CN104035373A - 自动化中药房 - Google Patents

Abstract

自动化中药房，包括：一个将门诊电脑、划价收费电脑、中药房电脑连接起来的计算机系统；中药房内设置蜂窝状排列的药箱，药箱垂直设置，药箱上部有进药口，底部连接一个计量抓药机构；计量抓药机构连接一个暂存盒，暂存盒的出药口上有闸门，闸门的开闭受控于电磁阀，电磁阀受控于计算机系统；分拣盘设置在智能小车上，智能小车上装有CPU中央处理器，CPU内设有无线通讯模块、控制驱动模块、环境感知模块、导航控制模块；无线通讯采用蓝牙或ZIGBEE等常规计算机通讯协议，建立小车CPU与计算机系统主机之间的数据连接；环境感知模块包括距离感知、方向感知、姿态感知和里程计算四个子模块；导航控制模块包括驱动层与决策层。

Description

自动化中药房

技术领域

本发明涉及一种可自动抓药的中药房。

背景技术

每次到医院取中药都要等候很久。中药房的配药一直采用人工方式，偌大的药房内成排的药柜上密布抽屉，每个抽屉中装有不同的散装中药材。药房接方之后需要按照方子找到每味药材，并称量出来，再集中到柜台上组方分配、包装。其中的找药、称量过程耗费了大量的时间和人工，效率很低且容易出错。

杭州市主要的中医院，其中浙江省中医院、杭州市中医院的中药房的职工人数都在90名左右，年人工支出成本在2000万元以上。稍小一点的医院，如杭州市第三人民医院、第四人民医院的中药房的职工人数在60人左右，年人工支出在1200万元以上。如此沉重的售药成本，最后都要转嫁到病患身上。

因此，存在一种客观、迫切的需要，提高中药房的自动化水平，降低售药成本。

近年来医院纷纷采用了计算机管理系统，医生在门诊室开的处方能够直接存入计算机系统，并传到划价收费处。如此，大大提高了医院划价收费的效率，方便了病人。虽然药房也能够通过系统收到药方，但是药房内部的操作仍然依赖人工。尤其是中药房的“手抓戥(deng)称”的抓药过程，在几千年中几乎没有变化。

中国发明专利申请201010622782.4号试图提供一种自动化的中药房，其技术方案是药柜分隔为长条性的药箱，每个药箱装不同的中药，药箱上部有进药口、下部有出药口，出药口用滑梯连接到传送带上，在嵌入式控制器PLC控制下，该药箱的出药口打开将中药放到传送带上。

这种设计的一个缺点是处理每个药方都要占用整条传送带，药房不能同时处理数个药方，效率很低。其次，PLC如何控制药箱的出药量，没有解决。再次，由于中药品种很多，必然导致有的药箱不能紧靠传动带，滑梯较长、甚至可能转弯，而中药材的形状大小各异，在滑梯内顺利输送的可靠性不高。

发明内容

本发明要解决现有中药房的自动化设计方案的效率底下、可靠性低、计量不准的缺点，提供一种实用可靠的自动化中药房，归根到底是要为中药房提供一种高效、可靠的抓药系统。

自动化中药房系统，包括：

一个将门诊电脑、划价收费电脑、中药房电脑连接起来的计算机系统；

中药房内设置蜂窝状排列的药箱，药箱垂直设置，药箱上部有进药口，底部连接一个计量抓药机构；计量抓药机构连接一个暂存盒，暂存盒的出药口上有闸门，闸门的开闭受控于电磁阀，电磁阀受控于计算机系统；

分拣盘设置在智能小车上，智能小车上装有CPU中央处理器，CPU内设有无线通讯模块、控制驱动模块、环境感知模块、导航控制模块。

无线通讯采用蓝牙或ZIGBEE等常规计算机通讯协议，建立小车CPU与计算机系统主机之间的数据连接。

环境感知模块包括距离感知、方向感知、姿态感知和里程计算四个子模块。距离感知子模块采用四个超声波传感器，通过计算声波发射与接收的时间差计算障碍物距离；传感器顺序摆放在小车外接圆前部的切线方向，中垂线相交于小车外接圆的圆心处，相邻两个传感器的中垂线的夹角为30度，4个传感器在小车前方形成130度的探测范围。方位传感子模块采用一片电子罗盘芯片，通过感应地球磁力线，转换得到小车前进的方位角。姿态感知传感器通过一片三轴数字加速度传感器芯片，测量小车的倾斜角，补偿电子罗盘在非水平安放时产生的误差。里程计算子模块则采用光电计数器，通过计数车轮穿过圈数，计算小车前进距离；

导航控制模块包括驱动层与决策层。驱动层提供各种传感器和电机驱动程序的函数库，提供传感器读取接口和电机控制接口；决策层包括避障算法和导航算法，前者通过超声波传感器测量小车与障碍物的距离，当障碍小于3厘米时，小车停止运动，通过左右运动寻找新的前进路径；后者通过对传感器数据的处理和分析，实时计算出小车前进的方向角θ、位置角α、以及小车的目标距离S，并以θ＝α和S＝0为目标函数，生成对电机控制芯片的驱动信号，传递给控制层，采用闭环逻辑，控制小车向目的地移动，完成导航决策任务。

在接受到门诊电脑的药方之后，系统将药方涉及的各味药对应的药箱的坐标作为智能小车的目的地，下达给智能小车的CPU。

系统不断采集智能小车的位置信息，一旦小车抵达目的地，系统指令小车停止，并向小车上方的药箱的出药通道的电磁阀发出打开指令；

包容器1，容器1内装有搅拌器2，容器1底部有漏孔3，漏孔3的下方装有叶轮4，包围叶轮4的药斗5的下部是与叶轮4贴合的圆柱形，药斗5的底部有注药口6。当叶轮4转动时，中药材可以经过药斗5和注药口6，当叶轮4停止时，中药材被阻止通过。

注药口6下方有架设在天平7上的秤盘8，天平的另一边是含铁9，含铁9与电磁铁10配合。电磁体10的线圈上引出对应不同线圈匝数的触点J1、J2…Jn，这些触点根据系统主机下达的指令处于接通或断开状态。由于电磁体的吸力大小与线圈匝数的平方成正比，系统就可以根据药房的每味药的具体重量调节电磁体10对于衔铁9的吸引力，也就是调节了秤盘8每次的出药量。

当抓药小车到达目标药箱下方的时候，系统指令小车停车，并指令药箱底部所连接的计量抓药机构开始工作。当秤盘8上的药材重量超过电磁体10对含铁9的吸力时，天平7开始倾斜，同时系统指令叶轮4停转。秤盘8上的药材倒入出药通道后，天平恢复平衡，含铁9再度被电磁体10吸住。

随后，系统将药房涉及的下一味药的药箱的坐标作为下个目的地，下达给小车。

如此往复，直到将药方中所有的药都收集到，系统指令小车回到人工柜台，进行分拣包装。

每个药箱都装有药品存量检测传感器，一旦药箱内的存量小于预设值，传感器向系统发出信号，提醒药剂师到有关的药箱添加药品。

由于近年来人工智能技术日趋成熟，利用智能小车解决中药房的物流问题不仅是可能的，而且是可靠的。用智能小车替代满场飞奔、到处寻找各种中药材的药剂师，不仅减轻了劳动强度，而且效率、准确度更高。采用本设计，药剂师只需要留在柜台上进行分拣包装即可，可以留出更多精力做药方的审核。

本设计的药箱底部的计量抓药机构能够接受系统的数码指令，按照药方的需要调节药箱的每次出药量。

本设计将每个药方指定到一个分拣盘上，众多小车在同一平面内游走，系统可以同时处理多个药方，没有等待时间。每个药方的处理，不影响其他药房的配送。

由于计算机控制技术、智能小车技术的成熟，本设计的技术手段成熟、便于实施，而且经济性良好，便于推广。

与已有的中药房自动化技术相比，本设计在配送效率、物流可靠性、计量的准确性等方面有明显的改善，实用性强、经济性好，实施前景广阔。

本能发明的优点是能够大大较少中药房的用工数量，从而显著地减少售药成本；具有先进性、实用性、经济性，容易实施。

附图说明

图1是本发明的系统框架图

图2是本发明的药箱排列的平面图

图3是计量抓药机构的原理示意图

具体实施方式

参照附图1-3：

自动化中药房系统，包括：

一个将门诊电脑、划价收费电脑、中药房电脑连接起来的计算机系统；

中药房内设置蜂窝状排列的药箱，药箱垂直设置，药箱上部有进药口，底部连接一个计量抓药机构；计量抓药机构连接一个暂存盒，暂存盒的出药口上有闸门，闸门的开闭受控于电磁阀，电磁阀受控于计算机系统；

分拣盘设置在智能小车上，智能小车上装有CPU中央处理器，CPU内设有无线通讯模块、控制驱动模块、环境感知模块、导航控制模块。

无线通讯采用蓝牙或ZIGBEE等常规计算机通讯协议，建立小车CPU与计算机系统主机之间的数据连接。

环境感知模块包括距离感知、方向感知、姿态感知和里程计算四个子模块。距离感知子模块采用四个超声波传感器，通过计算声波发射与接收的时间差计算障碍物距离；传感器顺序摆放在小车外接圆前部的切线方向，中垂线相交于小车外接圆的圆心处，相邻两个传感器的中垂线的夹角为30度，4个传感器在小车前方形成130度的探测范围。方位传感子模块采用一片电子罗盘芯片，通过感应地球磁力线，转换得到小车前进的方位角。姿态感知传感器通过一片三轴数字加速度传感器芯片，测量小车的倾斜角，补偿电子罗盘在非水平安放时产生的误差。里程计算子模块则采用光电计数器，通过计数车轮穿过圈数，计算小车前进距离；

导航控制模块包括驱动层与决策层。驱动层提供各种传感器和电机驱动程序的函数库，提供传感器读取接口和电机控制接口；决策层包括避障算法和导航算法，前者通过超声波传感器测量小车与障碍物的距离，当障碍小于3厘米时，小车停止运动，通过左右运动寻找新的前进路径；后者通过对传感器数据的处理和分析，实时计算出小车前进的方向角θ、位置角α、以及小车的目标距离S，并以θ＝α和S＝0为目标函数，生成对电机控制芯片的驱动信号，传递给控制层，采用闭环逻辑，控制小车向目的地移动，完成导航决策任务。

在接受到门诊电脑的药方之后，系统将药方涉及的各味药对应的药箱的坐标作为智能小车的目的地，下达给智能小车的CPU。

系统不断采集智能小车的位置信息，一旦小车抵达目的地，系统指令小车停止，并向小车上方的药箱的出药通道的电磁阀发出打开指令；

包容器1，容器1内装有搅拌器2，容器1底部有漏孔3，漏孔3的下方装有叶轮4，包围叶轮4的药斗5的下部是与叶轮4贴合的圆柱形，药斗5的底部有注药口6。当叶轮4转动时，中药材可以经过药斗5和注药口6，当叶轮4停止时，中药材被阻止通过。

注药口6下方有架设在天平7上的秤盘8，天平的另一边是含铁9，含铁9与电磁铁10配合。电磁体10的线圈上引出对应不同线圈匝数的触点J1、J2…Jn，这些触点根据系统主机下达的指令处于接通或断开状态。由于电磁体的吸力大小与线圈匝数的平方成正比，系统就可以根据药房的每味药的具体重量调节电磁体10对于衔铁9的吸引力，也就是调节了秤盘8每次的出药量。

当抓药小车到达目标药箱下方的时候，系统指令小车停车，并指令药箱底部所连接的计量抓药机构开始工作。当秤盘8上的药材重量超过电磁体10对含铁9的吸力时，天平7开始倾斜，同时系统指令叶轮4停转。秤盘8上的药材倒入出药通道后，天平恢复平衡，含铁9再度被电磁体10吸住。

随后，系统将药房涉及的下一味药的药箱的坐标作为下个目的地，下达给小车。

如此往复，直到将药方中所有的药都收集到，系统指令小车回到人工柜台，进行分拣包装。

每个药箱都装有药品存量检测传感器，一旦药箱内的存量小于预设值，传感器向系统发出信号，提醒药剂师到有关的药箱添加药品。

由于近年来人工智能技术日趋成熟，利用智能小车解决中药房的物流问题不仅是可能的，而且是可靠的。用智能小车替代满场飞奔、到处寻找各种中药材的药剂师，不仅减轻了劳动强度，而且效率、准确度更高。采用本设计，药剂师只需要留在柜台上进行分拣包装即可，可以留出更多精力做药方的审核。

本设计的药箱底部的计量抓药机构能够接受系统的数码指令，按照药方的需要调节药箱的每次出药量。

本设计将每个药方指定到一个分拣盘上，众多小车在同一平面内游走，系统可以同时处理多个药方，没有等待时间。每个药方的处理，不影响其他药房的配送。

由于计算机控制技术、智能小车技术的成熟，本设计的技术手段成熟、便于实施，而且经济性良好，便于推广。

Claims (2)

1.自动化中药房，其特征在于：包括：

一个将门诊电脑、划价收费电脑、中药房电脑连接起来的计算机系统；

中药房内设置蜂窝状排列的药箱，药箱垂直设置，药箱上部有进药口，底部连接一个计量抓药机构；计量抓药机构连接一个暂存盒，暂存盒的出药口上有闸门，闸门的开闭受控于电磁阀，电磁阀受控于计算机系统；

分拣盘设置在智能小车上，智能小车上装有CPU中央处理器，CPU内设有无线通讯模块、控制驱动模块、环境感知模块、导航控制模块；

无线通讯采用蓝牙或ZIGBEE等常规计算机通讯协议，建立小车CPU与计算机系统主机之间的数据连接；

环境感知模块包括距离感知、方向感知、姿态感知和里程计算四个子模块；距离感知子模块采用若干个超声波传感器，通过计算声波发射与接收的时间差计算障碍物距离；传感器顺序摆放在小车外接圆前部的切线方向，中垂线相交于小车外接圆的圆心处，相邻两个传感器的中垂线形成夹角，所述的超声波传感器在小车前方形成探测范围；方位传感子模块采用一片电子罗盘芯片，通过感应地球磁力线，转换得到小车前进的方位角；姿态感知传感器通过一片三轴数字加速度传感器芯片，测量小车的倾斜角，补偿电子罗盘在非水平安放时产生的误差；里程计算子模块则采用光电计数器，通过计数车轮穿过圈数，计算小车前进距离；

导航控制模块包括驱动层与决策层；驱动层提供各种传感器和电机驱动程序的函数库，提供传感器读取接口和电机控制接口；决策层包括避障算法和导航算法，前者通过超声波传感器测量小车与障碍物的距离，当障碍小于预先设定值时，小车停止运动，通过左右运动寻找新的前进路径；后者通过对传感器数据的处理和分析，实时计算出小车前进的方向角θ、位置角α、以及小车的目标距离S，并以θ＝α和S＝0为目标函数，生成对电机控制芯片的驱动信号，传递给控制层，采用闭环逻辑，控制小车向目的地移动，完成导航决策任务；

所述的计量抓药机构包括容器(1)，容器(1)内装有搅拌器(2)，容器(1)底部有漏孔(3)，漏孔(3)的下方装有叶轮(4)，包围叶轮(4)的药斗(5)的下部是与叶轮(4)贴合的圆柱形，药斗(5)的底部有注药口(6)；当叶轮(4)转动时，中药材可以经过药斗(5)和注药口(6)，当叶轮(4)停止时，中药材被阻止通过；

注药口(6)下方有架设在天平(7)上的秤盘(8)，天平的另一边是含铁(9)，含铁(9)与电磁铁(10)配合。电磁铁(9)的线圈上引出对应不同线圈匝数的触点J1、J2…Jn，这些触点根据系统主机下达的指令处于接通或断开状态。

2.如权利要求1所述的自动化中药房，其特征在于：距离感知子模块采用四个超声波传感器，通过计算声波发射与接收的时间差计算障碍物距离；超声波传感器顺序摆放在小车外接圆前部的切线方向，中垂线相交于小车外接圆的圆心处，相邻两个超声波传感器的中垂线的夹角为30度，4个传感器在小车前方形成130度的探测范围。