CN105000308A - 盒装药品核对运输装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盒装药品核对运输装置及方法，该装置包括安装在柜形机架顶层的智能相机和环形光源，中层的关节式机械手和药框，以及底盘上的行走机构、导引机构、电池和充电插头；其中药框处于智能相机的视野内，行走机构包括一个万向轮和一对定向轮，定向轮分别由独立的直流减速电机驱动；导引机构包括磁导引传感器和地标传感器，上述机构均连接到主控制器。该方法是由机械手将药品抓取并放入药框，智能相机识别条码并核对，行走机构将其运输到窗口。本发明具有可靠性高、结构紧凑、速度快和噪音小等优点。

Description

盒装药品核对运输装置及方法

技术领域

本发明涉及一种自动化的药房车间输送机系统，具体涉及一种盒装药品核对运输装置及方法。

背景技术

医院药房药物品种繁杂，然而取药这一机械简单的任务全部都由医护人员完成，这样就给药房造成了效率低下，容易人为出错的不良后果，不仅给患者造成了一定的困扰，而且很可能酿成不可挽回的灾难。

经检索，江苏迅捷装具科技有限公司提交的专利文献CN 202897298U公开了一种药品输送装置，其构成是带传动机构。当系统接收到处方信息后，送药装置会自动准确地将不同的盒装药品快速落下至传送带系统，两边的传送带会将盒装药品运送到中间的一个盛接容器中，再由同步带将装有药品的盛接容器向上运送至输药轨道。接着，盛接容器底部安装的传送带将药品送到另一个主传送带上，该传送带会根据处方上的药品类型进行不同方向的传送药品。如果一副处方都是盒装药品，传送带在接收到处方信息后直接往左右边两边的两个分支运送，并通过一个螺旋滑道螺旋式落下；如果该副处方药里面既有盒装药品又有针剂或者异形药品，传送带就会将盒装药品从中间的传输分支运送，这样等待在出药口的取药人员就可以拿出盒装药品，并在旁边的智能针剂调配装置上取出所需的针剂，完成取药。其不足之处是噪音大，难以满足医院要绝对安静的环境要求；体积庞大，不够美观与灵巧。设计一种能够满足药房各方面要求的药品输送装置已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供结构紧凑、速度快、噪音小的一种盒装药品核对运输装置及方法，能够高效地核对来自自动化药房药框中药品，并将其送到指定窗口。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的盒装药品核对运输装置，包括柜形的机架，所述机架具有顶层、中层和底盘，所述底盘具有行走机构和导引机构，所述顶层安装有智能相机和环形光源，所述中层安装有关节式机械手和药框，所述药框处于智能相机的视野内，所述行走机构包括一个万向轮和一对定向轮，所述定向轮分别由独立的直流减速电机驱动；所述导引机构包括磁导引传感器和地标传感器，所述底盘上还安装有电池和充电插头，所述导引机构、行走机构、智能相机和关节式机械手均连接到主控制器。

具体地，所述关节式机械手是五自由度的机械手，由五个舵机控制五个关节的相对角度，所述机械手的末端具有真空吸盘。

具体地，所述充电插头包括第一电极和电磁铁，药房内安装有与充电插头相匹配的插座，所述插座具有第二电极、金属块、滑块和缓冲装置，所述金属块与电磁铁相适配，所述第二电极安装于滑块上，所述滑块安装于缓冲装置上。

具体地，所述机架中层的角部还安装有用于避障的超声波传感器。

具体地，所述机架上安装有竖直的直线模组，所述药框安装于直线模组的滑块上。

本发明同时提出上述盒装药品核对运输装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1，上位机软件将处方信息转化任务信息并发送给主控制器，主控制器控制行走机构到达指定架位，关节式机械手抓取药品并将其放入升降药框内；

步骤2，智能相机用于识别和处理药盒上的条码，并将条码信息和标志位置发送给上位机软件；

步骤3，上位机软件将收到的条码信息与药品信息表中进行条码比对，查询到药品名称后在处方信息表中搜索，如果没有该药品即报错；如果搜索到，就将数量减1；依次循环，直到没有药品后再查询处方信息表中是否为空，如果不为空即报错。

使用时，本发明的盒装药品核对运输装置包括上位机软件、移动小车、磁带以及固定在小车上面的智能相机、环形光源、关节式机械手、药框、直线模组、锂电池箱、电池充电站、主控制器、直流减速电机、超声波传感器、地标传感器、磁导引传感器。所述的移动小车包括两个定向轮、驱动定向轮的两个皮带传动系统、一个万向轮、底盘、铝型材车架及其连接件；所述的安装在底盘上的两个直流减速电机的输出轴通过联轴器连接皮带传动系统；所述的磁导引传感器固定在移动小车车头底端距离地面30mm处，地标传感器固定在小车底部两侧，超声波传感器固定在小车车架离地面50mm处；所述的锂电池箱、主控制器安装在底盘上，电池充电站的插头部分安装在锂电池箱的外表面。智能相机、机械手和直线模组安装在车架的上半部分，药框在直线模组的滑块上。利用智能相机的配套软件里图像处理工具有/无、条形码识别等，对智能相机进行图像处理编程并烧写到智能相机的存储器，用主控制器的电平信号触发智能相机拍照，将图像处理结果通过电平信号传输给主控制器。如果识别到条码，将条码信息和标志位通过以太网发送给上位机软件。上位机软件通过无线以太网接收来自模拟HIS系统的处方信息，将处方信息进行解析，并显示在软件界面。药品清单显示在文本框并存储在ACCESS的处方信息表中。上位机软件通过无线串口通信给主控制器发达任务信息，使移动小车在定点取药，用以太网接收到智能相机拍摄的条码信息，并与药品信息表中进行条码比对，查询到药品名称后在处方信息表中搜索，如果没有该药品即报错，如果搜索到，就将数量减1。依次循环，直到没有药品后再查询处方信息表中是否为空，如果不为空即报错。机械手是五自由度的，由五个舵机控制五个关节的相对角度。根据需要主控制器改变舵机角度即改变机械手动作。机械手末端是两个真空吸盘，由主控制器控制电磁阀的开断，改变气路的压强，实现药盒的拾取和释放。超声波传感器检测到0.6m、0.3m以内有障碍物，就传输信号给主控制器采取减速或停止等避障措施，同时配以相对应的语音报警。

电池充电站包括插头和插座。充电过程需要完成如下指标：（1）充电时插头与插座需要精确地对接；（2）由于系统本身有一定的重量，在行驶时存在一定的惯性，需要一定的缓冲效果来避免电源正负极碰撞而避免意外情况发生；（3）当充电开始时应该保持充电状态，保证充电的可靠性。为了满足以上要求，插头由电磁铁、插头固定块、插头尼龙座、插头电极和限位开关组成。插座由插座固定块、插座壳、直线导轨、支撑轴、定位弹簧、插座电极、金属块和插座电极组成。插头固定块固定在小车电池箱的外壳上，将电池的充电接口引出充电线，插头黄铜电极在插头尼龙座上用螺钉固定，并将充电线接入。插座固定在药架上，黄铜电极固定在尼龙滑块上，并分别和充电器的充电线连接。尼龙滑块固定在直线导轨上可以自由滑动、一定角度转动，需要支撑轴限制其转动。滑块在直线导轨上的定位由一个弹力适当的弹簧和限位螺钉实现。限位螺钉固定在插座壳上，并插入尼龙滑块上的凹槽中。

在需要充电时系统由磁条导航逐渐接近插座，并能够保持和插座的准确对接。插头的电极与插座的电极相对应地处在同一高度，但插座电极的宽度比插头电极的宽度大，保证在一定误差范围内仍能充电。插座上的尼龙滑块由压缩的弹簧支撑，并用限位螺钉进行限位，尼龙滑块就处于最外端，但仍然处于插座壳内部。当插头电极逐渐压缩插座电极，直至限位开关被金属块触碰时，电机的使能端断开，电机停止转动，由电磁铁对插座上的金属块进行吸附，并保持此充电状态。一旦系统接收到任务，控制器将电磁铁进行断电，插座里的弹簧将插座弹出，限位开关闭合，启动电机开始了新的工作。

有益效果：本发明相比现有技术具有以下显著的进步：

1、噪声小，占用空间小。与传送带方式相比，基于自导引移动小车的移动送药装置结构简单，移动灵活，占用空间小，移动过程中避免了传送带传输时药盒与皮带的摩擦，产生的噪声小，对药盒外观损坏较小；

2、外观美观，有较高亲和力。该装置采用拟人的外观设计和语音提示，大大减少了传送带传送时给患者的压迫感，同时增加了自动化药房的趣味性；

3、由于采用智能相机识别，可纠正药品上架时可能出现的人为失误，使整套系统具备极高的鲁棒性，将取药的准确率提高到100%。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的盒装药品核对运输装置及方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的电池充电站布局示意图；

图3 是本发明的电池充电站前视示意图；

图4 是图3中A-A处的剖面结构示意图；

图5 是本发明的电池充电站斜俯视图；

图6 是本发明的主控制器的硬件布局图；

图7是本发明的数据通信结构示意图；

图中：智能相机1、直线模块2、关节式机械手3、药框4、超声波传感器5、锂电池箱6、主控制器7、直流减速电机8、地标传感器9、磁导引传感器10、磁带11、电池充电站插头12、电池充电站插座13、电磁铁14、插头电极15、尼龙座16、插头金属底座17、插座金属底座18、限位螺钉19、插座壳20、金属块21、插座电极22、尼龙滑块23、开口型铝滑块24、直线圆导轨25、光轴孔26。

具体实施方式

实施例：

本实施例的盒装药品运输装置如图1所示，包括核对和送药两个部分，核对药品系统包括智能相机1、直线模块2、关节式机械手、药框4、上位机软件。药框4固定在直线模块2的滑块上，关节式机械手的动作由各个关节处舵机的角度改变来实现。送药部分包括驱动系统、磁带11、磁导引传感器10、地标传感器9、直流减速电机8、主控制器7、电池箱6、超声波传感器5。驱动系统以直流减速电机8驱动皮带传动，将动力传到各个定向轮的轴上。磁导引传感器10固定在车头下方距离磁带30mm处，地标传感器9固定在车底两侧，距离磁带20mm处。超声波传感器固定在距离地面50mm的车头两侧。在图2中，电池充电站分为插头12和插座13两部分。插头12固定在锂电池箱外壳上，插座13固定在药架上，与插头12等高。在图3中，插座13上的金属插头22固定在尼龙滑块23上。在图4中，插头12包括电磁铁14、插头电极15、尼龙座16、插头金属底座17等，插座13包括金属块21、插座壳20、限位螺钉19、插座金属底座18。在图5中，插座电极固定在尼龙滑块23上，尼龙滑块23和开口型铝滑块24用螺钉连接，开口型滑块24在直线圆导轨25上滑动。光轴空26是与插座金属底座上的两光轴间隙配合，在光轴上套上金属弹簧，用于缓冲滑块的移动。插头电极用过螺栓与充电线导电，插座电极与锂电池充电器的充电线连接，限位螺钉固定在插座壳上，并插入尼龙滑块两侧面的凹槽中，用于限制滑块的极限位置。当移动小车由磁导引接近插座，并保持准确对接，插座上的尼龙滑块由压缩的弹簧支撑缓冲。当限位螺钉到达极限位置时，插头上的电磁铁与插座上的金属块接触，电磁铁通电后吸附住插座，保持充电状态。直到有任务后电磁铁断电，解除吸附状态，启动电极就开始工作。

如图6所示，主控制器7负责自导引移动、避障、语音提示、写作核对药品、与上位机通信等，是整个装置的核心部分。图7是整个装置的通信布局图，主控制器通过D/A模块驱动直流减速电机进行转动，合理设置两定向轮的差速实现自导引、转弯、掉头等动作。地标传感器反馈路径岔口信息，提示路径选择。移动过程中避障是通过处理超声波传感器的信号，在距离障碍物0.6m、0.3m时进行减速或立即停车等措施，同时播放语音段提示。主控制器控制机械手动作，协助上位机软件完成核对工作。主控制器与上位机通信是无线串口通信。上位机软件与模拟HIS系统和智能相机系统进行以太网通信，在接收到处方信息后将其解析并存储入数据库。接收到智能相机的条码信息后对数据库表进行搜索比对，判断药品是否符合处方，如果不符合就报警。机械手在核对过程中由主控制器控制其动作，直到识别出该药品的条码信息后复位，再准备拾取下一盒药品。

当处方信息从HIS系统发送到自动化药房和该装置的上位机软件时，上位机软件将处方信息进行解析，存储进处方数据库中，并控制移动小车脱离充电状态，前进到核对定点。盒装药品按照处方从自动化药房落下并传输进入药框中，主控制器检测到有药品，就启动关节式机械手一系列动作拾取、翻转药品，并触发智能相机进行拍照，直到获得药品条码信息，传输到上位机软件界进行信息比对，如果有错误就报错，如果药品核对结束，就发窗口信息给主控制器进行送药。在送药过程中，遇到障碍物就启动避障措施，并进行语音提示。当药盒送到指定的窗口后，直线模组将药框提升，以供取药人员完成配药和取药。完成后掉头，原路径返回，在无任务时进入充电状态。

该装置采用成熟的磁导引模块，选用天津杰晟达公司生产的 XGS-19006 型磁导航传感器、XMS-19015 型号地标传感器和型号为 GTN30 的 S/N 极磁条，如图 4-5 所示。诱导磁条的 N 磁极朝上， 30mm 宽，用背面的双面胶带粘贴于洁净地面。XGS-19006型磁导航传感器上以10 mm间隔分布有8个A3144E型霍尔磁敏传感器，当检测到一定的磁场强度时，该传感器就会从输出高电平，当检测磁场消失时则输出低电平。 地标传感器可以检测 S 或N极磁条，有 S 或 N 两个输出口，当检测到 S 极磁场时，则 S 端输出高电平，当检测到 N 极磁场时N端输出高电平。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种盒装药品核对运输装置，具有柜形的机架，所述机架具有顶层、中层和底盘，所述底盘具有行走机构和导引机构，其特征在于：所述顶层安装有智能相机和环形光源，所述中层安装有关节式机械手和药框，所述药框处于智能相机的视野内，所述行走机构包括一个万向轮和一对定向轮，所述定向轮分别由独立的直流减速电机驱动；所述导引机构包括磁导引传感器和地标传感器，所述底盘上还安装有电池和充电插头，所述导引机构、行走机构、智能相机和关节式机械手均连接到主控制器。

2.根据权利要求1所述的盒装药品核对运输装置，其特征在于：所述关节式机械手是五自由度的机械手，由五个舵机控制五个关节的相对角度，所述机械手的末端具有真空吸盘。

3.根据权利要求1所述的盒装药品核对运输装置，其特征在于：所述充电插头包括第一电极和电磁铁，药房内安装有与充电插头相匹配的插座，所述插座具有第二电极、金属块、滑块和缓冲装置，所述金属块与电磁铁相适配，所述第二电极安装于滑块上，所述滑块安装于缓冲装置上。

4.根据权利要求1所述的盒装药品核对运输装置，其特征在于：所述机架中层的角部还安装有用于避障的超声波传感器。

5.根据权利要求1所述的盒装药品核对运输装置，其特征在于：所述机架上安装有竖直的直线模组，所述药框安装于直线模组的滑块上。

6.根据权利要求1所述的盒装药品核对运输装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，上位机软件将处方信息转化任务信息并发送给主控制器，主控制器控制行走机构到达指定架位，关节式机械手抓取药品并将其放入升降药框内；

步骤2，智能相机用于识别和处理药盒上的条码，并将条码信息和标志位置发送给上位机软件；

步骤3，上位机软件将收到的条码信息与药品信息表中进行条码比对，查询到药品名称后在处方信息表中搜索，如果没有该药品即报错；如果搜索到，就将数量减1；依次循环，直到没有药品后再查询处方信息表中是否为空，如果不为空即报错。