CN114668608A - 智能配药送药车及其配送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能配药送药车及其配送方法，智能配药送药车包括药箱、主控部分和车体运行机构；所述药箱置于车体上部，所述车体运行机构设于车体的底部；所述药箱正前方设有第一识别摄像头，用于识别目标房号；所述药箱外侧面设有触摸显示模块和第二识别摄像头；所述药箱内部包括多个抽屉式结构；所述主控部分包括装药模块和出药模块，所述装药模块根据第二识别摄像头识别药品，根据触摸显示模块录入目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉装药；所述出药模块根据第一识别摄像头识别目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉出药。
Description
技术领域
本发明涉及无人送药车技术领域，具体涉及智能配药送药车及其配送方法。
背景技术
传统的医院住院部送药方式是由人力送药完成的，用药高峰时段或医护人员繁忙时段会产生药物配送滞后，药物配送混乱等问题，导致病人用药时间不固定，医护人员时间资源浪费等隐患。另一方面，在住院环境下，各个病房病号可能有不同的疾病，由医护人员人工送药会有交叉感染的风险。所以减少了人员的交集程度，减少细菌病毒的传播，降低人员工作压力，提高医护人员工作质量，急需一种无人送药车送药。
发明内容
鉴于上述技术问题，为了实现高效的配送药物，本发明提出了一种基于智能配药送药车的配送药物的解决方案。
本发明提供一种智能配药送药车，包括药箱1、主控部分2和车体运行机构3；所述药箱1置于车体上部，所述车体运行机构3设于车体的底部；所述药箱1正前方设有第一识别摄像头4，用于识别目标房号；所述药箱1外侧面设有触摸显示模块5和第二识别摄像头9；所述药箱1内部包括多个抽屉式结构；所述主控部分2包括装药模块和出药模块，实现装药和出药，所述装药模块根据第二识别摄像头9识别药品，根据触摸显示模块5录入目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉装药；所述出药模块根据第一识别摄像头4识别目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉出药。
在本发明的另一技术方案中，所述车体运行机构3包括行走车轮31、牛角轮32及第三识别摄像头6；所述行走车轮31为2个各自独立电驱动的主动轮，分别设于车体底部中部同一轴线的两外侧；所述牛角轮32为2个辅助轮，分别位于车体底部前后方向的前端和后端，所述牛角轮32通过牛角轮支架与车体的底板连接；所述第三识别摄像头6位于车体底部正前方，用于识别地面的颜色标识带；所述主控部分2通过触摸显示模块5和第二识别摄像头9接收配药任务，根据所述第一识别摄像头4及所述第三识别摄像头6的信号控制所述送药车配送药物。
在本发明的另一技术方案中，所述行走车轮31为带光电编码器的直流电机车轮。
在本发明的另一技术方案中，所述车体运行机构3还包括角位移传感器，所述角位移传感器位于车体正前方，用于判定当前车体运行角度偏差。
在本发明的另一技术方案中，所述抽屉式结构包括药盘11、抽屉12、药盘平移机构和压力传感器13，所述药盘平移机构用于自动打开/关闭抽屉，所述压力传感器13设置于药盘11下，用于检测抽屉内部是否填药。
在本发明的另一技术方案中，所述药盘平移机构包括丝杆步进电机14、滑块15和药盘11，滑块15连接于丝杆步进电机14的丝杠上，抽屉12和滑块15相连接。
在本发明的另一技术方案中，所述第一识别摄像头4为广角数字识别摄像头，安装在一维云台10上，可以探测送药车前方±45度扇面视野。
在本发明的另一技术方案中，所述一维云台10由云台舵机和舵机架构成，位于车体上部正前方，主控部分2通过对云台舵机的控制，改变一维10云台上方所述第一识别摄像头4的朝向。
在本发明的另一技术方案中，所述送药车还包括自适应照明模块7，位于送药车前方，根据环境光亮暗进行照明亮度调节。
在本发明的另一技术方案中，所述送药车还包括语音播报模块，位于药箱1顶部，用于实时播报所述送药车目前运行状态。
在本发明的另一技术方案中，所述送药车还包括自动喷洒消毒模块，位于药箱顶部，喷头朝向下方车体，所述送药车通过喷洒消毒液自我消毒。
在本发明的另一技术方案中，所述第二识别摄像头9用于扫描药品的二维码，识别药品种类。
本发明提供一种基于所述送药车的送药方法，用户通过触摸显示模块5录入药品预送往的目标房号；通过第二识别摄像头9扫描药品的二维码，识别药品种类；控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉装药；循环上述操作，直至装药完毕。
在本发明的另一技术方案中，所述出药模块根据第一识别摄像头4识别目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉出药；循环上述操作，直至送药完毕。
在本发明的另一技术方案中，用户通过触摸显示模块5布置送药任务；所述送药车按照第三识别摄像头6所识别的地面标识带路线行走；所述送药车按照第一识别摄像头4所识别的目标房号停车并送出药物。
在本发明的另一技术方案中，如果第一识别摄像头4检测到前方有行人，所述送药车停车，待行人离开第一识别摄像头4可视范围，达到安全距离后，所述送药车继续行走。
附图说明
图1为本发明送药车正面示意图；
图2为本发明送药车侧面平面示意图；
图3为本发明药箱A-A剖示意图
图4为本发明主控关联示意图。
附图标记说明：
1—药箱 2—主控部分 3—车体运行机构
4—第一识别摄像头 5—触摸显示模块 6—第三识别摄像头
7—自适应照明模块 8—自动喷洒消毒模块
9—第二识别摄像头 10—一维云台 11—药盘
12—抽屉 13—压力传感器 14—丝杆步进电机
15—滑块 31—行走车轮 32—牛角轮
具体实施方式
本发明某些实施例于后方将参照所附附图作更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明的一种智能配药送药车的实施例如图1-2所示，包括药箱1、主控部分2和车体运行机构3；所述药箱1置于车体上部，所述车体运行机构3设于车体的底部；所述药箱1正前方设有第一识别摄像头4，用于识别目标房号；所述药箱1外侧面设有触摸显示模块5和第二识别摄像头9；所述药箱1内部包括多个抽屉式结构；所述主控部分2包括装药模块和出药模块，实现装药和出药，所述装药模块根据第二识别摄像头9识别药品，根据触摸显示模块5录入目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉12装药；所述出药模块根据第一识别摄像头4识别目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉12出药。
第一识别摄像头4、第二识别摄像头9、触摸显示模块5、车体运行机构3及抽屉式结构同主控部分2之间电连接。
所述车体运行机构3包括行走车轮31、牛角轮32及第三识别摄像头6，第三识别摄像头6为色彩识别寻迹摄像头；所述行走车轮31为2个各自独立电驱动的主动轮，分别设于车体底部左右方向的两侧，所述牛角轮32为2个辅助轮，分别位于车体底部前后方向的前端和后端。
更具体的，所述车体运行机构3由行走车轮31(两个带光电编码器的直流电机车轮)、牛角轮32、角位移传感器及第三识别摄像头6(为色彩识别循迹摄像头)组成；所述行走车轮31为2个,设于车体底部中部同一轴线的两侧,所述牛角轮32为2个,分别位于车体底部前后方向的前端和后端；2个行走车轮31分别由各自对应的直流电机驱动,行走车轮31通过车轮架与车体的底板固定连接，成为各自独立电驱动的主动轮；所述牛角轮32通过牛角轮支架与车体的底板连接。
所述角位移传感器位于车体正前方，可以判定当前车体运行角度偏差，并辅助行走车轮31进行回正、任意角度拐弯等操作，角位移传感器与STM32主控板电连接。
所述第三识别摄像头6为色彩识别循迹摄像头，位于车体底部边缘处，能够引导车体沿医院地面铺设的彩色地标路线移动。
所述触摸显示模块5可以与使用者进行交互，实现病房号输入，药品名输入，药箱抽屉移动，车辆运行停止等操作，位于所述药箱侧面，与STM32主控板电连接。
所述第一识别摄像头4为广角数字识别摄像头，朝向正前方，位于一维云台10上部，可以探测送药车前方±45度扇面视野，可以进行病房号和人脸检测功能，与STM32主控板电连接。
所述一维云台10由云台舵机和舵机架构成，一维云台10位于车体前部正上方，主控部分2通过对舵机的控制，可以使一维云台10上方物体在平面内转动，从而改变位于一维云台10上方第一识别摄像头4的朝向，一维云台10的舵机与STM32主控板电连接。
所述自适应照明模块7由多个并联的发光LED阵列配合光敏电阻的电路组成，位于送药车前方斜向前45度朝向(45度为最佳角度，30度～50度也能达到使用目的)，可以根据光敏电阻检测环境光亮暗，并进行照明亮度调节，自适应照明模块7与STM32主控板电连接。
所述自动喷洒消毒模块8位于药箱1顶部，包括喷头和电控开关组成，内部可装填消毒液，电控开关与stm32主控板电连接。可根据使用场景定义何时进行自动喷洒，也可以根据通过人机交互临时增加消毒液的喷洒。
如图3所示所述药箱1由箱体、药盘平移机构、箱内压力传感器13、第二识别摄像头9为二维码识别摄像头、触摸显示模块5、语音播报模块组成；所述箱体1有多个抽屉式结构；所述抽屉式结构包括药盘11、抽屉12、药盘平移机构和压力传感器13；所述药盘平移机构包括丝杆步进电机14和滑块15，滑块15连接于丝杆步进电机14的丝杠，抽屉12和滑块15相连接，压力传感器13设置于药盘11下方用于检测抽屉内部是否填药，所述药盘11设置于抽屉12内；所述触摸显示模块5位于箱体侧面；所述第二识别摄像头9位于箱体侧面，第二识别摄像头9可以识别药品种类，并将药品名称显示在触摸显示模块5上。
所述语音播报模块位于药箱1顶部，可以对用户实时播报目前运行状态。
如图4所示，所述主控部分2由STM32主控板、稳压电源(可以同时输出3.3V、5V、12V给所有用电装置，直流电机、步进电机使用12v供电；云台舵机、第一、二、三摄像头使用5v供电；角位移传感器使用3.3v供电)、直流电机驱动模块丝杆步进电机驱动模块、蓝牙BLE模块组成。
所述主控板可以通过所述蓝牙BLE接受外部信号，以实现对送药车的远程操控。
所述主控板信号输入端连接所述角位移传感器、所述第三识别摄像头6(为色彩识别循迹摄像头)、所述第二识别摄像头9(为二维码采集摄像头)、所述第一识别摄像头4(为广角数字识别摄像头)；所述直流电机驱动模块可以驱动车体运行机构中直流电机运动；所述丝杆步进电机驱动模块可以驱动药箱中丝杆步进电机运动；所述主控板控制信号输出端连接所述直流电机驱动模块、所述丝杆步进电机驱动模块、所述触摸显示模块、所述蓝牙BLE模块、所述云台舵机信号输入端、所述自动喷洒消毒模块电控开关；所述主控板也可以通过蓝牙BLE模块与外部设备(手机、遥控器、其他嵌入式设备)连接，从而远程操控车体运行、停止、转向、药箱抽屉伸缩状态，改变语音播报内容、触摸屏显示内容。
本实施例中,车体运行直流电机为MG513P30直流减速电机，丝杆步进电机采用N20步进电机制作的丝杆减速电机。主控板采用中景园STM32F407ZET6主控板。电源采用3600mAh的12v电池，搭配电源管理模块可以分路输出3.3V、5V、12V不同的电压以保证各模块供电正常。蓝牙模块采用ATK-BLE01蓝牙模块。直流电机驱动采用A4950双路电机驱动模块，丝杆步进电机驱动模块采用步进电机驱动CA-4060模块，色彩识别循迹摄像头和二维码识别摄像头均采用OpenMVH7Plus摄像头，广角数字识别摄像头采用K210摄像头套件，利用yolov5训练神经网络进行人脸特征识别及数字识别；语音播报模块采用JQ8900-16P MP3语音播报模块；触摸显示模块采用淘晶驰X3 4.3寸TJC4827X3430_011R串口屏模块；自适应照明LED阵列采用3W大功率LED灯珠以及光敏电阻。
本发明的第二实施例是基于所述智能配药送药车的配送方法,用户通过触摸显示模块录入药品预送往的目标房号,布置送药任务；通过第二识别摄像头扫描药品的二维码，识别药品种类；通过控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉装药；循环上述操作，直至装药完毕。所述送药车按照第三识别摄像头所识别的地面标识带路线行走；所述送药车按照第一识别摄像头所识别的目标房号停车并送出药物。所述出药模块根据第一识别摄像头识别目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉出药；循环上述操作，直至送药完毕。
具体送药过程如下：
装药阶段：
S1、使用者在触摸显示模块5交互界面填入病房号和医院地面彩色标识带颜色。
S2、在成功识别到病房号(或医院地面彩色标识带颜色)后，stm32主控板发出控制信号使语音播报模块播报“识别成功，请扫药品二维码”，否则播报“未识别，请重新扫描”。
S3、此时二维码识别摄像头9开始工作，进行药品二维码识别，二维码识别后将二维码与STM32存储器内所存储的对应的药品名打印在药箱的触摸显示屏5上，如果多次识别后仍未识别成功，可以通过手动输入药品名，并显示名称。
S4、药品名称录入显示成功后，stm32主控板通过对丝杆步进电机驱动模块的管脚输出指定个数的脉冲继而控制丝杆步进电机转动固定角度，丝杆14旋转，滑块15带动抽屉12运动，来完成药箱抽屉打开的动作，所述药箱抽屉打开编号最低的一个抽屉，等待装药，当抽屉中的压力传感器检测到药品填入以后，压力传感器与stm32主控板连接的管脚ADC采样值将会发生改变，由此stm32主控板输出指定个数的脉冲继而控制丝杆步进电机转动固定角度，丝杆14旋转，滑块15带动抽屉12运动，使药箱抽屉关闭，语音播报“药品装填完毕”。
S5、使用者可以重复上述操作直至所有药箱抽屉装满药品或手动点按触摸显示模块5交互界面上的“装货完成”按钮以终止装货。
S6、使用者点按在触摸显示模块5交互界面上的“出发”按钮，stm32主控板接收到指令后，命令一维云台10、第一识别摄像头4、第三识别摄像头6、自适应照明模块7、角位移传感器开始工作，送药车准备开始送药。
送药阶段：
S7、stm32主控板发送信号启动自动喷洒消毒模块8的电控开关，送药车辆自我喷洒消毒液。
S8、通过第三识别摄像头6识别医院地面铺设的彩色标识带的颜色选择行走路线。
S9、随后送药车按照识别的路线行走，按照病房编号从低到高的顺序前往分别不同病号房(或不同科室)。在运行过程中，stm32主控板对直流电机驱动模块的对应管脚输出不同占空比的PWM波，从而实现对两个直流电机的启动、停止、正转、反转，结合角位移传感器返回的信号，stm32主控板对两直流电机进行PID控制，使得车轮31停止、正转、反转、差速旋转，进而实现整个送药车的停止、前进、后退、精准转向。
S10、当环境光较暗时，光敏电阻阻值增大，使得LED阵列电压增大，光照强度增加，当环境光较亮时，光敏电阻阻值减小，使得LED阵列电压减小，光照强度减小，从而实现自适应照明，防止外界光对第三识别摄像头6(为色彩识别循迹摄像头)及第一识别摄像头(为广角数字摄像头)的干扰。
S11、随着一维云台的转动，其上方的广角数字识别摄像头4可以探测送药车前方±45度扇面视野，如果第一识别摄像头广角数字识别摄像头4检测识别到前方有行人，会向stm32主控板返回信号，控制直流电机停转，送药车停车，同时stm32主控板控制语音播报模块播报“行人请注意躲避”。待行人离开第一识别摄像头(为广角数字识别摄像头)可视范围后，摄像头向stm32主控板返回信号，stm32主控板控制送药车继续运转。
S12、待送药车到达相应病号房时，第一识别摄像头4(为广角数字识别摄像头)识别病房号，送药车停车，stm32主控板发出指令控制对应病房抽屉伸出，语音播报病号房和药品名称，待压力传感器13检测到药物取出后，抽屉缩回，语音播报“**号病房药品成功送达”。
S13、自车辆到达时起，STM32主控板开始计时，如果检测到药箱中药品3分钟后仍无人取出，语音模块重复播报五遍“**号病房药品等待取出”。
S14、等待10s后stm32主控板再次发送信号启动自动喷洒消毒模块8的电控开关，送药车辆自我喷洒消毒液。继续前往下一个病房，并重复上述送药步骤。
返回阶段：
S15、待最后一个药箱药品送达后，送药车返回出发点，如果药箱中有剩余药品未取出，STM32主控板控制该层抽屉触摸显示模块5提示红色，语音播报“**号病房药品未成功送达”，等待用户人员操作后，点按触摸显示模块交互界面“复位”按钮，此时系统信息清零，等待下一次送药任务循环。
应注意，附图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。
实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
实施例中涉及的方法步骤并不限于其描述的顺序，各步骤的顺序根据实际需要的来进行调整。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.智能配药送药车，其特征在于：包括药箱(1)、主控部分(2)和车体运行机构(3)；所述药箱(1)置于车体上部，所述车体运行机构(3)设于车体的底部；所述药箱(1)正前方设有第一识别摄像头(4)，用于识别目标房号；所述药箱(1)外侧面设有触摸显示模块(5)和第二识别摄像头(9)；所述药箱(1)内部包括多个抽屉式结构；所述主控部分(2)包括装药模块和出药模块，所述装药模块根据第二识别摄像头(9)识别药品，根据触摸显示模块(5)录入目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉装药；所述出药模块根据第一识别摄像头(4)识别目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉出药。
2.根据权利要求1所述送药车，其特征在于，所述抽屉式结构包括药盘(11)、抽屉(12)、药盘平移机构和压力传感器(13)，所述药盘平移机构用于自动打开/关闭抽屉，所述压力传感器(13)设置于药盘(11)下，用于检测抽屉内部是否填药。
3.根据权利要求2所述送药车，其特征在于，所述药盘平移机构包括丝杆步进电机(14)和滑块(15)，滑块(15)连接于丝杆步进电机(14)的丝杠上，抽屉(12)和滑块(15)相连接。
4.根据权利要求1所述送药车，其特征在于，所述第一识别摄像头(4)为广角数字识别摄像头，安装在一维云台(10)上，可以探测送药车前方±45度扇面视野。
5.根据权利要求4所述送药车，其特征在于，所述一维云台(10)由云台舵机和舵机架构成，位于车体上部正前方，主控部分(2)通过对云台舵机的控制，改变一维云台(10)上方所述第一识别摄像头(4)的朝向。
6.根据权利要求1所述送药车，其特征在于，所述送药车还包括语音播报模块，位于药箱(1)顶部，用于实时播报所述送药车目前运行状态。
7.根据权利要求1所述送药车，其特征在于，所述送药车还包括自动喷洒消毒模块，位于药箱(1)顶部，喷头朝向下方车体，所述送药车通过喷洒消毒液自我消毒。
8.根据权利要求1所述送药车，其特征在于，所述第二识别摄像头(9)用于扫描药品的二维码，识别药品种类。
9.基于权利要求1所述送药车的配送方法，其特征在于，用户通过触摸显示模块(5)录入药品预送往的目标房号；所述装药模块通过第二识别摄像头(9)扫描药品的二维码，识别药品种类；控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉装药；循环上述操作，直至装药完毕。
10.根据权利要求9所述配送方法，其特征在于，所述出药模块根据第一识别摄像头(4)识别目标房号，控制抽屉式结构打开与房号对应的抽屉出药；循环上述操作，直至送药完毕。
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