一、引言

      在自動售藥機，全自動保管箱，全自動檔案存期系統(tǒng)，小型立體倉庫等應用中都采用直角坐標機器人作為取出和存放的執(zhí)行機構(gòu)。其中小型立體倉庫主要是存儲小體積的物品，這些物品通常放置在朔料箱里或外形統(tǒng)一的紙箱里。機器人可以對每個箱進行自動取處，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應的位置上。與立體倉庫不同，全自動售藥機主要安放在醫(yī)院藥房，要求體積小，存儲密度大，占地少，工作噪聲低，220VAC供電等。為了保證噪聲低，還嚴禁使用氣動原件。本文就以沈陽萊茵機器人為青島三維設計制造的全自動售藥機為例來簡單介紹。

二、     自動售藥機的主要組成部分

      全自動售藥機主要被裝在門診藥房，能自動準確地取出所需要的藥品，經(jīng)機器視覺檢測確認數(shù)量和品種后把這些藥品放置到出藥口的小盒里。不僅用來代替人取藥，還大大縮短的取藥時間。一臺全自動售藥機主要由放藥直角坐標機器人，藥架，出藥直角坐標機器人，放藥口和控制系統(tǒng)等組成。

圖1：Berger Lahr自動售藥機照片。   圖2：自動售藥機的自動出藥部分

下面就對各個部分進行簡單的介紹。

1、          放藥機器人

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

圖3: XZ直角坐標機器人，Z軸滑塊帶動3個上藥料道，藥架里每個格的寬度和高度可以不同。

2、藥架

      圖3中藥架的各個放藥處是均勻的，其寬度和高度是固定的。實際的藥架里每個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)院大小來設計的。藥架可以是傾斜15度角的，也可以類似書架水平的。藥架要與機器人結(jié)構(gòu)相對應。

3、出藥機器人

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

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

4、出藥口

      簡單的出藥口就是把藥放置到指定位置，由升降機構(gòu)把藥運送到取藥人前面。還有的技術是把藥放入小框里，然后自動運送到取藥人面前。但后者技術復雜和成本高。

5、控制系統(tǒng)

      最高端控制系統(tǒng)是工控機，主要用來進行管理和統(tǒng)計工作。而運動控制系統(tǒng)是觸摸屏和西門子PLC。藥道傾斜轉(zhuǎn)動，藥道門開閉都采用BergerLahr智能步進電機系統(tǒng)。

6、安全防護措施

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

三、工作過程

      主要工作過程就是把藥放入藥架上對應格里面和按要求把對應格里面的要取出。下面分別加以簡單介紹。

1、放藥過程

      正常情況下放藥機器人把上藥料道運動到指定的停靠位置。人工把藥放入藥道內(nèi)，在控制系統(tǒng)上輸入每個藥道里面的藥存放位置及按下啟動按鍵。然后上放藥機器人根據(jù)每個藥格X軸運動距離大小來進行放藥。首先XZ兩軸運動使上藥料道與藥架格對接。接著使藥道產(chǎn)生15°左右的傾斜轉(zhuǎn)動，保證要都滾動到藥道一側(cè)。位置對準后打開藥道出口，使藥靠自身重量滾動到藥架上對應的格里。根據(jù)傳感器信號確保藥道里沒有藥了，就關閉藥道出口，到此完成一次放藥操作。以此完成另外兩個藥道的放藥后，機器人自動回到原始?？课恢?，對應指示燈亮，等待人工放藥。

      這種方式的放藥機器人的功能不僅過于簡單和浪費，還多占很大寶貴的空間。我們建議采用沈陽萊茵機器人所設計制造的帶旋轉(zhuǎn)，能自動吸取和夾緊的手爪系統(tǒng)。采用該手爪，利用一臺二維直角坐標機器人就能實現(xiàn)自動放藥和取藥，相對還能節(jié)省大量空間。

2、取藥過程

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

1） 吸盤夾取式取藥方式

      這類機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機器人和一個可以180°轉(zhuǎn)動的吸夾手爪。吸夾手爪工作時靠視覺確定要抓取藥盒的位置，然后吸盤伸入及頂?shù)剿幒?，靠吸力把藥盒吸住。吸住后就把藥盒來回到夾緊手爪類，然后夾緊藥盒。機器人快速運動到放藥口，調(diào)整好方向后，然后夾緊手爪松開，吸盤把藥盒頂進出藥口內(nèi)后吸盤松開，完成取藥和放藥過程。

2）推接式取藥方式

      取藥機器人快速運動到取藥位置，利用頂伸手爪把藥格里的藥頂出來，掉到下面的出藥滾到內(nèi)。滾道把藥運送到出藥口。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，還可以是帶動力的滾道。

四、結(jié)論

      從十多年前德國Berger Lahr公司就成功設計制造出全自動售藥機，并以OEM的形式來銷售自動售藥機。萊茵機器人作為Berger Lahr公司直角坐標機器人產(chǎn)品在國內(nèi)的獨家合作伙伴，借鑒了德國人的經(jīng)驗，先為青島三維改進完善了現(xiàn)有的兩臺設備。然后與青島三維密切合作設計制造的新型全自動售藥機。我們采用百格直角坐標機器人，百格拉伺服電機，Neugart行星減速機，德國光電傳感器和低壓電器和西門子PLC。我們采取機械限位，光點傳感器信號互鎖，軟件限位，多急停按鈕和安全鎖等多級安全措施，確保全自動售藥機能長期，穩(wěn)定，可靠，低噪聲，高速地工作。萊茵機器人還為自動血液分析取樣機，醫(yī)院垃圾桶自動搬運倒桶設備提供多種規(guī)格和結(jié)構(gòu)形式的直角坐標機器人。