自動(dòng)配送藥品機(jī)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(biāo)問題與意義價(jià)值
- 解決多項(xiàng)聯(lián)合國17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中的問題。
- 目標(biāo) 3：良好健康與福祉。
- 目標(biāo) 9：產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施。
- 目標(biāo) 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(yùn)行效率以及資源利用率。
- 減輕醫(yī)護(hù)人員工作壓力，同時(shí)減少病人的交叉感染概率。
- 提高住院病人住院體驗(yàn)。
- 推進(jìn)智慧化自動(dòng)化醫(yī)療服務(wù)體系改革。
三、設(shè)計(jì)思路與方案
1、應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)
目前，城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，智慧化平臺(tái)不斷滲入各個(gè)領(lǐng)域，帶給我們?cè)S多便利。機(jī)器人應(yīng)用到每個(gè)醫(yī)院，針對(duì)不同的環(huán)境，都需要規(guī)劃不同的路線以完成任務(wù)?；谝陨媳尘埃覀儓F(tuán)隊(duì)的成果需要滿足以下需求：
- 能夠準(zhǔn)確前往特定病房的對(duì)應(yīng)病床。
- 能夠在藥物配送完畢后返回藥房。
- 能夠及時(shí)同步各種藥物信息給患者。
- 用戶終端交互整潔交互簡(jiǎn)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(yīng)用場(chǎng)景主要分為藥房和病床，藥房OpenHarmony終端在云服務(wù)器上獲取醫(yī)生開具的藥單信息，在機(jī)器人上放置相應(yīng)藥物，并且在藥房的OpenHarmony終端應(yīng)用上配置藥物信息，機(jī)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(gè)病房，并自動(dòng)規(guī)劃最優(yōu)路線；病房端配套有對(duì)應(yīng)床位編號(hào)的NFC標(biāo)簽，病房的HarmonyOS手機(jī)設(shè)備可以利用NFC標(biāo)簽，進(jìn)行“碰一碰”便捷得拉起鴻蒙的原子化服務(wù)卡片查看相關(guān)信息。并且病房?jī)?nèi)的各個(gè)病床終端會(huì)實(shí)時(shí)定位機(jī)器人所在的位置，機(jī)器人到達(dá)并配送后，會(huì)繼續(xù)前往下一個(gè)病房；直至所有藥物配送完畢，機(jī)器人會(huì)回到病房，準(zhǔn)備下一輪的藥物配送。這之中，主要會(huì)運(yùn)用到對(duì)所在醫(yī)院的定位導(dǎo)航，語音助手，避障系統(tǒng)的輔助配送，鴻蒙NFC標(biāo)簽的原子化服務(wù)功能。通過對(duì)這套場(chǎng)景所設(shè)計(jì)的相關(guān)功能，可以完成機(jī)器人的基本要求的設(shè)計(jì)，滿足醫(yī)院對(duì)配送藥物的需求。
2、系統(tǒng)架構(gòu)
全場(chǎng)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(wù)器進(jìn)行，以完成處方數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)，以及各終端動(dòng)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(yīng)用，給用戶帶來更加便捷的體驗(yàn)。其次是病房終端以及藥房終端通過TCP/IP協(xié)議與機(jī)器人端NUC進(jìn)行通信，以調(diào)度機(jī)器人南向驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)尋路，自動(dòng)避障等相關(guān)交互。
故場(chǎng)景內(nèi)包括藥房終端（OpenHarmony Dayu200），病房終端（HarmonyOS），機(jī)器人平臺(tái)，以及小熊派Nano NFC標(biāo)簽。
機(jī)器人平臺(tái)框架介紹：
整體機(jī)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(jī)INTEL NUC部分通過LINUX系統(tǒng)運(yùn)行ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)進(jìn)行高級(jí)傳感器和控制算法的運(yùn)行和解析如激光雷達(dá)深度相機(jī)導(dǎo)航算法等。
- openharmony中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，Openharmony是為啟用其良好的傳感器生態(tài)和接入外部設(shè)備而接入。
- 底盤包含執(zhí)行器和傳感器系統(tǒng)能夠進(jìn)行移動(dòng)并且回傳IMU以及里程計(jì)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(shè)備或ROS計(jì)算節(jié)點(diǎn)輸出，通過wifi ap 發(fā)送至bearpi運(yùn)行的openharmony系統(tǒng)，在鴻蒙系統(tǒng)中對(duì)下發(fā)指令進(jìn)行狀態(tài)機(jī)匹配后將最終控制指令下發(fā)到底盤，機(jī)器人即可開始運(yùn)行。
- 上行數(shù)據(jù)鏈路首先由底盤打包里程計(jì)和IMU信息通過串口上傳到ROS接受節(jié)點(diǎn)并作用于激光雷達(dá)，深度相機(jī)，結(jié)合TEB算子進(jìn)行導(dǎo)航，同時(shí)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(diǎn)并進(jìn)行狀態(tài)機(jī)選擇匹配導(dǎo)航目標(biāo)。
機(jī)器人端軟件部分系統(tǒng)架構(gòu)
Intel NUC 端 架構(gòu)圖：
3、應(yīng)用UI設(shè)計(jì)
UI設(shè)計(jì)主要分為藥房端，病床端，部分UI設(shè)計(jì)圖如下：
登錄啟動(dòng)頁：
藥房端首頁：
藥房端處理藥品頁：
病床端藥品已送達(dá)信息頁：
