[發明專利]一種醫療廢物智能運輸車及運輸方法

有效

• 申請號: 202010547530.3
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111824646B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 馬芳武;李希宇;代凱;申棋仁;馮曙;張豪斌
• 申請（專利權）人: 浙江天尚元科技有限公司
• 主分類號: B65F3/00
• 分類號: B65F3/00;G01C21/34;H04L67/125;H04W4/40;H04W4/44
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 謝瀟

1.一種醫療廢物智能運輸車，其特征在于，包括線控底盤、車體及安裝在車體上的存儲模塊、感知定位模塊、控制執行模塊及無線通信模塊，所述的線控底盤上安裝有稱重模塊；

所述的存儲模塊用于識別醫療廢物信息、接收醫療廢物并將醫療廢物信息發送至所述的無線通信模塊；所述的感知定位模塊用于感知車輛周邊的環境信息并將環境信息發送至所述的無線通信模塊和所述的控制執行模塊；所述的無線通信模塊用于與外部云端控制器建立無線通信連接，接收外部云端控制器派發的命令并將命令信息發送至所述的控制執行模塊，由所述的控制執行模塊執行命令并將執行信息發送至所述的無線通信模塊；

所述的存儲模塊包括分類存儲倉倉蓋、分類存儲倉和RFID標簽識別裝置，所述的分類存儲倉倉蓋設置在所述的分類存儲倉的頂端，所述的分類存儲倉倉蓋用于封閉所述的分類存儲倉，所述的RFID標簽識別裝置用于識別廢物袋上的包含醫療廢物信息的RFID標簽，由所述的控制執行模塊根據所述的RFID標簽識別裝置的識別結果自動彈出對應的分類存儲倉；所述的控制執行模塊用于控制所述的分類存儲倉的開合以及驅動和控制所述的車體的車輪，使醫療廢物智能運輸車按照已規劃路徑行駛；

利用權利要求上述醫療廢物智能運輸車實施的醫療廢物智能運輸方法，包括以下步驟：

S1：醫療廢物智能運輸車接收到云端控制器派發的命令后，獲取指定接收醫療廢物地點的信息作為目標，以醫療廢物智能運輸車所處的當前位置作為規劃路徑起點，結合獲取的目標信息和提前采集創建的醫院內部的三維地圖信息，使用已知A-Star算法規劃醫院內全局路徑，并通過已知快速隨機搜索樹算法得到醫院內局部路徑，由控制執行模塊驅動和控制車體的車輪，使醫療廢物智能運輸車按照已規劃的醫院內局部路徑行駛；

S2：當醫療廢物智能運輸車到達指定接收醫療廢物地點后，由工作人員將不同廢物袋上的RFID標簽依次對準車體上的RFID標簽識別裝置，由RFID標簽識別裝置依次讀取和識別醫療廢物信息，通過無線通信模塊將醫療廢物信息依次上傳至云端控制器，由控制執行模塊根據RFID標簽識別裝置的識別結果依次自動彈出對應的分類存儲倉，由工作人員將不同廢物袋分別放入彈出的對應的分類存儲倉內；

每接收一袋廢物袋，稱重模塊對車體進行稱重，若車內接收的廢物重量未達到規定閾值，則繼續接收廢物袋，直至指定接收醫療廢物地點的廢物袋全部收集完畢后，醫療廢物智能運輸車根據云端控制器的命令行駛至下一個指定接收醫療廢物地點接收醫療廢物；若車內接收的廢物重量達到規定閾值，則無線通信模塊向云端控制器發送收集完畢信息，醫療廢物智能運輸車根據云端控制器的命令行駛至醫院門口；

S3-1：云端控制器通過醫院外部的城市關鍵交通路段提前布置的攝像頭實時獲取行人及行車流通信息，該城市關鍵交通路段包含醫院門口至醫院外部的廢物處理中心的區域內的重要路段；

S3-2：結合提前采集創建的城市二維柵格地圖信息，云端控制器根據醫院門口至醫院外部的廢物處理中心的區域內的實時人車分布，對該區域劃分區塊并估計區域內人車密度，具體包括以下步驟：

S3-2-1：云端控制器通過醫院外部的城市關鍵交通路段提前布置的攝像頭檢測行人及行車并投影至城市地圖坐標；

S3-2-2：對城市地圖上的行人及行車坐標進行K均值聚類，構成K個人車簇，K為大于或等于1的整數；

S3-2-3：對于每一個人車簇，連接該人車簇的中心與距離中心最遠的人車坐標點，作為該人車簇對應的人車分布區塊的初始半徑R；

S3-2-4：統計每一個人車分布區塊內的人車流量N，根據公式(1)得出每一個人車分布區塊內的人車密度D：

S3-2-5：對每一個人車分布區塊按標準化人車密度進行擴展，具體的擴展方法為：計算每一個人車分布區塊內的人車密度的min-max標準化值，映射函數見公式(2)：

其中D_max、D_min為所有K個人車分布區塊中人車密度的最大值和最小值，D^*為每一個人車分布區塊內的人車密度的標準化數值；

通過公式(3)對每一個人車分布區塊的初始半徑R進行比例放大至R^*：

從而實現行對每一個人車分布區塊的擴展；

S3-3：對A-Star算法進行改進，云端控制器使用改進的A-Star算法對醫療廢物智能運輸車的廢物運輸工作進行城市內全局路徑規劃，搜索城市內最優全局路徑，具體包括以下步驟：

S3-3-1：將提前采集創建的城市二維柵格地圖中每個柵格的中心視為一個節點，將該城市二維柵格地圖中沒有行人及行車的柵格視為無障礙柵格，將無障礙柵格的中心視為可行節點，創建開放列表和關閉列表，開放列表用于存放未訪問的可行節點，關閉列表用于存放已訪問過的節點；

S3-3-2：以醫院門口作為規劃路徑的起點，并以該規劃路徑的起點作為起始節點，加入至開放列表中；以廢物處理中心作為規劃路徑的終點，并以該規劃路徑的終點作為目標節點；

S3-3-3：判斷開放列表是否為空，若開放列表內無可行節點，則路徑搜索失敗，醫療廢物智能運輸車無可通行路徑，在醫院門口待命，轉入步驟S3-1；若開放列表內有可行節點，則取出代價值最小的可行節點作為當前節點，加入至關閉列表中，轉入步驟S3-3-4；

S3-3-4：判斷當前節點是否為目標節點，若當前節點是目標節點，則反向搜索前序節點，生成城市內最優全局路徑，轉入步驟S4；若當前節點不是目標節點，則跳過關閉列表內的節點，遍歷當前節點周圍的可行節點，生成每一個可行節點相對應的路徑，對當前節點周圍的每一個可行節點進行如下操作：

S3-3-4-1：將當前節點周圍的可行節點作為新的節點，記為m；

S3-3-4-2：計算從起點沿著已生成的相對應的路徑到節點m的移動開銷，即累計成本，記為G；

S3-3-4-3：判斷節點m是否存在于開放列表，如果節點m已存在于開放列表，則比較G與開放列表內的歷史節點m'的累計成本g，若G＜g，則用節點m替換開放列表內的歷史節點m'，以當前節點作為節點m的前序節點，并計算節點m的代價值，若G＞g，則跳過該節點m，遍歷當前節點周圍的下一個可行節點；如果節點m未存在于開放列表，則直接將節點m加入至開放列表，以當前節點作為節點m的前序節點，在累計成本G的基礎上，附加節點m到目標節點的估計移動開銷，即啟發式函數值，記為H，依據曼哈頓距離計算啟發式函數值：

H＝|(X_g-X)+(Y_g-Y)| (4)

其中X_g、Y_g為目標節點在城市二維柵格地圖上的坐標，X、Y為節點m在城市二維柵格地圖上的坐標；

S3-3-4-4：判斷節點m所屬的人車分布區塊，并將該人車分布區塊對應的人車密度乘以人車密度懲罰系數作為該節點m的附加懲罰項，加入到節點的代價函數；若該節點m不屬于任何人車分布區塊，則記該節點m對應的人車密度為0；若該節點m同屬于多個人車分布區塊，則記該節點m對應的人車密度為多個人車分布區塊的人車密度之和，該節點m的代價值F的計算公式如下：

F＝G+H+αD (5)

其中α為人車密度懲罰系數，0.5＜α≤1；

S3-3-4-5：重復步驟S3-3-4-1至S3-3-4-4，直至遍歷完當前節點周圍的所有可行節點，轉入步驟S3-3-3；

S4：在控制執行模塊的驅動和控制下，醫療廢物智能運輸車跟隨城市內最優全局路徑，將醫療廢物運往廢物處理中心，醫療廢物智能運輸車在廢物處理中心卸載完成后進行清潔及消毒處理；

S5：重復步驟S3-2至步驟S3-3，確定最優返回路徑后，在控制執行模塊的驅動和控制下，醫療廢物智能運輸車跟隨最優返回路徑返回醫院，無線通信模塊向云端控制器反饋任務完成的信息，等待接收云端控制器派發的新的命令。