แนวคิดของ Medibot เกิดขึ้นในปี 2019 ระหว่างการระบาดของ COVID-19 ในช่วงที่ผมต้องกักตัว ผมได้เห็นความท้าทายอันยิ่งใหญ่ที่บุคลากรทางการแพทย์ต้องเผชิญ โดยเฉพาะความเสี่ยงจากการนำยาไปส่งให้ผู้ป่วย การแพร่ระบาดครั้งนี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการลดเวลาการสัมผัสระหว่างบุคลากรทางการแพทย์และผู้ป่วย เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยในขณะที่ยังคงให้การดูแลรักษาที่มีประสิทธิภาพ ด้วยความตั้งใจที่จะสร้างทางออก ผมจึงร่วมมือกับเพื่อนร่วมชั้นเพื่อจินตนาการถึงหุ่นยนต์ที่สามารถทำงานรูทีนให้เป็นอัตโนมัติได้ เช่น การส่งยา เพื่อลดความเสี่ยงในการสัมผัสเชื้อ แม้ว่าข้อจำกัดด้านทรัพยากรและงบประมาณจะทำให้โปรเจกต์ล่าช้าไปบ้าง แต่เรายังคงมุ่งมั่นที่จะทำให้วิสัยทัศน์นี้เป็นจริง ตั้งแต่ปี 2020 ถึง 2024 เราทำงานอย่างหนักเพื่อรวบรวมทรัพยากรที่จำเป็นและปรับปรุงแนวคิด จนถึงปี 2024 เราเริ่มพัฒนา Medibot และด้วยความพยายามอย่างต่อเนื่อง เราก็ได้สร้างต้นแบบที่ใช้งานได้จริงสำเร็จในเดือนมกราคม 2025 แม้ว่าแรงบันดาลใจแรกเริ่มจะมาจากการจัดการโรคติดต่อ แต่ฟังก์ชันของ Medibot นั้นครอบคลุมไปมากกว่าช่วงการระบาด โดยยังคงเป็นเครื่องมือที่มีค่าในการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งยาให้ผู้ป่วย และยกระดับการดำเนินงานด้านสาธารณสุขโดยรวม ความสามารถในการลดการสัมผัสเชื้อและปรับปรุงงานรูทีนให้รวดเร็วขึ้นทำให้มันเป็นทรัพย์สินที่สำคัญสำหรับอนาคตของการดูแลสุขภาพ

What it does

Medibot เป็นหุ่นยนต์กึ่งอัตโนมัติ (semi-autonomous) ที่ออกแบบมาเพื่อยกระดับการทำงานด้านการแพทย์โดยการทำให้การส่งยาเป็นระบบอัตโนมัติและลดการสัมผัสระหว่างบุคลากรและผู้ป่วย ก่อนที่จะให้ยา Medibot จะมีระบบล้างมือฆ่าเชื้อให้กับผู้ป่วยเพื่อสุขอนามัยที่ดี หุ่นยนต์จะตรวจสอบปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ ได้แก่ Temperature, Humidity, Air quality และ Sound pollution ผ่านระบบ IoT ซึ่งให้ข้อมูลแบบ real-time เพื่อสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น ข้อมูลเหล่านี้จะถูกจัดเก็บไว้เพื่อการบันทึกและการวิเคราะห์ในอนาคต นอกจากนี้ Medibot ยังสามารถตรวจจับสัญญาณเริ่มแรกของไฟหรือเปลวไฟได้ โดยใช้การผสมผสานระหว่าง Sensor แบบ IR และ Ultrasonic ในการนำทางเพื่อเคลื่อนที่ตามเส้น (line tracking) อย่างแม่นยำและหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง นอกจากนี้ Medibot ยังสามารถควบคุมด้วยตนเองผ่าน Bluetooth เพื่อความยืดหยุ่นที่มากขึ้น และตัวหุ่นยนต์ยังสามารถฆ่าเชื้อที่พื้นด้วยแสง UV ซึ่งช่วยในการป้องกันการติดเชื้อในสถานพยาบาล

How we built it

การสร้าง Medibot เกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยี ส่วนประกอบ และแพลตฟอร์มที่หลากหลาย เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพ ฟังก์ชันการทำงาน และการติดตามข้อมูลแบบ real-time

Microcontroller and System Architecture

หน่วยควบคุมกลางของ Medibot คือ Arduino Uno โดย Microcontroller ตัวนี้จะจัดการรวบรวมข้อมูลจาก Sensor ต่างๆ ประมวลผลข้อมูล และควบคุม Actuator โดยมี Wire library ช่วยในการสื่อสารระหว่าง Arduino และโมดูลที่เชื่อมต่อ เช่น IoT cloud

Boards: เพื่อให้มั่นใจว่าฟังก์ชันเฉพาะทางถูกจัดการอย่างมีประสิทธิภาพ Medibot จึงใช้บอร์ด Arduino แยกกันสามบอร์ดดังนี้:

Arduino Uno R4 for IoT Functionality: จัดการงานที่เกี่ยวข้องกับ IoT เช่น การสื่อสารกับ Arduino IoT Cloud สำหรับการควบคุมทางไกลและการตรวจสอบข้อมูล โดยจะประมวลผลข้อมูลจาก Sensor (เช่น Temperature, Humidity, Air quality) และสั่งการให้ทำงาน เช่น เปิดเครื่องจ่ายเจลล้างมือ หรือส่งการแจ้งเตือนเมื่อตรวจพบสภาวะที่ไม่ปลอดภัย

Arduino Board for Stepper Motor (Gate Control): ควบคุม Stepper motor ที่จัดการการเปิด-ปิดประตู ทำให้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำสำหรับการเปิดและปิดประตูโดยอัตโนมัติ

Arduino Board for Movement Control (Bluetooth and Line Tracking): ควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ผ่าน Bluetooth สำหรับการควบคุมด้วยมือ และใช้ Line tracking สำหรับการนำทางอัตโนมัติ บอร์ดนี้ช่วยให้มั่นใจว่า Medibot สามารถเคลื่อนที่ตามเส้นทางที่กำหนด หลบสิ่งกีดขวาง และไปยังจุดหมายที่ถูกต้องได้

2. Sensors and Connections DHT11 Temperature and Humidity Sensors : Medibot ติดตั้ง Sensor DHT11 สองตัว (เชื่อมต่อที่ Pin 4 และ 5) ตัวแรกติดตั้งไว้ด้านนอกหุ่นยนต์เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิและความชื้นของห้องเมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปยังพื้นที่ต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าสภาพแวดล้อมปลอดภัยและเหมาะสม ส่วน Sensor ตัวที่สองติดตั้งไว้ภายในหุ่นยนต์เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิและความชื้นของพื้นที่จัดเก็บยา ช่วยรักษาสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมในการเก็บรักษาเพื่อให้ยาอยู่ในสภาพที่ดีที่สุด

MQ-7 Gas Sensor : Sensor ตัวนี้ตรวจจับระดับ Carbon monoxide (CO) และคำนวณ Air Quality Index (AQI) เพื่อตรวจสอบคุณภาพอากาศ โดยเชื่อมต่อกับ Analog Pin A0 เพื่ออ่านค่าแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะถูกนำไปประมวลผลต่อเพื่อคำนวณค่า AQI และระดับ CO

Sound Sensor : Medibot ติดตั้ง Sensor ตรวจจับเสียงเพื่อตรวจสอบระดับเสียงในสิ่งแวดล้อม โดยเชื่อมต่อกับ Analog Pin A2 และแปลงสัญญาณ Analog เป็นเดซิเบล (dB)

Flame Sensor : Sensor ตรวจจับเปลวไฟใช้เพื่อตรวจหาไฟในบริเวณใกล้เคียง โดยเชื่อมต่อกับ Digital Pin 6 และส่งสัญญาณ Digital แบบ HIGH/LOW ตามการตรวจพบเปลวไฟ IR Sensor สำหรับการเปิดใช้งาน Sanitizer: Sensor แบบ IR จะตรวจจับวัตถุ (เช่น มือ) ในระยะใกล้เพื่อเปิดใช้งานเครื่องจ่ายเจลล้างมือ โดยเชื่อมต่อกับ Digital Pin 10 และสั่งการ Relay ที่ควบคุมเครื่องจ่ายเจล

IR Sensors (x3), Medibot ใช้ IR Sensors สามตัวเพื่อทำงานเฉพาะอย่าง :

IR Sensor 1 (สำหรับการตรวจจับมือผู้ป่วย): Sensor นี้จะตรวจจับเมื่อมีมือผู้ป่วยเข้ามาใกล้ และสั่งการให้ปั๊ม 5V DC ทำงานเพื่อจ่ายเจลล้างมือ โดยเชื่อมต่อกับ Pin 10 IR Sensors 2 & 3 (สำหรับการเดินตามเส้น): Sensor เหล่านี้ใช้สำหรับ Line tracking เพื่อให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ตามเส้นทางที่กำหนด ช่วยให้ Medibot นำทางไปตามเส้นทางโดยไม่หลุดจากคอร์ส และเชื่อมต่อกับ Pin ที่เหมาะสมบน Arduino

Ultrasonic Sensor (Obstacle Avoidance): Sensor แบบ Ultrasonic ถูกรวมเข้ากับ Medibot เพื่อให้มีความสามารถในการหลบหลีกสิ่งกีดขวาง โดยจะตรวจจับสิ่งกีดขวางในเส้นทางของหุ่นยนต์ ช่วยให้นำทางได้อย่างปลอดภัยและหลีกเลี่ยงการชนในขณะปฏิบัติงาน ช่วยให้ Medibot เปลี่ยนทิศทางได้หากตรวจพบสิ่งกีดขวาง

3. Actuators and Outputs Relay Modules: Medibot ใช้โมดูล Relay หลายตัวเพื่อควบคุมฟังก์ชันต่างๆ รวมถึงไฟฆ่าเชื้อ, มอเตอร์จ่ายเจลล้างมือ และระบบแจ้งเตือน โดยแต่ละโมดูลเชื่อมต่อกับ Pin ดังนี้: Disinfection Light: Pin 7, Front Light: Pin 8, Medibot Light: Pin 11, Sanitizer Dispenser Motor: Pin 12, Buzzer: Buzzer จะส่งเสียงแจ้งเตือนเมื่อเกิดสภาวะอันตราย เช่น ระดับก๊าซสูงหรือตรวจพบไฟ โดยเชื่อมต่อกับ Digital Pin 9, Green LED: แสดงสถานะพร้อมใช้งานของระบบล้างมือ เชื่อมต่อกับ Digital Pin 2

4. IoT Integration Arduino IoT Cloud: เพื่อให้สามารถติดตามข้อมูลแบบ real-time และควบคุมจากระยะไกลได้ Medibot จึงเชื่อมต่อกับ Arduino IoT Cloud โดยใช้ Arduino IoT Cloud library และ thingProperties.h ระบบจะอัปโหลดพารามิเตอร์หลักๆ เช่น gasAlertLight, soundAlert และสถานะ hand sanitizer ไปยัง Cloud

5. Manual Control via Bluetooth MIT App Inventor: เพื่อเพิ่มความสามารถในการควบคุมด้วยตนเอง เราได้สร้างแอป Bluetooth โดยใช้ MIT App Inventor แอปนี้ช่วยให้ผู้ใช้สื่อสารกับ Medibot ผ่าน Bluetooth เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่และเปิดใช้งานฟังก์ชันต่างๆ เช่น เครื่องจ่ายเจลหรือไฟฆ่าเชื้อ แอปจะสื่อสารกับโมดูล Bluetooth ที่ต่ออยู่กับบอร์ด Arduino ที่ควบคุมการเคลื่อนที่

6 . Line Tracking for Navigation IR Sensors: Medibot ใช้ IR Sensors เพื่อเดินตามเส้นที่แม่นยำบนพื้น ช่วยให้นำทางไปยังพื้นที่ที่กำหนดเพื่อส่งยาหรือทำความสะอาดพื้นที่

Key Features and Functionality Drug Delivery

หน้าที่หลักของ Medibot คือการส่งยาให้กับผู้ป่วยแบบอัตโนมัติ เพื่อให้มั่นใจว่าการบริหารยาเป็นไปอย่างตรงเวลาและแม่นยำ

Environmental Monitoring : Medibot ตรวจสอบอุณหภูมิ, ความชื้น, คุณภาพอากาศ, มลพิษทางเสียง และเปลวไฟอย่างต่อเนื่อง โดยให้ข้อมูลแบบ real-time เพื่อสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยสำหรับทั้งผู้ป่วยและบุคลากร

Disinfection and Sanitization : Medibot จ่ายเจลล้างมือให้ผู้ป่วยก่อนให้ยา เพื่อส่งเสริมความสะอาดและลดการแพร่กระจายของเชื้อโรค

Manual and Autonomous Control: Medibot มีทั้งระบบควบคุมผ่าน Bluetooth และระบบอัตโนมัติที่เดินตามเส้นโดยใช้ IR Sensors และหลบหลีกสิ่งกีดขวางด้วย Ultrasonic Sensor

IoT Integration : ผ่านทาง Arduino IoT Cloud ทำให้ Medibot สามารถบันทึกข้อมูลแบบ real-time, ซิงค์ข้อมูลบน Cloud และควบคุมจากระยะไกลได้

Challenges we ran into

Resource Constraints : หนึ่งในความท้าทายหลักคือการขาดแคลนงบประมาณที่เพียงพอ ซึ่งทำให้การจัดหาอุปกรณ์และวัสดุที่จำเป็นล่าช้าออกไป ทำให้ข้อจำกัดบางฟังก์ชันลดลง และเราต้องหาวิธีที่สร้างสรรค์หรือใช้อุปกรณ์ทดแทนเพื่อดำเนินโครงการต่อไป

Sensor Calibration and Accuracy: การทำให้ Sensor อ่านค่าได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะคุณภาพอากาศและปัจจัยสิ่งแวดล้อมนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายมาก ต้องใช้การปรับจูนหลายครั้งเพื่อให้ได้ข้อมูลที่น่าเชื่อถือ

Bluetooth Control Stability: การรักษาความเสถียรของการเชื่อมต่อ Bluetooth สำหรับการควบคุมด้วยมือนั้นมีปัญหาอยู่บ้าง การสื่อสารที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างแอปบนมือถือและ Medibot ทำให้เกิดการตอบสนองที่ล่าช้า ซึ่งต้องผ่านการทดสอบและแก้ไขหลายรอบ

Accomplishments That We Are Proud Of

Successful Integration of IoT and Sensors: การเชื่อมต่อ Medibot เข้ากับ Arduino IoT Cloud สำหรับการติดตามและบันทึกข้อมูลแบบ real-time ได้อย่างราบรื่นถือเป็นความสำเร็จครั้งใหญ่ ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมจากระยะไกลและให้ข้อมูลที่มีค่า

Multi-Functionality Design: ความสามารถของ Medibot ในการส่งยา, ฆ่าเชื้อ และตรวจสอบสิ่งแวดล้อมได้โดยอัตโนมัติในขณะที่ยังคงรักษาความปลอดภัยของผู้ป่วยเป็นความสำเร็จที่น่าภูมิใจ การรวม Sensor และ Actuator หลายตัวไว้ในอุปกรณ์เดียวช่วยเพิ่มคุณค่าอย่างมาก

Overcoming Resource Constraints : แม้จะมีงบประมาณจำกัด แต่เราสามารถจัดหาและดัดแปลงส่วนประกอบต่างๆ เพื่อสร้าง Medibot ให้เกิดขึ้นจริงได้ กระบวนการพัฒนาได้สอนให้ผมรู้จักการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์

What we learned

Practical IoT Integration: เราได้รับประสบการณ์ตรงจากการรวมระบบ IoT เข้ากับอุปกรณ์กายภาพโดยใช้ Arduino และเรียนรู้วิธีจัดการข้อมูลแบบ real-time และการซิงค์ข้อมูลผ่าน Cloud อย่างมีประสิทธิภาพ

Sensor and Actuator Handling: เรามีความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับ Sensor ต่างๆ (DHT11, MQ-7, IR, Ultrasonic) และ Actuator (Relay, Motors) ในระบบหุ่นยนต์ รวมถึงการ Calibration และการสื่อสารระหว่างกัน

Problem-Solving and Innovation: จากข้อจำกัดและอุปสรรคที่เผชิญ เราได้พัฒนาทักษะการแก้ปัญหาที่แข็งแกร่ง เรียนรู้ที่จะปรับตัว ใช้วัสดุที่มีอยู่ และสร้างนวัตกรรมใหม่ภายใต้เงื่อนไขที่จำกัด

Project Management: การสร้างสมดุลระหว่างด้านเทคนิคและการจัดการ โดยเฉพาะภายใต้งบประมาณที่จำกัด สอนบทเรียนที่มีค่าเกี่ยวกับการบริหารจัดการทรัพยากรและการจัดลำดับความสำคัญ

Healthcare Application of Robotics : เราได้รับความรู้เกี่ยวกับผลกระทบของระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์ในด้านการดูแลสุขภาพ โดยเฉพาะการเพิ่มความปลอดภัย ลดความเสี่ยงในการติดเชื้อ และทำให้การปฏิบัติงานคล่องตัวขึ้น

What's next for Medibot

AI Integration and Automation : เราวางแผนที่จะนำอัลกอริทึม AI ขั้นสูงมาใช้เพื่อการตัดสินใจที่ชาญฉลาดขึ้น เช่น การประเมินความเสี่ยงแบบ real-time และการวิเคราะห์เชิงคาดการณ์สำหรับการส่งยา ซึ่งจะช่วยให้ Medibot เรียนรู้จากสภาพแวดล้อมได้

Testing and Refinement: จะมีการทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างกว้างขวางเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในเรื่องการนำทางอัตโนมัติ ความแม่นยำของ Sensor และการทำงานที่ราบรื่นในสถานพยาบาลที่หลากหลาย

Feature Expansion: เราตั้งเป้าที่จะเพิ่มฟังก์ชันอื่นๆ เช่น การติดตามการรับยา และการทำงานร่วมกับระบบจัดการโรงพยาบาล เพื่อเพิ่มประโยชน์ใช้สอยให้กับทั้งบุคลากรและผู้ป่วย

Resource Optimization: หากได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติม เราจะมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุง Hardware ให้คุ้มค่าต่อต้นทุนมากขึ้นในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพสูง และให้ความสำคัญกับการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

Collaboration with Healthcare Institutions: ความร่วมมือในอนาคตกับสถานพยาบาลจะช่วยให้การนำ Medibot ไปใช้ในทางคลินิกเป็นจริงขึ้นมา ซึ่งจะให้ข้อมูลย้อนกลับที่มีค่าเพื่อปรับปรุงระบบ

Scalability and Production: หลังจากทดสอบและปรับปรุงสำเร็จแล้ว เป้าหมายต่อไปคือการขยายการผลิต เพื่อให้ Medibot สามารถนำไปใช้ในสถานพยาบาลทั่วโลก