1. 研究目的与意义
医院药房是医院的一个重要部门,其主要任务不仅是要高效率地为患者提供符合诊断处方、质量合格的药品，而且药房中的医护人员还需核对这些药品是否符合患者的疾病，并给予患者一些用药指导，答疑解惑。药品的调配.工作是医院药房最主要的工作，其质量直接与患者用药的安全性和有效性息息相关。这一环节的工作复杂，工作量大，其服务质量直接体现了社会医疗保障制度和医疗设施现代化水平，制约着医院的发展，影响着人们的生活质量但现实生活中药剂师接收处方，到货架取药，再到再次复核处方，到发给病人药品。整个一个人操作的时候，值班药师的整个精神是高度集中的，任何一个环节出错并未及时更正都会产生处方发放错误。随着科学技术的不断进步和现代医疗服务水平提高,各种自动化药房系统正逐渐走进各大医院,实现对药品的科学化、规范化、自动化管理已成为医药行业发展趋势。用机器人替代传统的人工发药,不仅能提高发药效率、降低药品发错几率、充分利用药房空间等优势,而且是实现药房智能化管理的客观需要。
2. 课题关键问题和重难点
关键点：
1.机械手取药部分研究
采用关节式机械手取药的方式，对机械手结构进行设计和优化。用单片机同时控制关节的角度得到不同的动作如取药、翻转、拣药、复位等，完成核对药品的一系列流程。
3. 国内外研究现状（文献综述）
疫情期间，医院以及隔离区域内存在大量的医疗物资需要转运，如防护服、手套、药品等防疫物资，以及生物样本、医疗废弃物等具有传染性的高危物品。如果使用机器人运输转运，既可以节省人力，又能降低病毒传染风险，这就需要运输机器人具有很高的灵活性，并且能够感知环境、路径规划和自主导航。实现此目的的方法主要有利用摄像头的视觉导航、激光雷达导航、卫星定位导航以及通过铺设电磁轨道的磁导航等。受室内环境的限制，后两种导航方式在室内医疗环境应用较少。最早在1989年，美国TRC公司就设计出Helpmate移动机器人并在医院首次应用，该机器人使用视觉信息、超声波以及红外接近传感器实现障碍物的检测，从而完成餐盘、药品的运送。2010年Takahashia开发了一种基于激光测距仪、超声波传感器和立体视觉系统的机器人MKR，适用于在医院公共设施中安全可靠地运送行李、重要标本和其他材料。2011年英国开始在医院应用一款名叫TUGs的护理机器人，可以通过摄像头扫描并存储周围环境实现自动识别医院中复杂的通道，完成药物、垃圾的运输工作。马里兰大学医学中心也对相关数据进行统计分析，测试了机器人在重症监护室送药的可靠性，通过相关数据分析得出在现有的技术条件下，机器人可以替代人工完成送药工作并保证及时性与可靠性。在此次新冠疫情中亦有许多运输机器人在医院应用的例子，如普渡科技的“欢乐送”机器人代替人工送餐，送餐机器人配备了四层托盘，一次可配送四间房间。广东省人民医院引进的双胞胎机器人“平平”和“安安”，机器人主动完成物资的配送，可实现自主开关门、自主搭乘电梯等功能，同时还能对各个病区进行实时影像监控与互动。在湖北、广东、浙江等省市的医院，上海擎朗智能科技有限公司研发的“小花生”机器人，利用激光、红外、声纳、视觉等传感器完成自主无轨运行，可24h无间断工作，大大减轻医护人员工作量，降低临床工作人员的安全风险。除了运输物资，还有专门用来移动患者的转运机器人，与运输物品不同，在转运人员时必须要考虑机器人的安全性、舒适性以及人机交互的便捷性。早期日本科学家研发的医用搬运机器人RIBA，其主要功能是将患者从床上搬到轮椅上，其上肢覆盖了触觉传感器，能为操作者提供适当的交互反馈。还有日本松下公司设计的Resyone机器人，能实现床椅分离，便于患者的转运移动。此类机器人可以很大程度上减轻护理人员的负担，甚至可以无需医护人员直接接触患者，就能实现转运，在疫情期间应用可以在一定程度上保护医护人员的生命安全。
与此同时，各个大学也都设计出了不同的送药机器人。河海大学设计了一款基于arm及机器视觉的智能药品运送机器人机器人。工作人员可在初始药房位置给定机器人应配送的门牌号房间，药品货物装载自动检测后，机器人将完成包括送药病房门牌号识别、路径规划、停车卸货等一系列配送任务；该系统以stm32f407高性能arm芯片为控制核心，使用k210嵌入式平台进行门牌号识别，通过openmv4开源硬件进行机器视觉寻迹，完成自身的配送药物任务；通过系统的实验测试。大部分都采用以openmv或者OpenCV作为图像识别，以单片机作为主控的方案。
4. 研究方案
1.硬件：
移动机械臂是由一个移动平台和一个固定在其上面的机械臂组成。就一般规划方案而言，要么是先控制移动平台的运动，后控制机械臂的运动；要么是先控制机械臂的运动，后控制移动平台的运动。本课题采用先控制移动平台到指定位置之后，识别所取药物位置，再控制机械臂的抓取运动。基于位姿的机械臂控制系统如 REF _Ref126316650 \h 图 1所示。该方式计算摄像机和目标物之间的相对位姿，期望位姿和当前位姿都是在三维笛卡尔空间中描述，而机械臂末端在笛卡尔空间做近似直线运动。由于位姿估计和控制器分开设计，实现起来比较容易。但是需要标定摄像机和机械臂末端相对关系，最后的执行结果依赖于精确的目标物模型。
本项目采用机器视觉方式核对所取药品，利用opencv智能相机对视觉检测平台和药品进行条形码扫描核对，并实现与上位机软件通信。
5. 工作计划
第1周（2.20-2.24）接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料
第2周（2.27-3.3）阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；
第3周（3.6-3.10）确定机械臂硬件驱动方案，参阅有关资料，分析工作原理；；
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