CN102673928B - 一种全自动对称双箱式上药机械装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对储药槽式快速发药机，提出了一种对称双箱式上药机械装置及其控制方法。定位系统采用伺服定位模块和机械定位相结合，采用平面直角机器人式结构设计，上药机械装置放置在储药柜后端。药箱平台在驱动装置的作用下，可以沿X向和Y向快速移动；药箱平台上的两个药箱可以在驱动电机的作用下沿Z向被送入储药轨道，到达目标位置时，自动开门装置打开，药箱中的药盒在重力的作用下，沿储药轨道斜面滑行到轨道前端和出药机构对接。各运动由控制系统控制自动完成。本发明具有以下优点：采用了对称双箱加药方式，处理药量大，上药速度快，定位快速、准确、精度高；也便于药房药品的自动化管理。

Description

一种全自动对称双箱式上药机械装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种全自动对称双箱式上药机械装置及其控制方法，属于机械设计及其自动化领域。

背景技术

药房自动化是现代大中型医院药房构建的发展方向，目前国内医院药房的药品存储方式主要为固定式货架，药品存储分散，空间利用率低，药品的发送基本上由医务人员人工配药和发送，工作量大而繁琐，病人经常需要排队买药。而且，每年人工发错药的事故也屡见不鲜。医院药房自动化是药房发展的新趋势。

药房自动化设备-快速发药机是集信息技术、计算机技术、自动控制技术、检测技术、现代物流技术为一体的高科技集成系统。目前国内外药房产品可归纳为五种典型的自动化药房形式：机械手式自动化药房、储药槽式自动化药房(快速发药机)、散装药品的自动化药房(锭剂分包机)、数控回转柜式自动化药房、针剂摆药机。

本发明针对储药槽式自动化药房(快速发药机)，为提高药品入库和出库效率，采用整箱式换药，大大提高了药品流通速度，提高了工作效率，降低了工作人员的劳动强度；并能监控药品在药房流通的整个过程，提高了药品库存管理质量。

发明内容

本发明的目的是解决药房快速发药机械单盒上药效率低以及定位精度差的缺点，提出了一种对称双箱式上药机械装置及其控制方法。该装置上药速度快、效率高、定位精度高、操作简单；同时控制系统的核心控制器采用高性能可编程逻辑控制器，逻辑运算能力强；定位系统采用伺服定位模块和机械定位相结合，达到精确定位的目的。该装置系统可行的控制方法和有效的数据处理算法，使得整个系统更加完善。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：一种全自动对称双箱式上药机械装置，整体上采用平面直角机器人式结构设计，上药机械装置放置在储药槽式发放柜后端。药箱平台在驱动装置的作用下，可以沿X向和Y向快速移动；药箱平台上的两个药箱可以在驱动电机的作用下沿Z向被送入储药轨道，在到达储药轨道的某个目的地时，药箱在机械顶块的作用下，自动打开药箱前端的挡门，药箱中的药盒在重力的作用下，沿储药轨道斜面滑行道轨道前端和出药机构对接。装置包括有机架、水平X向运动系统、竖直Y向运动系统、沿抽送箱斜面的Z向运动系统和基于定位孔带的机械定位系统五部分：

机架(见图1)：包括齿条安装槽1、导轨安装槽2，3、机架本体4、地脚调整螺丝5。其中齿条安装槽有一条，固定安装齿条一根，与水平X向运动齿轮啮合，实现平台的水平移动；导轨安装槽两条；地脚调整螺丝视情况安装4或6个，为细牙螺纹，两端有锁紧螺母，用来调整整个平台的水平度。

水平X向运动系统及安装在水平平台上的零部件(见图2)：包括传动齿轮6、传动齿条7、传动齿轮箱及电机8、立导轨9、压板10、滑动导轨固定件11、滑动导轨移动件12、水平安装平台13、定位系统及定位销14、竖直传动丝杠15。其中传动齿轮一个，与传动齿轮箱及电机8刚性连接，传动齿条一根，固定安装；水平安装平台13的主要作用是承载安装竖直运动零部件、水平运动部分零部件以及定位系统的部分零部件。滑动导轨部分有滑动导轨固定件11两根，滑动导轨移动件12一个以及压板10两条；定位系统及定位销14一套，其中定位销为锥面形状；具体连接方式为：滑动导轨固定件11安装在上述底座的导轨安装槽上，滑动导轨移动件12通过螺栓与水平安装平台13连接，传动电机及齿轮箱8和定位系统及定位销零部件14都安装在水平安装平台13上。运动过程为：动力通过传动电机及齿轮箱8传递给传动齿轮6，传动齿轮6和传动齿条7啮合，由于齿条7为固定且传动电机及齿轮箱8与水平安装平台13固定连接，所以水平安装平台13连同滑动导轨移动件12沿滑动导轨固定件11水平双向运动。到达某个目的位置时，控制系统发出控制信号，定位系统及定位销14工作，插入安装在储药槽式自动化药柜定位孔带的目的孔内，如果水平平台与自动化药柜对接位置偏差在1mm以内，即可通过锥面定位销将其位置精确对准，同时加强了上药机械与自动化药柜的连接刚度，确保竖直运动或送药箱运动时平台不晃动。

竖直Y向运动系统以及部分连接安装在竖直运动部分上的零部件(见图3)：包括传动电机与齿轮箱16、左边滑动导轨17、竖直滑动平台18、传动螺母19、传动丝杠20、导轨连接板21、轴承22、抽送箱部件23(左右对称各一件)、连接板24(左右对称各一件)、右边支撑杆25。其中，传动电机与齿轮箱16一套，安装在水平安装平台上，电机轴与丝杠20成90°布置；左边滑动导轨17和右边支撑杆25在上部用导轨连接板21连接，围成矩形，传动丝杠20安装在矩形的中心位置。传动螺母19与竖直滑动平台18固定连接并与传动丝杠20啮合；传动丝杠20两端用圆锥滚子轴承22支撑并轴向固定。沿抽送箱斜面的抽送箱机构23通过连接板24与竖直滑动平台18连接。其主要的运动过程为：

电机及齿轮转动带动传动丝杠20正向或反向转动，由于传动丝杠20两端轴向固定，与其啮合的传动螺母19便沿着丝杠轴向向上或向下运动；传动螺母19与竖直运动平台18固定连接，竖直运动平台18在传动螺母的带动下沿左边滑动导轨的工作面向上或向下运动；抽送箱机构23和竖直滑动平台18固定连接，从而实现抽送箱机构23沿Y向的上下运动。

沿抽送箱斜面的Z向运动系统包括(见图4)：驱动电机26、传动螺母及滑块27、挂钩28、平衡导向杆29、传动丝杠30、药箱放置导向平台31、仰角调整螺丝32、仰角调整机构底座33、仰角调整连杆及滑块34、沿药槽方向平台35、机构安装平台36、转轴机构37，挂钩驱动电磁铁38。驱动电机26通过联轴器与传动丝杠30连接，平衡导向杆29的主要作用是对传动螺母及滑块27起导向作用，并且限制传动螺母及滑块的转动。钩子28与滑块27连接，可以随着滑块27运动，作用是钩挂需要换药的药箱。该机构还设计有仰角调整机构，可以根据实际情况调整沿药槽方向平台35的仰角角度，具体动作为：仰角调整机构底座33安装在安装平台36上，如需调整仰角角度(以调大为例)，松开仰角调整螺杆32的锁紧螺母，同时松开其相对方向上的螺母，然后旋转调整螺杆32，此时，沿药槽方向平台35绕转轴机构37顺时针旋转，仰角角度变大，待达到所需角度后，锁紧调整螺母。仰角角度调小的过程与上述相反。抽送药箱的具体动作过程为：

送箱过程：

工作人员将装好药的药箱放到药箱放置导向平台31中，同时将药箱后面的挂环与挂钩28相扣，导向平台中部的导向突起和药箱底部的开槽配合，起到导向作用。同时只要药箱底部的开槽大小相同，则药箱放置平台上可以摆放不同宽度的药箱。

X(水平)、Y(竖直)两方向走到指定位置后，抽送箱机构与储药槽式自动化药柜上的药槽轨道对准位置，此时驱动电机26转动，丝杠转动将传动螺母往下送到指定位置；此时挂钩驱动电磁铁38得到信号后通电克服扭簧阻力，向下旋转，挂钩28与药箱挂扣脱钩，药箱在重力作用下沿着机架抽屉下移到指定位置，完成整箱上药过程。

抽空箱过程：

抽空箱过程与送箱过程基本相似。

当机架上的某个药箱内的药发放至下限而需要上药时，上药机构沿X(水平)、Y(竖直)两方向走到指定位置，驱动电机26转动，带动传动螺母将挂钩机构下移到机架上的空药箱挂扣下部，此过程中挂钩驱动电磁铁38得到信号通电，克服扭簧阻力，挂钩向下旋转，做好挂箱准备，到达指定位置后，电磁铁失电，挂钩自动弹回与药箱挂手挂接，此时驱动电机反转，驱动螺母和挂钩机构返回，实现抽空箱动作，之后上药机械平台返回上药工作位置，将空箱送回，工作人员将空箱卸下。

基于定位孔带的机械定位系统包括(见图5)：安装在储药槽式自动化药柜后端的定位孔带39，其上布满了与储药槽位置对应的定位孔45；定位销驱动动力装置40，可以采用电磁铁或者电液压动力装置等驱动；与定位销相连接的轴41，定位销导向套筒43，锥面定位销44；具体的动作过程为：

上药机械机构到达X(水平)方向的某个药槽位置后，定位销驱动动力装置40得到信号，将锥面定位销44快速推出，使得定位销插入定位孔带39上的定位孔45中，此时如果控制系统运动偏差在1mm以内，依靠定位销的锥面，可以将上药机械拖到与需加药的药槽准确相对的位置。然后沿抽送箱斜面的Z向运动系统将装满药盒的药箱送入药槽，或者将药槽轨道内用空的药箱抽出。抽送药箱动作完成后，定位销驱动动力装置反向驱动，将定位销44从定位孔45中抽出，进行下一个抽送药箱过程。

一种全自动对称双箱式上药机械装置的整体控制系统(见图7)，其硬件包括但不限于以下部分：控制系统上位机、核心控制器(包括多轴运动控制器)、触摸屏、水平(X向)运动电机及驱动器A、竖直(Y向)运动电机及驱动器B、沿抽送箱斜面的(Z向)电机及驱动器C。其中上位机负责药方处理和药品库存管理，将需要发放的药品信息发送至核心控制器，由核心控制器发出发药指令，驱动出药控制继电器组，使得出药电磁铁动作，同时传感器检测并记录出药动作和数量，如发生故障，则发出报警信号，出药数量反馈至上位机，进行库存量修改。上药过程中，上位机列出需上药详单，工作人员根据上药详单，操作上药工作窗口附近的触摸屏，进行上药工作，同时进行库存修改更新。上药动作控制过程为：

某药槽药箱内的药发放至缺药下限时，上位机发出缺药需上药信号，此时，如果补充药品准备齐全，工作人员确认开始上药，水平(X向)运动电机及驱动器A和竖直(Y向)运动电机及驱动器B开始工作，使得上药机械装置快速移动至需上药位置；随即机械定位系统动作，将锥面定位销插入至药槽式自动化药柜后端的定位孔中；沿抽送箱斜面的(Z向)电机及驱动器C工作，将挂箱的挂钩送至药箱尾部的挂环下方；挂钩驱动电磁铁动作，将挂钩挂上，然后沿抽送箱斜面的(Z向)电机反向旋转，将空药箱抽出至药箱放置平台；动作完成后，定位销拔出，上药机械装置快速返回至上药工作窗口，工作人员将空药箱取下；抽空箱动作完成。工作人员扫描所加药品条形码，并输入或确认触摸屏上显示的数量等药品信息，并将装满药的药箱放入药箱放置平台，确认无误后，操作触摸屏上确认按钮，确认加药；上药机械装置便按照设定位置及速度信息快速移动至加药药槽位置；到位置后，定位销插入，将药箱和药槽精确对准，然后沿抽送箱斜面(Z向)电机旋转将药箱送入储药槽，送入至设定位置后，挂钩在电磁铁作用下松开，然后挂钩返回至原始位置，药箱沿斜面由自重作用下滑至储药槽前端药箱尾部，并在机械顶块作用下，打开药箱前端挡门，盒装药品即可与出药机构对接，完成上药动作。单一上药动作完成后，根据上位机发出的信息，如果上药工作完成，则上药机械返回至上药工作口，如果仍有后续上药工作，则上药机械不返回，直接移动至下一上药位置，按照上述过程，将空药箱抽出，并送回上药工作窗口，以后工作过程类似，循环执行。直至上药工作全部完成，上药机械返回至上药工作窗口，待机。

一种全自动对称双箱式上药机械装置的控制方法，该方法是按以下三大工作步骤进行的：

1、上电初始化：系统上电时，上药机械装置寻找水平(X向)，竖直(Y向)初始位置，并从初始位置开始运行至终点位置，使得上药机械装置遍历整个储药槽式自动化药柜的每一个药槽，然后返回初始位置。此时如果在停机时有需要上药但未处理的遗留任务，系统发出警报，提醒工作人员处理。

2、执行上药工作：

i)当设备运行过程中，某个或某些药槽的药使用至报警下限时，系统发出警报，提醒工作人员上药，同时将需要上药的药品名称列表传输至上药工作窗口的触摸屏上，工作人员按照列表明细进行上药工作；

ii)工作人员确认上药工作开始，系统自检上药机械装置位置，确认装置位于初始位置，工作人员根据装好的药箱药品，选中上药明细表中的某个选项并确认，上药机械开始抽空箱工作；

iii)上药机械按照(X，Y)两个方向，驱动电机同时运转，快速移动至目的地，随即机械定位系统动作，将锥面定位销44插入至药槽式自动化药柜后端对应的定位孔中，定位寻址动作结束；沿抽送箱斜面的(Z向)电机C运转，将挂钩28送至药箱尾部的挂环下方；挂钩驱动电磁铁38动作，将挂钩挂上，然后Z向电机反向旋转，将空药箱抽出至药箱放置平台，动作完成后，定位销44拔出，上药机械装置快速返回至上药工作窗口，工作人员将空药箱取下；抽空箱动作完成；开始上药送药箱工作；

iv)工作人员扫描所加药品条形码，同时输入或确认触摸屏上显示的数量等药品信息，并将装满药的药箱放入药箱放置平台，确认无误后，操作触摸屏上确认按钮，确认加药；上药机械便按照步骤(iii)完全一样的动作到达上步骤中的空槽位置，并插入定位销；Z向电机旋转将药箱送入储药槽，至设定位置后，挂钩在电磁铁作用下松开，然后挂钩返回至原始位置，药箱沿斜面由自重作用下滑至储药槽前端药箱尾部，并在机械顶块作用下，打开药箱前端挡门，盒装药品即可与出药机构对接，完成上药动作；所加药品信息与数量同时传输至上位机数据库，进行数据更新；

v)如果上药明细表未执行至最后一条，即仍有需要加药的药槽，同时工作人员没有按下加药停止按钮，上药机械便从第iv步骤的所停位置开始，执行第iii步骤，取出空药箱，然后执行第iv步骤，直至上药明细表执行完毕或者工作人员按下加药停止按钮，则上药机械执行完成上药待机工作步骤；

3、完成上药待机：

加药工作完成，或者工作人员按下加药停止按钮，上药机械便返回至初始位置，停机等待。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、与现有储药槽式自动化药房(快速发药机)上药机械相比，该上药机械采用了整箱式上药换药，大大提高了上药速度，提高了工作效率，降低了工作人员的劳动强度，同时便于药房药品的库存管理；

2、该上药机械采用了伺服电机控制及机械定位相结合的定位寻址方式，具有快速、准确、定位精度高的优点；

3、机械机构及控制方法简单可靠；

4、与国外同类产品相比，该上药机械采用对称双箱加药方式，处理药量大，更适合中国人流量大的使用特点，且结构复杂程度及成本并不提高。

附图说明

图1机架

图2水平X向运动系统装配图

图3竖直Y向运动系统主视图

图4沿抽送箱斜面的Z向运动系统主视图及左视图

图5基于定位孔带的机械定位系统工作图

图6上药机械与自动化药柜连接完整左视图

图7控制系统硬件连接图

图8药方数据传输流图

图9上药工作流程图

图中：1、齿条安装槽，2、前导轨安装槽，3、后导轨安装槽，4、机架本体，5、地脚调整螺丝，6、传动齿轮，7、传动齿条，8、传动齿轮箱及电机，9、立导轨，10、压板，11、滑动导轨固定件，12、滑动导轨移动件，13、水平安装平台，14、定位系统及定位销，15、竖直传动丝杠，16、传动电机与齿轮箱，17、左边滑动导轨，18、竖直滑动平台，19、传动螺母，20、传动丝杠，21、导轨连接板，22、轴承，23、抽送箱部件，24、连接板，25、右边支撑杆，26、驱动电机，27、传动螺母及滑块，28、挂钩，29、平衡导向杆，30、传动丝杠，31、药箱放置导向平台，32、仰角调整螺丝，33、仰角调整机构底座，34、仰角调整连杆及滑块，35、沿药槽方向平台，36、机构安装平台，37，转轴机构，38、挂钩驱动电磁铁，39、定位孔带，40、定位销驱动动力装置，41、轴，43、定位销导向套筒，44、锥面定位销，45、定位孔，A、水平(X向)运动电机及驱动器，B、竖直(Y向)运动电机及驱动器，C、沿抽送箱斜面的(Z向)电机及驱动器。

具体实施方式

结合附图1～9详细说明本实施例

本发明主要包括全自动整体药箱式上药机械结构和控制系统两部分。

(一)全自动对称双箱式上药机械结构

一种全自动对称双箱式上药机械装置，整体上采用平面直角机器人式结构设计，上药机械装置放置在储药槽式发放柜后端。药箱平台在驱动装置的作用下，可以沿X向和Y向自由快速移动；药箱平台上的药箱可以在驱动电机的作用下沿Z向被送入储药轨道。装置包括有机架、水平X向运动系统、竖直Y向运动系统、沿抽送箱斜面的Z向运动系统和基于定位孔带的机械定位系统五部分。

图1为机架部分；包括有齿条安装槽1、导轨安装槽2，3、机架本体4、地脚调整螺丝5。其中齿条安装槽有一条，固定安装齿条一根，与水平X向运动齿轮啮合，实现平台的水平移动；导轨安装槽两条；地脚调整螺丝视情况安装4或6个，为细牙螺纹，两端有锁紧螺母，用来调整整个平台的水平度。

图2为水平X向运动系统部分；包括传动齿轮6、传动齿条7、传动齿轮箱及电机8、立导轨9、压板10、滑动导轨固定件11、滑动导轨移动件12、水平安装平台13、定位系统及定位销14、竖直传动丝杠15。具体连接方式为：滑动导轨固定件11安装在上述底座的导轨安装槽上，滑动导轨移动件12通过螺栓与水平安装平台13连接，传动电机及齿轮箱8和定位系统及定位销零部件14都安装在水平安装平台13上。运动过程为：动力通过传动电机及齿轮箱8传递给传动齿轮6，传动齿轮6和传动齿条7啮合，由于齿条7为固定且传动电机及齿轮箱8与水平安装平台13固定连接，所以水平安装平台13连同滑动导轨移动件12沿滑动导轨固定件11水平双向运动。到达某个目的位置时，控制系统发出控制信号，定位系统及定位销14工作，插入安装在储药槽式自动化药柜定位孔带的目的孔内，如果水平平台与自动化药柜对接位置偏差在1mm以内，即可通过锥面定位销将其位置精确对准，同时加强了上药机械与自动化药柜的连接刚度，确保竖直运动或送药箱运动时平台不晃动。

图3为竖直Y向运动系统部分；包括传动电机与齿轮箱16、左边滑动导轨17、竖直滑动平台18、传动螺母19、传动丝杠20、导轨连接板21、轴承22、抽送箱部件23、连接板24、右边支撑杆25。主要的运动过程为：电机及齿轮箱转动带动传动丝杠20正向或反向转动，由于传动丝杠20两端轴向固定，与其啮合的传动螺母19便沿着丝杠轴向向上或向下运动；传动螺母19与竖直运动平台18固定连接，竖直运动平台18在传动螺母的带动下沿左边滑动导轨的工作面向上或向下运动；抽送箱机构23和竖直滑动平台18固定连接，从而实现抽送箱机构23沿Y向的上下运动。

图4为沿抽送箱斜面的Z向运动系统主视图及左视图；包括驱动电机26、传动螺母及滑块27、挂钩28、平衡导向杆29、传动丝杠30、药箱放置导向平台31、仰角调整螺丝32、仰角调整机构底座33、仰角调整连杆及滑块34、沿药槽方向平台35、机构安装平台36、转轴机构37，挂钩驱动电磁铁38；

仰角调整动作实现过程：

仰角调整机构底座33安装在安装平台36上，如需调整仰角角度(以调大为例)，松开仰角调整螺丝32的锁紧螺母，同时松开其相对方向上的螺丝，然后旋紧调整螺丝32，此时，沿药槽方向平台35绕转轴机构37顺时针旋转，仰角角度变大，待达到所需角度后，锁紧调整螺丝。仰角角度调小的过程与上述相反。

抽送药箱的具体动作实现过程：(以送箱过程为例)

工作人员将装好药的药箱放到药箱放置导向平台31中，同时将药箱后面的挂环与挂钩28相扣，药箱放置导向平台中部的导向突起和药箱底部的开槽配合，起到导向作用。同时只要药箱底部的开槽大小相同，则药箱放置平台上可以摆放不同的药箱。

X(水平)、Y(竖直)两方向走到指定位置后，抽送箱机构与储药槽式自动化药柜上的药槽轨道对准位置，此时驱动电机26转动，丝杠转动将传动螺母往下送到指定位置；此时挂钩驱动电磁铁38得到信号后通电克服扭簧阻力，向下旋转，挂钩28与药箱挂扣脱钩，药箱在重力作用下沿着机架抽屉下移到指定位置，完成整箱上药过程。

与送箱过程基本相似，不在赘述。

基于定位孔带的机械定位系统如图5所示，上药机械与自动化药柜连接后便组成整体全自动储药槽式自动化药柜，如图6所示。

(二)控制系统

全自动整体药箱式上药机械装置的整体控制系统硬件如图7所示，包括有控制系统上位机、核心控制器(包括多轴运动控制器)、触摸屏、水平(X向)运动电机及驱动器A、竖直(Y向)运动电机及驱动器B、沿抽送箱斜面的(Z向)电机及驱动器C、传送带运输设备电机、出药控制继电器组、出药电磁铁、传感器及报警指示。上位机药方数据处理过程图图8所示。上药控制方法是按以下三大工作步骤进行的：

1、上电初始化：系统上电时，上药机械装置寻找水平(X向)，竖直(Y向)初始位置，并从初始位置开始运行至终点位置，使得上药机械装置遍历整个储药槽式自动化药柜的每一个药槽，然后返回初始位置。此时如果在停机时有需要上药但未处理的遗留任务，系统发出警报，提醒工作人员处理。

2、执行上药工作：

i)当设备运行过程中，某个或某些药槽的药使用至报警下限时，系统发出警报，提醒工作人员上药，同时将需要上药的药品名称列表传输至上药工作窗口的触摸屏上，工作人员按照列表明细进行上药工作；

ii)工作人员确认上药工作开始，系统自检上药机械装置位置，确认装置位于初始位置，工作人员根据装好的药箱药品，选中上药明细表中的某个选项并确认，上药机械开始抽空箱工作；

iii)上药机械按照(X，Y)两个方向，驱动电机同时运转，快速移动至目的地，随即机械定位系统动作，将锥面定位销44插入至药槽式自动化药柜后端对应的定位孔中，定位寻址动作结束；沿抽送箱斜面的(Z向)电机C运转，将挂钩28送至药箱尾部的挂环下方；挂钩驱动电磁铁38动作，将挂钩挂上，然后Z向电机反向旋转，将空药箱抽出至药箱放置平台，动作完成后，定位销44拔出，上药机械装置快速返回至上药工作窗口，工作人员将空药箱取下；抽空箱动作完成；开始上药送药箱工作；

iv)工作人员扫描所加药品条形码，同时输入或确认触摸屏上显示的数量等药品信息，并将装满药的药箱放入药箱放置平台，确认无误后，操作触摸屏上确认按钮，确认加药；上药机械便按照步骤(iii)完全一样的动作到达上步骤中的空槽位置，并插入定位销；Z向电机旋转将药箱送入储药槽，至设定位置后，挂钩在电磁铁作用下松开，然后挂钩返回至原始位置，药箱沿斜面由自重作用下滑至储药槽前端药箱尾部，并在机械顶块作用下，打开药箱前端挡门，盒装药品即可与出药机构对接，完成上药动作；所加药品信息与数量同时传输至上位机数据库，进行数据更新；

v)如果上药明细表未执行至最后一条，即仍有需要加药的药槽，同时工作人员没有按下加药停止按钮，上药机械便从第iv步骤的所停位置开始，执行第iii步骤，取出空药箱，然后执行第iv步骤，直至上药明细表执行完毕或者工作人员按下加药停止按钮，则上药机械执行完成上药待机工作步骤；

3、完成上药待机：

加药工作完成，或者工作人员按下加药停止按钮，上药机械便返回至初始位置，停机等待。

上药整体工作流程如图9所示。

以上所述为本发明的一个实例，我们还可对其机械结构进行一些变换，以应用于其他类似设备。只要其上药机械的机械结构设计思想以及整体控制思想同本发明所叙述的一致，均应视为本发明所包括的范围。

Claims (3)

1.一种全自动对称双箱式上药机械装置，包括药箱平台，药箱平台上设置有药箱，其特征在于：

采用整箱式加药换药设计思路，装置整体上采用平面直角机器人式结构设计，上药机械装置放置在储药槽式自动化药柜后端；药箱平台在驱动装置的作用下，可以沿X向和Y向快速移动；药箱为两个，药箱平台上的两个药箱可以在驱动电机的作用下沿Z向被送入储药轨道，在到达储药轨道的某个目的地时，药箱在机械顶块的作用下，自动打开药箱前端的挡门，药箱中的药盒在重力的作用下沿储药轨道斜面滑行,到轨道前端和出药机构对接；所述全自动对称双箱式上药机械装置包括机架、水平X向运动系统、竖直Y向运动系统、沿送箱斜面的Z向运动系统和基于定位孔带的机械定位系统五部分；其中：所述机架包括：齿条安装槽(1)、导轨安装槽(2,3)、机架本体(4)、地脚调整螺丝(5)；其中齿条安装槽有一条；固定安装齿条一根，与水平X向运动齿轮啮合，实现水平安装平台的水平移动；导轨安装槽共两条；

所述水平X向运动系统包括：传动齿轮(6)、传动齿条(7)、第一传动齿轮箱及电机(8)、立导轨(9)、压板(10)、滑动导轨固定件(11)、滑动导轨移动件(12)、水平安装平台(13)、定位系统及定位销(14)、竖直传动丝杠(15)；其中传动齿轮一个，与第一传动齿轮箱及电机(8)刚性连接；所述定位销为锥面形状；具体连接方式为：滑动导轨固定件(11)安装在上述机架的导轨安装槽上，滑动导轨移动件(12)通过螺栓与水平安装平台(13)连接；第一传动齿轮箱及电机(8)、定位系统及定位销(14)安装在水平安装平台(13)上；

所述竖直Y向运动系统包括：第二传动齿轮箱及电机(16)、左边滑动导轨(17)、竖直滑动平台(18)、传动螺母(19)、第一传动丝杠(20)、导轨连接板(21)、轴承(22)、左右对称的两个抽送箱部件(23)、连接板(24)、右边支撑杆(25)；其中，第二传动齿轮箱及电机(16)安装在水平安装平台(13)上，传动电机的电机轴与第一传动丝杠(20)成90°布置；左边滑动导轨(17)和右边支撑杆(25)在上部用导轨连接板(21)连接，围成矩形，第一传动丝杠(20)安装在矩形的中心位置；传动螺母(19)与竖直滑动平台(18)固定连接并与第一传动丝杠(20)啮合；第一传动丝杠(20)两端用轴承(22)支撑并轴向固定；沿抽送箱斜面的抽送箱部件(23)通过连接板(24)与竖直滑动平台(18)连接；

所述沿抽送箱斜面的Z向运动系统包括：驱动电机(26)、传动螺母及滑块(27)、挂钩(28)、平衡导向杆(29)、第二传动丝杠(30)、药箱放置导向平台(31)、仰角调整螺杆(32)、仰角调整机构底座(33)、仰角调整连杆及滑块(34)、沿药槽方向平台(35)、机构安装平台(36)、转轴机构(37)，挂钩驱动电磁铁(38)；驱动电机(26)通过联轴器与第二传动丝杠(30)连接；挂钩(28)与传动螺母及滑块(27)连接，可以随着传动螺母及滑块(27)运动；仰角调整机构底座(33)安装在机构安装平台(36)上，如需调大仰角角度，松开仰角调整螺杆(32)的锁紧螺母，同时松开其相对方向上的螺母，然后旋转仰角调整螺杆(32)，沿药槽方向平台(35)绕转轴机构(37)顺时针旋转，仰角角度变大，待达到所需角度后，锁紧调整螺母；仰角角度调小的过程与上述相反；

所述基于定位孔带的机械定位系统包括：定位孔带(39)，其上布满了与储药槽位置对应的定位孔(45)；定位销驱动动力装置(40)，采用电磁铁或者电液压动力装置驱动；与定位销相连接的轴(41)，定位销导向套筒(43)，锥面定位销(44)。

2.根据权利要求1所述的全自动对称双箱式上药机械装置，其特征在于，还包括：全自动对称双箱式上药机械装置的控制系统，其包括：控制系统上位机、核心控制器、触摸屏、水平X向运动电机及驱动器A、竖直Y向运动电机及驱动器B、沿送箱斜面的Z向电机及驱动器C；其中上位机负责药方处理和药品库存管理，将需要发放的药品信息发送至核心控制器，由核心控制器发出发药指令，驱动出药控制继电器组，使得出药电磁铁动作，同时传感器检测并记录出药动作和数量，如发生故障，则发出报警信号，出药数量反馈至上位机，进行库存量修改，上药过程中，上位机列出需上药详单，工作人员根据上药详单，操作上药工作窗口附近的触摸屏，进行上药工作，同时进行库存修改更新。

3.一种如权利要求1所述的全自动对称双箱式上药机械装置的控制方法，其特征在于，该方法是按以下三大工作步骤进行的:

1)上电初始化：系统上电时，上药机械装置寻找水平，竖直初始位置，并从初始位置开始运行至终点位置，使得上药机械装置遍历整个储药槽式自动化药柜的每一个药槽，然后返回初始位置；此时如果在停机时有需要上药但未处理的遗留任务，系统发出警报，提醒工作人员处理；

2)执行上药工作：

i)当设备运行过程中，某个或某些药槽的药使用至报警下限时，系统发出警报，提醒工作人员上药，同时将需要上药的药品名称列表传输至上药工作窗口的触摸屏上，工作人员按照列表明细进行上药工作；

ii)工作人员确认上药工作开始，系统自检上药机械装置位置，确认装置位于初始位置，工作人员根据装好的药箱药品，选中上药明细表中的某个选项并确认，上药机械开始抽空箱工作；

iii)上药机械按照水平和竖直两个方向，驱动电机同时运转，快速移动至目的地，随即机械定位系统动作，将锥面定位销(44)插入至药槽式自动化药柜后端对应的定位孔中，定位寻址动作结束；沿抽送箱斜面的电机C运转，将挂钩(28)送至药箱尾部的挂环下方；挂钩驱动电磁铁(38)动作，将挂钩挂上，然后Z向电机反向旋转，将空药箱抽出至药箱放置平台，动作完成后，锥面定位销(44)拔出，上药机械装置快速返回至上药工作窗口，工作人员将空药箱取下；抽空箱动作完成；开始加药送药箱工作；

iv)工作人员扫描所加药品条形码，同时输入或确认触摸屏上显示的药品信息，并将装满药的药箱放入药箱放置平台，确认无误后，操作触摸屏上确认按钮，确认加药；上药机械便按照步骤(iii)完全一样的动作到达上步骤中的空槽位置，并插入定位销；Z向电机旋转将药箱送入储药槽，至设定位置后，挂钩在电磁铁作用下松开，然后挂钩返回至原始位置，药箱沿斜面由自重作用下滑至储药槽前端药箱尾部，并在机械顶块作用下，打开药箱前端挡门，盒装药品即可与出药机构对接，完成上药动作；所加药品信息与数量同时传输至上位机数据库，进行数据更新；

v)如果上药明细表未执行至最后一条，即仍有需要加药的药槽，同时工作人员没有按下加药停止按钮，上药机械便从第iv步骤的所停位置开始，执行第iii步骤，取出空药箱，然后执行第iv步骤，直至上药明细表执行完毕或者工作人员按下加药停止按钮，则上药机械执行完成上药待机工作步骤；

3)完成上药待机：

加药工作完成，或者工作人员按下加药停止按钮，上药机械便返回至初始位置，停机等待。