一、引言
在自動售藥機(jī)，全自動保管箱，全自動檔案存期系統(tǒng)，小型立體倉庫等應(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(jī)器人可以對每個箱進(jìn)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(yīng)的位置上。與立體倉庫不同，全自動售藥機(jī)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(yán)禁使用氣動原件。本文就以沈陽萊茵機(jī)器人為青島三維設(shè)計(jì)制造的全自動售藥機(jī)為例來簡單介紹。
二、 自動售藥機(jī)的主要組成部分
全自動售藥機(jī)主要被裝在門診藥房，能自動準(zhǔn)確地取出所需要的藥品，經(jīng)機(jī)器視覺檢測確認(rèn)數(shù)量和品種后把這些藥品放置到出藥口的小盒里。不僅用來代替人取藥，還大大縮短的取藥時(shí)間。一臺全自動售藥機(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自動售藥機(jī)照片。 圖2：自動售藥機(jī)的自動出藥部分
下面就對各個部分進(jìn)行簡單的介紹。
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)動距離原則，先把第一個上藥料道運(yùn)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(yīng)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(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(shí)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(shè)計(jì)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(jī)器人結(jié)構(gòu)相對應(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，使藥能自動滾動到出要處。我們建議采用特殊的手爪結(jié)構(gòu)，一臺機(jī)器人能完成放藥和取藥。在這方面沈陽萊茵機(jī)器人有一些成功的經(jīng)驗(yàn)，成功用于全自動保險(xiǎn)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(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)，主要用來進(jìn)行管理和統(tǒng)計(jì)工作。而運(yùn)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(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，傳感器信號和位置信息互鎖，軟限位，安全門鎖等措施及它們的有機(jī)組合。
三、 工作過程
主要工作過程就是把藥放入藥架上對應(yīng)格里面和按要求把對應(yīng)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(jī)器人把上藥料道運(yùn)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(jī)器人根據(jù)每個藥格X軸運(yùn)動距離大小來進(jìn)行放藥。首先XZ兩軸運(yùn)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(zhǔn)后打開藥道出口，使藥靠自身重量滾動到藥架上對應(yīng)的格里。根據(jù)傳感器信號確保藥道里沒有藥了，就關(guān)閉藥道出口，到此完成一次放藥操作。以此完成另外兩個藥道的放藥后，機(jī)器人自動回到原始停靠位置，對應(yīng)指示燈亮，等待人工放藥。
這種方式的放藥機(jī)器人的功能不僅過于簡單和浪費(fèi)，還多占很大寶貴的空間。我們建議采用沈陽萊茵機(jī)器人所設(shè)計(jì)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(biāo)機(jī)器人就能實(shí)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(jī)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(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)器人和一個可以180°轉(zhuǎn)動的吸夾手爪。吸夾手爪工作時(shí)靠視覺確定要抓取藥盒的位置，然后吸盤伸入及頂?shù)剿幒校课Π阉幒形 Ｎ『缶桶阉幒衼砘氐綂A緊手爪類，然后夾緊藥盒。機(jī)器人快速運(yùn)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(jìn)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(jī)器人快速運(yùn)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(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，還可以是帶動力的滾道。
四、 結(jié)論
從十多年前德國Berger Lahr公司就成功設(shè)計(jì)制造出全自動售藥機(jī)，并以O(shè)EM的形式來銷售自動售藥機(jī)。萊茵機(jī)器人作為Berger Lahr公司直角坐標(biāo)機(jī)器人產(chǎn)品在國內(nèi)的獨(dú)家合作伙伴，借鑒了德國人的經(jīng)驗(yàn)，先為青島三維改進(jìn)完善了現(xiàn)有的兩臺設(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)，德國光電傳感器和低壓電器和西門子PLC。我們采取機(jī)械限位，光點(diǎn)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(jī)能長期，穩(wěn)定，可靠，低噪聲，高速地工作。萊茵機(jī)器人還為自動血液分析取樣機(jī)，醫(yī)院垃圾桶自動搬運(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。
