1. 研究目的与意义
2019 年起，新型冠状病毒肺炎（简称“新冠肺炎”）在全球蔓延，从 2020 年的变异病毒德尔塔毒株到 2021 年的奥密克戎变异毒株，病毒的基因结构、传染性等都在不断变化。面对复杂多变的形势，疫情防控必将成为常态化。医院门诊药房作为医疗机构窗口单位，与大量门诊患者直面接触，工作人员与患者交叉感染风险极大，重构药房公共区域与办公区域的划分，将患者分流，可有效减少医院内交叉感染的可能。同时，门诊药房是患者就医流程的终端之一，正确调剂药品很大程度决定了患者的就医质量。门诊药房工作较为繁重，如何合理降低药师劳动强度、提高工作效率及减少处方调配差错是药房管理工作的重中之重，调剂差错发生的相关因素与硬件设施、药品、处方内容等有关。根据已有调查显示，对于自动发药系统对门诊药房工作效率和新型冠状病毒肺炎疫情防控安全有着明显的提升，院区药师调配更准确、快捷，发药流程更合理、高效；药房内部工作人员更少，区域划分更合理，防控等级更清晰，工作环 境更安全；患者取药环节用时更短，流程和等候时长更合理，减少聚集降低交叉感染风险。综合来看，药房自动化是一种明显趋势，是”平台提优”，为医疗效率迸发创新活力。
2. 课题关键问题和重难点
关键点：
第一，（Ros小车及其底盘）需要对麦克纳姆轮机器人系统框架设计；对机器人导航系统进行了运动学仿真建模；对 ROS 坐标系变换进行分析；最后对机器人传感器进行了介绍与选型。机器人运动结构麦克纳姆轮机器人的硬件系统设计。对麦克纳姆轮机器人的整体系统方案进行设计，对机器人的机械本体设计，对机器人的驱动控制进行了设计与选型。
第二，（slam导航）麦克纳姆轮机器人的控制算法的研究。尝试地图的创建新方法，用 Cartographer 算法在 ROS 地图中进行了仿真与实验。机器人的定位，尝试使用卡尔曼滤波的算法，并用 MATLAB 算法进行了仿真模拟实验。对于机器人的路径规划，以 A*算法形式进行分析研究，并进行MATLAB 模拟仿真的实验。为机器人的导航路径规划提供了理论依据，并应用于送药。
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
系统由麦克纳姆轮轮组机器人本体，激光雷达，NVDIA控制器，显示屏，12v电池组组成。
其中麦克纳姆轮机械本体结构是用来满足支撑及安装电机驱动器、激光雷达、电池、主控制器等部件；驱动控制模块可以实现麦克纳姆轮机器人的全方位运动；环境感知模块包含和思岚 A1M82D 线扫激光雷达；此机器人选用带有编码器的直流减速电机，通过获取四个电机编码器的值可实时监控机器人的运动信息。
通过计算机局域网的远程控制可以实时掌握机器人状态以及对机器人的运动控制。可以用计算机通过局域网对目标机器人发送指令执行预期的任务，机器人的车载控制器通过读取远程计算机发送的指令，通过 RS232 向机器人的电机控制器发送指定的运动信息，通过 4路pwm加上 8 个IO口控制四个电机驱动器，控制并实现麦克纳姆轮机器人的全方位运动。如下图 1 所示的麦克纳姆轮机器人的系统结构。
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
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） 确定建图传感器方案，参阅有关资料，分析工作原理；；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
