)合TEB算子進行導航，同時另一部分狀態(tài)信息由用戶終端通過websocket發(fā)送到ROS接受節(jié)點并進行狀態(tài)機選擇匹配導航目標。
機器人端軟件部分系統(tǒng)架構(gòu)
Intel NUC 端 架構(gòu)圖：
3、應用UI設計
UI設計主要分為藥房端，病床端，部分UI設計圖如下：
登錄啟動頁：
藥房端首頁：
藥房端處理藥品頁：
病床端藥品已送達信息頁：
