一、引言

在自動(dòng)售藥機(jī)，全自動(dòng)保管箱，全自動(dòng)檔案存期系統(tǒng)，小型立體倉(cāng)庫(kù)等應(yīng)用中都采用直角坐標(biāo)機(jī)器人作為取出和存放的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中小型立體倉(cāng)庫(kù)主要是存儲(chǔ)小體積的物品，這些物品通常放置在朔料箱里或外形統(tǒng)一的紙箱里。機(jī)器人可以對(duì)每個(gè)箱進(jìn)行自動(dòng)取處，放置到出貨口，也可以把出貨口的箱子托取住和放置到貨架對(duì)應(yīng)的位置上。與立體倉(cāng)庫(kù)不同，全自動(dòng)售藥機(jī)主要安放在醫(yī)院藥房，要求體積小，存儲(chǔ)密度大，占地少，工作噪聲低，220VAC供電等。為了保證噪聲低，還嚴(yán)禁使用氣動(dòng)原件。本文就以沈陽(yáng)萊茵機(jī)器人為青島三維設(shè)計(jì)制造的全自動(dòng)售藥機(jī)為例來(lái)簡(jiǎn)單介紹。

二、 自動(dòng)售藥機(jī)的主要組成部分

全自動(dòng)售藥機(jī)主要被裝在門(mén)診藥房，能自動(dòng)準(zhǔn)確地取出所需要的藥品，經(jīng)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)確認(rèn)數(shù)量和品種后把這些藥品放置到出藥口的小盒里。不僅用來(lái)代替人取藥，還大大縮短的取藥時(shí)間。一臺(tái)全自動(dòng)售藥機(jī)主要由放藥直角坐標(biāo)機(jī)器人，藥架，出藥直角坐標(biāo)機(jī)器人，放藥口和控制系統(tǒng)等組成。

圖1：Berger Lahr自動(dòng)售藥機(jī)照片。 圖2：自動(dòng)售藥機(jī)的自動(dòng)出藥部分

下面就對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1、 放藥機(jī)器人

圖3中放藥機(jī)器人是二維XZ機(jī)器人，它按最小運(yùn)動(dòng)距離原則，先把第一個(gè)上藥料道運(yùn)動(dòng)到藥架上要放置藥品的位置，然后上藥料道轉(zhuǎn)動(dòng)使藥靠一側(cè)，再把料道出口打開(kāi)，最后要自動(dòng)滾道藥架上對(duì)應(yīng)的位置里。以相同的方式把另外兩個(gè)藥道里的藥放置到藥架上。圖3的機(jī)器人僅僅能實(shí)現(xiàn)放藥工作，如果把手爪改成能自轉(zhuǎn)180度，帶吸盤(pán)和夾取板的手爪就可以完成放藥和取藥操作。當(dāng)然手爪不同，藥架結(jié)構(gòu)也不一樣。

圖3: XZ直角坐標(biāo)機(jī)器人，Z軸滑塊帶動(dòng)3個(gè)上藥料道，藥架里每個(gè)格的寬度和高度可以不同

2、 藥架

圖3中藥架的各個(gè)放藥處是均勻的，其寬度和高度是固定的。實(shí)際的藥架里每個(gè)格的寬度和高度可以不同。藥架放置藥的位置數(shù)量也是按醫(yī)院大小來(lái)設(shè)計(jì)的。藥架可以是傾斜15度角的，也可以類似書(shū)架水平的。藥架要與機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。

3、 出藥機(jī)器人

圖2中出藥機(jī)器人是二維XZ機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)與放藥機(jī)器人幾乎完全相同。放藥機(jī)器人和取藥機(jī)器人的區(qū)別是手爪機(jī)構(gòu)的不同。工作時(shí)取藥機(jī)器人把取藥盒運(yùn)動(dòng)到藥架要取藥位置，然后放藥機(jī)器人利用手爪推，就可以把藥品推到取藥盒里。

還有一種方案就是把圖2中機(jī)器人的水平軸換成帶斜角的滾道，使藥能自動(dòng)滾動(dòng)到出要處。我們建議采用特殊的手爪結(jié)構(gòu)，一臺(tái)機(jī)器人能完成放藥和取藥。在這方面沈陽(yáng)萊茵機(jī)器人有一些成功的經(jīng)驗(yàn)，成功用于全自動(dòng)保險(xiǎn)箱的取放和小型立體庫(kù)的全自動(dòng)全放。

4、 出藥口

簡(jiǎn)單的出藥口就是把藥放置到指定位置，由升降機(jī)構(gòu)把藥運(yùn)送到取藥人前面。還有的技術(shù)是把藥放入小框里，然后自動(dòng)運(yùn)送到取藥人面前。但后者技術(shù)復(fù)雜和成本高。

5、 控制系統(tǒng)

最高端控制系統(tǒng)是工控機(jī)，主要用來(lái)進(jìn)行管理和統(tǒng)計(jì)工作。而運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是觸摸屏和西門(mén)子PLC。藥道傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，藥道門(mén)開(kāi)閉都采用BergerLahr智能步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)。

6、 安全防護(hù)措施

安全防護(hù)措施是所有機(jī)器人系統(tǒng)最重要部分，我們采取機(jī)械限位，傳感器信號(hào)和位置信息互鎖，軟限位，安全門(mén)鎖等措施及它們的有機(jī)組合。

三、 工作過(guò)程

主要工作過(guò)程就是把藥放入藥架上對(duì)應(yīng)格里面和按要求把對(duì)應(yīng)格里面的要取出。下面分別加以簡(jiǎn)單介紹。

1、 放藥過(guò)程

正常情況下放藥機(jī)器人把上藥料道運(yùn)動(dòng)到指定的停靠位置。人工把藥放入藥道內(nèi)，在控制系統(tǒng)上輸入每個(gè)藥道里面的藥存放位置及按下啟動(dòng)按鍵。然后上放藥機(jī)器人根據(jù)每個(gè)藥格X軸運(yùn)動(dòng)距離大小來(lái)進(jìn)行放藥。首先XZ兩軸運(yùn)動(dòng)使上藥料道與藥架格對(duì)接。接著使藥道產(chǎn)生15°左右的傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，保證要都滾動(dòng)到藥道一側(cè)。位置對(duì)準(zhǔn)后打開(kāi)藥道出口，使藥靠自身重量滾動(dòng)到藥架上對(duì)應(yīng)的格里。根據(jù)傳感器信號(hào)確保藥道里沒(méi)有藥了，就關(guān)閉藥道出口，到此完成一次放藥操作。以此完成另外兩個(gè)藥道的放藥后，機(jī)器人自動(dòng)回到原始停靠位置，對(duì)應(yīng)指示燈亮，等待人工放藥。

這種方式的放藥機(jī)器人的功能不僅過(guò)于簡(jiǎn)單和浪費(fèi)，還多占很大寶貴的空間。我們建議采用沈陽(yáng)萊茵機(jī)器人所設(shè)計(jì)制造的帶旋轉(zhuǎn)，能自動(dòng)吸取和夾緊的手爪系統(tǒng)。采用該手爪，利用一臺(tái)二維直角坐標(biāo)機(jī)器人就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放藥和取藥，相對(duì)還能節(jié)省大量空間。

2、 取藥過(guò)程

取藥過(guò)程根據(jù)取藥機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式不同，工作過(guò)程也不同。但主要就兩種，下面分別加以介紹。

1） 吸盤(pán)夾取式取藥方式

這類機(jī)器人可以完成放藥和取藥，其主要組成部分是二維直角坐標(biāo)機(jī)器人和一個(gè)可以180°轉(zhuǎn)動(dòng)的吸夾手爪。吸夾手爪工作時(shí)靠視覺(jué)確定要抓取藥盒的位置，然后吸盤(pán)伸入及頂?shù)剿幒校课Π阉幒形　Ｎ『缶桶阉幒衼?lái)回到夾緊手爪類，然后夾緊藥盒。機(jī)器人快速運(yùn)動(dòng)到放藥口，調(diào)整好方向后，然后夾緊手爪松開(kāi)，吸盤(pán)把藥盒頂進(jìn)出藥口內(nèi)后吸盤(pán)松開(kāi)，完成取藥和放藥過(guò)程。

2） 推接式取藥方式

取藥機(jī)器人快速運(yùn)動(dòng)到取藥位置，利用頂伸手爪把藥格里的藥頂出來(lái)，掉到下面的出藥滾到內(nèi)。滾道把藥運(yùn)送到出藥口。出藥滾道可以是有定傾斜角度的自然滾道，也可以是可升降的傾斜滾道，還可以是帶動(dòng)力的滾道。

四、 結(jié)論

從十多年前德國(guó)Berger Lahr公司就成功設(shè)計(jì)制造出全自動(dòng)售藥機(jī)，并以O(shè)EM的形式來(lái)銷售自動(dòng)售藥機(jī)。萊茵機(jī)器人作為Berger Lahr公司直角坐標(biāo)機(jī)器人產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的獨(dú)家合作伙伴，借鑒了德國(guó)人的經(jīng)驗(yàn)，先為青島三維改進(jìn)完善了現(xiàn)有的兩臺(tái)設(shè)備。然后與青島三維密切合作設(shè)計(jì)制造的新型全自動(dòng)售藥機(jī)。我們采用百格直角坐標(biāo)機(jī)器人，百格拉伺服電機(jī)，Neugart行星減速機(jī)，德國(guó)光電傳感器和低壓電器和西門(mén)子PLC。我們采取機(jī)械限位，光點(diǎn)傳感器信號(hào)互鎖，軟件限位，多急停按鈕和安全鎖等多級(jí)安全措施，確保全自動(dòng)售藥機(jī)能長(zhǎng)期，穩(wěn)定，可靠，低噪聲，高速地工作。萊茵機(jī)器人還為自動(dòng)血液分析取樣機(jī)，醫(yī)院垃圾桶自動(dòng)搬運(yùn)倒桶設(shè)備提供多種規(guī)格和結(jié)構(gòu)形式的直角坐標(biāo)機(jī)器人。