基于RFID的药品盘点机器人、药品盘点系统及方法

基于rfid的药品盘点机器人、药品盘点系统及方法
技术领域
1.本发明涉及药店物流控制技术领域，尤其是涉及一种基于rfid的药品盘点机器人、药品盘点系统及方法。


背景技术：

2.对大多数企业来说，提高库存可见度、加快生产进度是其生产计划的关键需求。库存管控的核心是对货物本身的管控，对货物的数量与相关属性的管控，确保合理的库存保有量，处理库存分类帐目与进出流水帐。以单据的形式基本涵盖仓库的各种进出库业务，但并不能针对仓库的各种资源进行整合，也无法对仓储配送中的大量操作进行效率的优化。
3.无线射频识别即射频识别技术(radio frequency identification，rfid)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。rfid通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。
4.传统的药店盘点都是依靠管理人员进行人工清点查找，不仅费时费力，整体的工作效率也较低，在时间紧张的情况下，较容易出错，不仅会造成药店的经济损失，还会对顾客产生不好的影响，例如，由于工作人员的疏忽，可能会造成类似于货架上出现临期药物或者变质药物，或者药品售空而未及时补充的问题。随着社会的进步，由于传统药店依靠人工盘点药品带来的费时费力，整体工作效率低下，甚至可能发生药品关键信息的缺失遗漏所造成药店的经济损失的问题，使得传统的库房清点查找方式已经不再适应时代的发展。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，实现智能化管控，有效地降低药品售卖风险，减少药店内人力盘点工作量，增加药店管控透明度，提升药品安全性，使药店盘点操作变得高效的目的，本发明采用如下的技术方案：
6.基于rfid的药品盘点机器人，包括药品盘点机器人本体、rfid阅读器，所述药品盘点机器人本体内部设有服务器、外侧装有单线激光雷达、底部内置imu惯性测量单元和移动装置；
7.所述单线激光雷达和imu惯性测量单元，用于获取药品盘点机器人的位姿数据；
8.所述服务器，用于处理、保存、上传单线激光雷达和imu惯性测量单元采集的数据，通过imu惯性测量单元获取的位姿数据，对单线激光雷达获取的激光数据进行校正，定位及构建药店的平面地图；
9.所述rfid阅读器，设有感应接收芯片与信号处理芯片，采用uhf rfid技术，用于获取药品上rfid电子标签的信息，通过rfid电子标签信息，获取药品信息，从而使药品的购入卖出、盘点、查找等工作都变得高效；
10.所述移动装置，用于药品盘点机器人的移动。
11.进一步地，所述药品盘点机器人本体自上而下分两层置物平台和冷藏箱，其中第一层置物平台四面设有防护栏，第二层置物平台四面设有半高防护栏，方便伸手取放药品；置物平台内部设有横竖交叉排放的隔离架，用于药品的排放和分类；药品盘点机器人本体顶部设有延伸斜支架，用于支撑平板显示屏，延伸斜支架架设在第一层置物平台内的隔离架上；平板显示屏采用9.7英寸lcd平板电脑，配置五线阻触摸屏且背面设有rfid阅读器，管理人员面对显示屏的同时，面对摆放药品的药品架，显示屏背面的rfid阅读器对准药品架一侧，药物的购入卖出、盘点、查找等业务均通过平板显示屏用于显示并自动同步药品信息至总控台；药品盘点机器人本体一侧设有把手；第三层冷藏箱设有冷藏箱把手。
12.进一步地，所述移动装置是设置在药品盘点机器人本体底部边角处的万向轮。
13.基于rfid的药品盘点系统，包括总控台和药品盘点机器人；
14.所述总控台，用于向药品盘点机器人发送盘点指令，当盘点发现问题时，平板显示屏会进行警示，此时管理人员可对该药品作相应处理。
15.所述药品盘点机器人，通过imu惯性测量单元获取的位姿数据，对单线激光雷达获取的激光数据进行校正，定位及构建药店的平面地图；通过rfid阅读器获取药品上rfid电子标签的信息，通过rfid电子标签信息，获取药品信息，从而使药品的购入卖出、盘点、查找等工作都变得高效；通过服务器读取的药品信息，判断药品状态是否满足药店存储或售卖的条件：当药品的状态不满足药店的存储或售卖条件时，服务器会向总控台发送预警的信号。
16.基于rfid的药品盘点机器人的药品盘点方法，包括如下步骤：
17.步骤s1：总控台控制药品盘点机器人移动，移动过程中，药品盘点机器人的服务器利用单线激光雷达与imu惯性测量单元，实时采集的数据绘制药店的平面地图，通过imu惯性测量单元获取的位姿数据，对单线激光雷达获取的激光数据进行校正；
18.步骤s2：药品盘点机器人在移动过程中，通过rfid阅读器读取药品的rfid标签，通过rfid标签获取药品信息，并上传至所述服务器；
19.步骤s3：服务器存储rfid阅读器读取的药品信息后，判断药品的状态是否满足药店存储或售卖的条件：当药品的状态不满足药店的存储或售卖条件时，服务器会向总控台发送预警的信号；
20.步骤s4：重复执行步骤s1至步骤s3，直至药店内所有药品信息均被rfid阅读器读取。
21.进一步地，所述步骤s1包括如下步骤：
22.步骤s1.1：对单线激光雷达发射的激光数据以及imu惯性测量单元获取的药品盘点机器人的位姿数据，进行预处理；
23.步骤s1.2：利用imu惯性测量单元，获取的药品盘点机器人的位姿数据对激光数据进行校正；
24.步骤s1.3：利用校正后的激光数据构建药店平面地图；
25.步骤s1.4：重复步骤s1.1至步骤1.3，直至构建出完整的药店平面地图。
26.进一步地，所述步骤s1.1中，将药品盘点机器人未开始移动时的地点记为原点o
global
，以药品盘点机器人的几何中心为原点or，以药品盘点机器人此时朝向为x轴正方向，
垂直于药品盘点机器人朝向为y轴正方向，建立机器人坐标系orxryr；
27.以药品盘点机器人未开始移动时的朝向为x轴正方向，垂直于药品盘点机器人朝向为y轴正方向，建立地图坐标系o
global
x
globalyglobal
，且设药品盘点机器人此时的坐标为(x0,y0)；
28.imu惯性测量单元坐标系为ox
imuyimu
，以imu惯性测量单元的几何中心为原点o，以药品盘点机器人的朝向为x轴的正方向，以垂直机器人的朝向为y轴的正方向；
29.激光雷达坐标系ox
lidarylidar
与药品盘点机器人坐标系重合，单线激光雷达发射激光的初始时刻为ti，接收时刻为tj，且在(ti,tj)内发射了n个激光点：若存在某个或多个激光点发生畸变时，按如下步骤进行处理：
30.步骤s1.1.1：通过式(1)对(ti,tj)时间段内的n个激光点进行标准化；
[0031][0032]
式(1)中：
[0033]
表示tj时刻的激光点的横坐标；
[0034]
x
pre_laser
表示经标准化之后的激光点的横坐标；
[0035]
表示tj时刻的激光点的纵坐标；
[0036]ypre_laser
表示经标准化之后的激光点的纵坐标；
[0037]
n表示在(ti,tj)时间段内单线激光雷达发射的激光点的数目。
[0038]
进一步地，所述步骤s1.2中，利用imu惯性测量单元，获取的药品盘点机器人的位姿数据对激光数据进行校正，包括如下步骤：
[0039]
步骤s1.2.1：在ti时刻盘点机器人的坐标为(x
ri
,y
ri
)，在tj时刻盘点机器人的坐标为(x
rj
,y
rj
)，利用式(2)可获得(ti,tj)时间段内盘点机器人的偏向角度的变化量：
[0040][0041]
步骤s1.2.2：利用式(3)依次校正(ti,tj)时间段内畸变的激光点：
[0042][0043]
式(3)中：
[0044]
δβ为(ti,tj)时间段内的盘点机器人的偏向角度的变化量；
[0045]
x
pre_laser
为(ti,tj)时间段内经标准化处理后的激光点的横坐标；
[0046]ypre_laser
为(ti,tj)时间段内经标准化处理后的激光点的纵坐标；
[0047]
x
trans_lase r
为(ti,tj)时间段内经过imu惯性测量单元校正后的激光点的横坐标；
[0048]ytrans_lase r
为(ti,tj)时间段内经过imu惯性测量单元校正后的激光点的纵坐标；
[0049]
步骤s1.2.3：服务器在盘点机器人运动过程中，不断重复步骤s1.2.1至步骤s1.2.2。
[0050]
通过以上方式对盘点机器人的激光雷达的激光数据以及imu惯性测量单元采集的位姿数据进行融合能够减小由于激光畸变造成的误差，从而可以提升盘点机器人构建的药店的平面地图的精度，为日后管理人员为盘点机器人发送指令并观察盘点机器人的工作状态提供基础。
[0051]
进一步地，所述步骤s2中读取药品的rfid标签，包括如下步骤：
[0052]
步骤s2.1：药品盘点机器人通过其服务器加载所述平面地图，从而精确地获取自身所在的位置信息以及周围的环境信息；
[0053]
步骤s2.2：总控台向药品盘点机器人发送盘点指令；
[0054]
步骤s2.3：药品盘点机器人沿药柜移动，在移动过程中rfid阅读器不断发送请求信号；
[0055]
步骤s2.4：所有处于rfid阅读器读写范围内且未被阅读器识别的药品标签，分别向rfid阅读器反馈一个标签响应数字；
[0056]
步骤s2.5：rfid阅读器接收到返回的标签响应数字，判断是否存在冲突：若每个标签响应数字均唯一，则rfid阅读器将存储各个标签识别数字；若存在两个或以上标签响应数字重复，则rfid阅读器会随机存储一个标签响应数字，并不再接收其再次响应；
[0057]
步骤s2.6：药品盘点机器人移动过程中不断重复步骤s2.1至步骤s2.5，直至rfid阅读器不再接收到标签响应数字。
[0058]
进一步地，所述步骤s2中的药品信息包括：药品的批次、存放位置、生产日期、保质期信息，所述步骤s3中的药品状态包括：保质期、保存条件、存放位置。
[0059]
本发明的优势和有益效果在于：
[0060]
1、过期、临期药物检测。该种基于rfid的药品盘点机器人，适用于药店内所有盘点操作，包括药物的购入卖出、查找、信息更改等，平板显示屏还可以对过期、临期药物进行警示；与传统操作流程相比，不仅省时省力，且容易被发现过期或临期药物并及时处理。
[0061]
2、温湿度报警。药店的部分药物存储对温湿度有一定的要求，该部分药物在购入扫描时无线rfid阅读器将会自动提醒：当药店的温湿度超标，在盘点时无线rfid阅读器会进行警示，以便及时检查药物是否变质。与传统操作流程相比，更智能、更安全。
[0062]
3、缺货药品检测。盘点时遇到药品缺货的情况可及时记录处理。
[0063]
4、所述基于rfid的药品盘点机器人，采用uhf rfid技术，在药品均被贴好rfid标签的前提下，使药品的购入卖出、盘点、查找等工作都变得高效。
[0064]
5、无线rfid阅读器安装在平板显示屏背面，可平衡重心并节约空间，也防止拖线造成安全隐患；且平板显示屏和rfid阅读器均可拆卸，方便充电或维修。
[0065]
6、所述盘点机器人本体分为三层，最下面一层带有冷藏功能，用于放置需要冷藏的药物；上面两层带有外防护篮，内有竖排隔离架，便于整齐排放和分类药物。
[0066]
7、所述盘点机器人可以在移动过程中利用服务器将自身携带的单线激光雷达与底盘内置的imu惯性测量单元的数据进行融合并构建药店的二维地图，为日后管理人员远程发送盘点指令以及实时监控盘点机器人工作状态提供便利。
附图说明
[0067]
图1是本发明中基于rfid的药品盘点机器人的正面结构示意图。
[0068]
图2是本发明中基于rfid的药品盘点机器人的侧面结构示意图。
[0069]
图3是本发明中基于rfid的药品盘点机器人的俯视结构示意图。
[0070]
图4是本发明中基于rfid的药品盘点机器人系统的系统架构图。
[0071]
图5是本发明中基于rfid的药品盘点机器人的药品盘点方法流程图。
[0072]
图6是本发明的药品盘点方法中绘制药店平面地图的流程图。
[0073]
图7是本发明的药品盘点方法中rfid阅读器读取药品的rfid标签的方法的流程图。
[0074]
其中：1、显示屏，2、延伸斜支架，3、把手，4、防护栏5、药品盘点机器人本体，6、置物平台，7、半高防护栏，8、冷藏箱，9、万向轮，10、rfid阅读器，11、隔离架。
具体实施方式
[0075]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0076]
如图1至图3所示，本发明实施例提供一种基于rfid技术的药品盘点机器人，机械结构包括：药品盘点机器人本体1和rfid阅读器10。其中，所述盘点机器人本体底部的边角处均安装有万向轮9，盘点机器人本体有两个置物平台6，及最下层为冷藏箱8，其他两层置物平台6的外侧固定连接有防护栏4；置物平台6内部有竖排隔离架11，用于药物的排放和分类。
[0077]
所述药品盘点机器人本体1内置一台服务器，用于处理、保存、上传各个传感器采集的数据；底部内置imu惯性测量单元，外侧装有单线激光雷达，可以精确地辅助盘点机器人进行定位以及构建药店的平面地图。
[0078]
所述药品盘点机器人本体1一侧设置有把手3，药品盘点机器人本体1最上层有延伸斜支架2以及延伸斜支架2所支撑的平板显示屏1。
[0079]
所述平板显示屏1采用9.7英寸lcd平板电脑，配置五线阻触摸屏且背面设置rfid阅读器10，药物的购入卖出、盘点、查找等业务均通过平板显示屏1显示并自动同步至总控台。
[0080]
所述rfid阅读器10屏内置感应接收芯片以及与信号处理芯片，采用uhf rfid技术，在药品都被贴好rfid电子标签的前提下，使药品的购入卖出、盘点、查找等工作都变得高效。
[0081]
工作原理：当药店进入新的药品时，将药店所有药品都贴好rfid电子标签，盘点机器人通过rfid阅读器10扫描物品的rfid电子标签，录入其批次、存放位置、生产日期、保质期、保存条件；当管理人员需要对药品进行盘点时，可以在总控台向药品盘点机器人发送盘点指令，此时药店机器人自主沿着药柜移动并利用rfid阅读器10依次扫描各个药品的rfid
标签。管理人员通过总控台查看到药品信息，若存在过期或者状态异常的药品，平板显示屏1会进行警示，此时管理人员可对该药品作相应处理。
[0082]
本发明实施例提供一种基于rfid技术的药品盘点系统以及方法，如图4所示，系统包括：总控台和药品盘点机器人；总控台，用于向药品盘点机器人发送盘点指令，当盘点发现问题时，平板显示屏会进行警示，此时管理人员可对该药品作相应处理。药品盘点机器人，通过imu惯性测量单元获取的位姿数据，对单线激光雷达获取的激光数据进行校正，定位及构建药店的平面地图；通过rfid阅读器10获取药品上rfid电子标签的信息，通过rfid电子标签信息，获取药品信息，从而使药品的购入卖出、盘点、查找等工作都变得高效；通过服务器读取的药品信息，判断药品状态是否满足药店存储或售卖的条件：当药品的状态不满足药店的存储或售卖条件时，服务器会向总控台发送预警的信号。
[0083]
如图5所示，药品盘点方法包括如下步骤：
[0084]
步骤s1：总控台控制药品盘点机器人在药店内移动，机器人在移动过程中，服务器利用单线激光雷达与imu惯性测量单元实时采集的数据绘制药店的平面地图；药品盘点机器人在移动过程中利用服务器实时绘制药店的平面地图，如图6所示，按照如下步骤执行：
[0085]
步骤s1.1：对单线激光雷达发射的激光数据以及imu惯性测量单元获取的药品盘点机器人的位姿数据进行预处理，具体通过以下方式执行：
[0086]
将药品盘点机器人未开始移动时的地点记为原点o
global
，以药品盘点机器人的几何中心为原点or，以药品盘点机器人此时朝向为x轴正方向，垂直于药品盘点机器人朝向为y轴正方向，建立机器人坐标系orxryr。
[0087]
以药品盘点机器人未开始移动时的朝向为x轴正方向，垂直于药品盘点机器人朝向为y轴正方向，建立地图坐标系o
global
x
globalyglobal
，且设药品盘点机器人此时的坐标为(x0,y0)。
[0088]
假设imu坐标系为ox
imuyimu
，以imu的几何中心为原点o，以药品盘点机器人的朝向为x轴的正方向，以垂直机器人的朝向为y轴的正方向。
[0089]
假设激光雷达坐标系ox
lidarylidar
与药品盘点机器人坐标系重合；设单线激光雷达发射激光的初始时刻为ti，接收时刻为tj，且在(ti,tj)内发射了n个激光点：
[0090]
若存在某个或多个激光点发生畸变，则按照以下步骤进行处理：
[0091]
步骤s1.1.1：通过式(1)对(ti,tj)时间段内的n个激光点进行标准化；
[0092][0093]
式(1)中：
[0094]
表示tj时刻的激光点的横坐标；
[0095]
x
pre_laser
表示经标准化之后的激光点的横坐标；
[0096]
表示tj时刻的激光点的纵坐标；
[0097]ypre_laser
表示经标准化之后的激光点的纵坐标；
[0098]
n表示在(ti,tj)时间段内单线激光雷达发射的激光点的数目。
[0099]
步骤s1.2：利用imu惯性测量单元获取的药品盘点机器人的位姿数据对激光数据进行校正，包括如下步骤：
[0100]
步骤s1.2.1：在ti时刻盘点机器人的坐标为(x
ri
,y
ri
)，在tj时刻盘点机器人的坐标为(x
rj
,y
rj
)，利用式(2)可获得(ti,tj)时间段内盘点机器人的偏向角度的变化量：
[0101][0102]
步骤s1.2.2：利用式(3)依次校正(ti,tj)时间段内畸变的激光点：
[0103][0104]
式(3)中：
[0105]
δβ为(ti,tj)时间段内的盘点机器人的偏向角度的变化量；
[0106]
x
pre_laser
为(ti,tj)时间段内经标准化处理后的激光点的横坐标；
[0107]ypre_laser
为(ti,tj)时间段内经标准化处理后的激光点的纵坐标；
[0108]
x
trans_laser
为(ti,tj)时间段内经过imu校正后的激光点的横坐标；
[0109]ytrans_laser
为(ti,tj)时间段内经过imu校正后的激光点的纵坐标；
[0110]
步骤s1.2.3：服务器在盘点机器人运动过程中不断重复步骤s1.2.1至步骤s1.2.2；
[0111]
通过以上所述方式对盘点机器人的激光雷达的激光数据以及imu惯性测量单元采集的位姿数据进行融合能够减小由于激光畸变造成的误差，从而可以提升盘点机器人构建的药店的平面地图的精度，为日后管理人员为盘点机器人发送指令并观察盘点机器人的工作状态提供基础。
[0112]
步骤s1.3：利用校正后的激光数据构建药店平面地图。
[0113]
步骤s1.4：重复步骤s1.1至步骤1.3，直至构建出完整的药店平面地图。
[0114]
步骤s2：药品盘点机器人在移动过程中，通过rfid阅读器10读取药品的rfid标签并得到药品的批次、存放位置、生产日期、保质期信息并上传至服务器；药品盘点机器人通过rfid阅读器10读取药品的rfid标签的方法，如图7所示，按照如下步骤进行：
[0115]
步骤s2.1：药品盘点机器人通过服务器加载药店地图，从而精确地获取自身所在的位置信息以及周围的环境信息；
[0116]
步骤s2.2：管理人员通过总控台向药品盘点机器人发送盘点指令；
[0117]
步骤s2.3：药品盘点机器人沿药柜移动，在移动过程中rfid阅读器10不断发送请求信号；
[0118]
步骤s2.4：所有处于rfid阅读器10读写范围内且未被阅读器识别的药品标签都发送给rfid阅读器10一个标签响应数字；
[0119]
步骤s2.5：rfid阅读器10接收到返回的标签响应数字，判断是否存在冲突：若每个标签响应数字均唯一，则rfid阅读器10将存储各个标签识别数字；若存在两个或以上标签响应数字重复，则rfid阅读器10会随机存储一个标签响应数字，并不再接受其再次响应；
[0120]
步骤s2.6：药品盘点机器人移动过程中不断重复步骤s2.1至步骤s2.5，直至rfid阅读器10不再接受到标签响应数字；
[0121]
步骤s3：服务器存储rfid阅读器10读取的药品信息后，判断药品的状态如：保质期、保存条件、存放位置是否满足药店存储或售卖的条件：当药品的状态不满足药店的存储或售卖条件时，服务器会向总控台发送预警的信号；
[0122]
步骤s4：重复执行步骤s1至步骤s3，直至药店内所有药品信息均被rfid阅读器10读取。
[0123]
通过以上所述方式，盘点机器人在接受到盘点命令后，在药店内移动并利用rfid阅读器10快速且无误地对药品信息进行批量核查、录入，减少了以往员工通过手持rfid进行药品信息录入的繁琐与低效，避免了人为录入信息可能会发生差错的发生，可以大幅度提高药店药品信息管理的效率。
[0124]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。