当前，药剂与切片等物品的物流方式主要以人工为主。随着医院规模的扩大以及各种突发情况的发生，这种方式已经不能满足药剂特别是急诊药剂物流的需求^[1-2]。首先，国内大中型医院一般都存在一个以上的院区，不同院区间因为各种原因(如患者并发症、专家会诊等)经常需要来回调药或者运输病理切片^[3]，而班车以固定时间发车，且无专人负责，不能保证药剂的安全及时到达。其次，特殊患者临时需要用药、疫情暴发需要特殊药品以及公共救治救护系统的紧急用药等^[4-5]，常规的物流方式显然不能满足需求。最后，在一个医院内部，也会因为医院规模较大，病房与药房相隔较远、病房楼层较高而电梯拥挤等问题导致药剂运输不及时等现象发生^[6-7]。

采用无人机运送已成为当前医院药品，特别是急诊针剂类药品、癌症组织切片等物流的研究热点^[8]。但是无人机运送存在一定的技术瓶颈，特别是定位等方面，包括无人机路径规划、无人机空中避障、无人机定点精准降落等。随着物联网技术的日益成熟，南华大学医学院附属第二医院联合南华大学物联网专业研究团队以及库里斯智能科技有限公司，通过近一年的技术攻关，于2019年9月成功试飞，现将研究过程报道如下。

1 资料与方法 1.1 一般资料

本研究于2018年9月至2019年9月在南华大学计算机学院物联网专业教研室与南华大学医学院附属第二医院进行。研究单位包括南华大学附属第二医院、南华大学计算机学院、库里斯智能科技有限公司等。

1.2 研究分工

由南华大学医学院附属第二医院医疗专家与相关的技术人员讨论，梳理无人机药品物流需求，包括飞行路径、飞行时间、飞行方式、平稳性能、药品的安放、定点降落等。由库里斯智能科技有限公司提供设备(无人机及相关模块)，由库里斯智能科技有限公司与南华大学计算机学院联合提供技术支持，依次开展方案设计、模块开发、单元测试和集成测试阶段。

1.3 主要设备

无人机平台由湖南库里斯智能科技有限公司制造，负载能力可达2.5 kg，其内置的红外传感器与wifi模块用于指导其起飞和着陆，实现紧急情况下的人工操纵; 而另外配置的GPS卫星定位模块实现路径规划，超声波模块实现空中避障，配合视觉模块实现无人驾驶与自动定位降落功能。

1.4 研究内容

本研究是基于物联网定位技术，构建基于GPS定位技术实现路径规划与导航、近距离视觉技术实现无人机精准降落、超声波定位技术实现空中障碍物避障、无线遥控与指令传输、云端数据存储系统，完成一系列物品移载、搬运等作业功能，从而实现医疗物品传输，为医疗样本传输提供新途径。

2 功能模块 2.1 物联网定位总体框架

物联网定位技术是利用传感器模块采集外界数据并通过计算与处理获得位置信息的技术，又分为短距离定位技术与远距离定位技术，包括卫星定位技术、wifi定位技术、视觉定位技术、超声波定位技术、蓝牙定位技术等。本研究采用的系统在路径规划与导航方面采用北斗技术，在空中避障采用超声波技术，在接近目的地后采用视觉定位技术，如图 1所示。

2.2 基于GPS的路径规划与导航

无人机采用的是全球定位系统(GPS)模块获得经纬度信息，即水平位置的坐标(X, Y)，再采用气压计来测量高度位置。计算位置信息与事先计划的路径信息比对并及时纠正行进线路，见图 2。

2.3 基于超声波技术的空中避障模块

无人机进入自主飞行后会遇到各种其他飞行物的干扰，如飞鸟等。另外由于环境的改变，如树木、新建筑物等，使得原规划的路径上存在障碍物，对自主飞行造成危险。因此，系统采用超声波模块实现空中避障。在无人机上加装定向超声波发射与接收器，声波遇到障碍物会反射，通过计算发射到接收的时间差，计算出测量距离，如图 3所示。

2.4 基于视图像觉识别近距离定位模块

GPS定位存在定位精度差的问题，不可能实现精准的降落，因此只适合于中远距离导航，一旦无人机抵达目的地附近，即可切换到近距离定位模块，实现精准降落。系统采用定制路标的方法，利用单目摄像头探测路标，获得目标特征点，进一步提取目标中心位置，然后微调无人机身，使之置于目标正上方，结合超声波定位模块探测距离，缓慢精准降落，如图 4所示。

3 讨论

经过一年的研发与集成测试，2019年9月5日，在南华大学附属第二医院行政楼顶地面站，搭载着医疗物资的无人机沿着预定路线升空降落，完成全国首次医用物流无人机配送。借助物联网平台的优势，采用无人机可以解决医院与医院之间、药企与医院之间以及公共救治救护系统的急需药品运输问题。而对于远距离运输所存在的问题，如复杂环境的噪声干扰、有温度要求药剂的储存以及电池续航能力则是下一步研究的重点。

本研究充分结合了高校科研力量、企业资金与设备以及医院的平台优势，是急诊医疗服务平台的应用创新。急诊医药物流需要保证物品的安全、质量以及运送的效率。采用无人机作为物流运输平台对于定位有着极高的要求。包括路径规划、空中避障以及短距离精确定位等。物联网定位技术为该系统提供技术基础，解决院内物流“时间”和“距离”的难题，也是医疗垂直领域的成功探索。

利益冲突   所有作者均声明不存在利益冲突