CN105328702B - 多轴升降抽取与注入药物机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用机械设备领域，具体公开了多轴升降抽取与注入药物机械手，包括升降机构、一轴组件、二轴组件、三、四轴组件和药物抽取与注入组件,所述升降机构，用以带动一轴组件升降，一轴组件通过一轴摆臂带动二轴组件水平移动，二轴组件通过二轴摆臂带动三、四轴组件水平移动，三、四轴组件带动药物抽取与注入组件水平移动和竖向转动；所述药物抽取与注入组件，用以对粉剂瓶、安瓿瓶和母液瓶中的药物进行抽取与注入。它实现了静脉输液药物配制智能方面，对注射器进行自动抓取和移送，能将注射器按程序要求送至预定位置。能对各类药瓶进行药液的抽取与注入，具有使用方便、移动精准、能十分自如的对药物抽进行取与注入的特点。
Description
技术领域
本发明涉及医用机械设备领域，尤其涉及静脉输液药物配制方面的多轴升降抽取与注入药物机械手。
背景技术
目前国内医院对母液瓶、粉剂药物瓶配药做法是：医护人员一手持注射器，一手拿粉剂瓶或母液瓶对药物进行抽取与注入，操作过程中还要对粉剂瓶进行摇匀；这种操作方法极易导致操作者的手直接与药液接触，危害人身安全。
有些有毒药物，特别是化疗药物属于细胞毒性药物，是通过呼吸道吸入、饮食摄入及皮肤接触三种途径对相关工作人员造成伤害的，在实际的工作中放射性药物的配制，护理人员一直使用手工操作，此类药物配置制备和分配的过程中，对工作人员的伤害极大，药物的毒性可以导致正常细胞的破坏，可以破坏正常DNA导致生殖毒性；可以引发癌症；如果工作人员在孕期会影响胎儿发育导致畸性。为解决上述问题，减少人与药物间直接接触，提高安瓿瓶掰瓶的质量和效率，减少污染，减低损耗，我们发明了一种适用于自动配药机的静脉输液药物配制方面多轴升降抽取与注入药物机械手。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，越来越广泛地得到了应用。
机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，专业性较强。在医用机械设备领域，特别涉及静脉输液药物配制智能机器人，需要一种结构简单、功能齐全的多轴升降抽取与注入药物机械手。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用方便、移动精准、能十分自如的对药物进行抽取与注入的多轴升降抽取与注入药物机械手。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
多轴升降抽取与注入药物机械手，包括升降机构、一轴组件、二轴组件、三、四轴组件和药物抽取与注入组件, 所述升降机构，用以带动一轴组件升降，一轴组件通过一轴摆臂带动二轴组件水平移动，二轴组件通过二轴摆臂带动三、四轴组件水平移动，三、四轴组件带动药物抽取与注入组件水平移动和竖向转动；所述药物抽取与注入组件，用以夹持注射器并对粉剂瓶、安瓿瓶和母液瓶中的药物进行抽取与注入。
进一步地，所述升降机构，包括底板、下定位套、两根导柱、上定位套、定位板、活动座、升降步进电机、丝杠、丝杠固定座和光电传感器，两根导柱的下端固定在底板上，定位板设在两根导柱的上端，上定位套和下定位套分别套装在两根导柱的上下端，活动座由活动座上板、活动座下板、大固定套、两个导套和丝杠螺母组成，活动座上板和活动座下板连接固定在两个导套上，大固定套固定在活动座上板和活动座下板上，两个导套分别套装在两根导柱上且可相对两根导柱滑动，所述丝杠螺母固定在活动座上板或活动座下板上，丝杠的两端通过丝杠固定座安装在定位板和底板上，升降步进电机带动丝杠，丝杠通过丝杠螺母带动活动座沿着导柱上下移动，活动座通过大固定套带动所述一轴组件中的浮动筒体升降；所述光电传感器，用以控制药物抽取与注入组件的上下起始位置。
进一步地，所述光电传感器安装在传感器活动支架，传感器活动支架安装在支架杆上，所述支架杆的下端固定在底板上。
进一步地，所述一轴组件，包括浮动筒体、步进电机、下连接板、承接盘、谐波减速机、连接盘Ⅰ、连接盘Ⅱ、轴承座、深沟球轴承、推力圆锥滚子轴承、一轴摆臂、转动盘、压紧螺母、传动轴，所述浮动筒体安装在所述升降机构的活动座上，步进电机设在浮动筒体内且固定在浮动筒体顶部的下连接板上，轴承座通过承接盘与下连接板连接，谐波减速机设在轴承座内，传动轴通过深沟球轴承、推力圆锥滚子轴承安装在轴承座中，轴承座的上端口与压紧螺母螺纹连接将推力圆锥滚子轴承固定，传动轴的下端通过连接盘Ⅰ、连接盘Ⅱ与谐波减速机的输出端连接，谐波减速机的输入端与步进电机连接，传动轴的上端通过转动盘与一轴摆臂的一端部连接，步进电机带动谐波减速机，谐波减速机通过传动轴和转动盘带动一轴摆臂转动。
进一步地，所述二轴组件包括步进电机、电机同步带轮、从动同步带轮、二轴摆臂、谐波减速机、传动轴、轴承座、深沟球轴承、推力圆锥滚子轴承、转动盘和压紧螺母，轴承座、谐波减速机和步进电机安装在一轴摆臂上，传动轴通过深沟球轴承和推力圆锥滚子轴承安装在轴承座上，轴承座的上端口与压紧螺母螺纹连接将推力圆锥滚子轴承固定，步进电机通过谐波减速机与传动轴的下端联接，传动轴的上端通过转动盘与二轴摆臂的一端部连接，步进电机带动谐波减速机，谐波减速机通过传动轴和转动盘带动二轴摆臂转动。
进一步地，所述三、四轴组件包括步进电机带轮、三轴步进电机、从动同步带轮、三轴谐波减速机、承接盘、角接板、四轴步进电机、电机连接板、四轴谐波减速机和承接方盘，所述三轴步进电机、三轴谐波减速机安装在二轴摆臂上，三轴步进电机通过步进电机带轮与三轴谐波减速机输入端的从动同步带轮联接，角接板通过承接盘与三轴谐波减速机的输出端连接，三轴步进电机通过三轴谐波减速机减速输出带动角接板水平转动；所述电机连接板和四轴谐波减速机设在角接板上，四轴步进电机设在电机连接板上，四轴步进电机与四轴谐波减速机的输入端联连，承接方盘安装在四轴谐波减速机的输出端，所述的药物抽取与注入组件安装在承接方盘上，四轴步进电机通过四轴谐波减速机减速输出带动所述的药物抽取与注入组件竖向转动。
进一步地，所述定位板上固定有大导套，所述一轴组件中的浮动筒体从大导套中穿过并可相对大导套滑动。
进一步地，所述下定位套的端部和上定位套的端部设有减震橡胶垫。
有益效果：多轴升降抽取与注入药物机械手实现了静脉输液药物配制智能方面，对注射器进行自动抓取和移送，能将注射器按程序要求送至预定位置。能对各类药瓶进行药液的抽取与注入。它具有使用方便、移动精准、能十分自如的对药物进行抽取与注入的特点。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的主视结构示意图；
图2是图1所示的俯视结构示意图；
图3是升降机构的主视结构示意图；
图4是升降机构的侧视结构剖视图；
图5是一轴组件的主视结构剖视图；
图6是二轴组件的主视结构示意图；
图7是二轴组件的主视结构剖视图；
图8是三、四轴组件的主视结构剖视图；
图9是药物抽取与注入组件的主视结构示意图。
图中：1000、升降机构；1001、底板；1002、下定位套；1003、活动座下板；1004、活动座上板；1005、导套；1006、导柱；1007、上定位套；1008、定位板；1009、升降步进电机；1010、丝杠；1011、丝杠螺母；1012、丝杠固定座；1013、大导套；1014、大固定套；1015、光电传感器；1016、传感器活动支架；1017、支架杆；2000、一轴组件；2001、浮动筒体；2002、步进电机；2003、下连接板；2004、承接盘；2005、谐波减速机；2006、连接盘Ⅰ；2007、连接盘Ⅱ；2008、轴承座；2009、深沟球轴承；2010、推力圆锥滚子轴承；2011、一轴摆臂；2012、转动盘；2013、压紧螺母；2014、传动轴；3000、二轴组件；3001、步进电机；3002、电机同步带轮；3003、从动同步带轮；3004、二轴摆臂；3007、谐波减速机；3008、传动轴；3009、轴承座；3010、深沟球轴承；3011、推力圆锥滚子轴承；3012、转动盘；3013、压紧螺母；4000、三、四轴组件；3005、步进电机带轮；3006、三轴步进电机；4001、从动同步带轮；4002、三轴谐波减速机；4003、承接盘；4004、角接板；4005、四轴步进电机；4006、电机连接板；4007、四轴谐波减速机；4008、承接方盘；5000、药物抽取与注入组件；5100、注射器柱塞推拉装置；5200、注射器体夹持装置。
具体实施方式
如图1、2所示，多轴升降抽取与注入药物机械手，包括升降机构1000、一轴组件2000、二轴组件3000、三、四轴组件4000和药物抽取与注入组件5000；
所述升降机构1000，用以带动一轴组件2000升降，一轴组件2000通过一轴摆臂带动二轴组件3000水平移动，二轴组件3000通过二轴摆臂带动三、四轴组件4000水平移动，三、四轴组件4000带动药物抽取与注入组件5000水平移动和竖向转动；所述药物抽取与注入组件5000，用以夹持注射器并对粉剂瓶、安瓿瓶和母液瓶中的药物进行抽取与注入。
如图3、4所示，升降机构1000包括底板1001、下定位套1002、活动座下板1003、活动座上板1004、导套1005、导柱1006、上定位套1007、定位板1008、升降步进电机1009、丝杠1010、丝杠螺母1011、丝杠固定座1012、大导套1013、大固定套1014、光电传感器1015、传感器活动支架1016和支架杆1017，升降机构可根据指令带动机械手上下运动。两根导柱1006的下端固定在底板1001上，定位板1008设在两根导柱1006的上端，上定位套1007和下定位套1002分别套装在两根导柱1006的上下端，活动座上板1004、活动座下板1003、大固定套1014、两个导套1005和丝杠螺母1011组成了活动座，活动座上板1004和活动座下板1003连接固定在两个导套1005上，大固定套1014固定在活动座上板1004和活动座下板1003上，两个导套1005分别套装在两根导柱1006上且可相对两根导柱1006滑动，所述丝杠螺母1011固定在活动座下板1003上，丝杠1010的两端通过丝杠固定座1012安装在定位板1008和底板1001上，升降步进电机1009带动丝杠1010，丝杠1010通过丝杠螺母1011带动活动座沿着导柱1006上下移动，活动座通过大固定套1014带动所述一轴组件2000中的浮动筒体升降；所述光电传感器1015，用以控制药物抽取与注入组件5000的上下起始位置，所述光电传感器1015安装在传感器活动支架1016上，传感器活动支架1016安装在支架杆1017上，所述支架杆1017的下端固定在底板1001上。
所述定位板1008上固定有大导套1013，所述一轴组件中的浮动筒体从大导套1013中穿过并可相对大导套1013滑动；所述下定位套1002的端部和上定位套1007的端部设有减震橡胶垫。
如图5所示，一轴组件2000包括浮动筒体2001、步进电机2002、下连接板2003、承接盘2004、谐波减速机2005、连接盘Ⅰ2006、连接盘Ⅱ2007、轴承座2008、深沟球轴承2009、推力圆锥滚子轴承2010、一轴摆臂2011、转动盘2012、压紧螺母2013和传动轴2014，所述浮动筒体2001安装在所述升降机构1000的活动座上，步进电机2002设在浮动筒体2001内且固定在浮动筒体2001顶部的下连接板2003上，轴承座2008通过承接盘2004与下连接板2003连接，谐波减速机2005设在轴承座2008内，传动轴2014通过深沟球轴承2009、推力圆锥滚子轴承2010安装在轴承座2008中，轴承座2008的上端口与压紧螺母2013螺纹连接将推力圆锥滚子轴承2010固定，传动轴2014的下端通过连接盘Ⅰ2006、连接盘Ⅱ2007与谐波减速机2005的输出端连接，谐波减速机2005的输入端与步进电机2002连接，传动轴2014的上端通过转动盘2012与一轴摆臂2011的一端部连接，步进电机2002带动谐波减速机2005，谐波减速机2005通过传动轴2014和转动盘2012带动一轴摆臂2011转动。
如图6、7所示，二轴组件3000包括步进电机3001、电机同步带轮3002、从动同步带轮3003、二轴摆臂3004、谐波减速机3007、传动轴3008、轴承座3009、深沟球轴承3010、推力圆锥滚子轴承3011、转动盘3012和压紧螺母3013，轴承座3009、谐波减速机3007和步进电机3001安装在一轴摆臂2011上，传动轴3008通过深沟球轴承3010和推力圆锥滚子轴承3011安装在轴承座3009上，轴承座3009的上端口与压紧螺母3013螺纹连接将推力圆锥滚子轴承3011固定，步进电机3001通过谐波减速机3007与传动轴3008的下端联接，传动轴3008的上端通过转动盘3012与二轴摆臂3004的一端部连接，步进电机3001带动谐谐波减速机3007，谐波减速机3007通过传动轴3008和转动盘3012带动二轴摆臂3004转动。
如图8所示，三、四轴组件4000包括步进电机带轮3005、三轴步进电机3006、从动同步带轮4001、三轴谐波减速机4002、承接盘4003、角接板4004、四轴步进电机4005、电机连接板4006、四轴谐波减速机4007和承接方盘4008，所述三轴步进电机3006、三轴谐波减速机4002安装在二轴摆臂3004上，三轴步进电机3006通过步进电机带轮3005与三轴谐波减速机3006输入端的从动同步带轮4001联接，角接板4004通过承接盘4003与三轴谐波减速机4002的输出端连接，三轴步进电机3006通过三轴谐波减速机4002减速输出带动角接板水平转动；所述电机连接板4006和四轴谐波减速机4007设在角接板4004上，四轴步进电机4005设在电机连接板4006上，四轴步进电机4005与四轴谐波减速机4007的输入端联连，承接方盘4008安装在四轴谐波减速机4007的输出端，所述的药物抽取与注入组件5000安装在承接方盘4008上，四轴步进电机4005通过四轴谐波减速机4007减速输出带动所述的药物抽取与注入组件5000竖向转动。
如图9所示，药物抽取与注入组件5000包括注射器柱塞推拉装置5100和注射器体夹持装置5200。
注射器柱塞推拉装置5100是用来夹持注射器柱塞体的后部，使其作前后往复运动，抽取或注入药液。其内部装有磁栅传感器用来检测柱塞体的行程，进而获知注射器内注入或抽取药液的容积。其内部还装有压力传感器，用来检测柱塞体是否到达行程终点，获知注射器内药物是否全部排出。
注射器体夹持装置5200 是用来夹持带有针头注射器，使其作前后往复运动，扎入或退出装有药液的瓶体。其内部装有磁栅传感器用来检测注射器体的行程，进而获知注射器针头的相关位置。
本发明的目的在于提出静脉输液药物配制方面多轴升降抽取与注入药物机械手，能在注射器架上拿取注射器；能将注射器送到指定位置； 另外，配药结束后，能将注射器送至注射器针头切断装置，将针头切断，最后将注射器落入垃圾回收装置。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，都属本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种多轴升降抽取与注入药物机械手，其特征在于：包括升降机构、一轴组件、二轴组件、三、四轴组件和药物抽取与注入组件, 所述升降机构，用以带动一轴组件升降，一轴组件通过摆臂带动二轴组件水平移动，二轴组件通过摆臂带动三、四轴组件水平移动，三、四轴组件带动药物抽取与注入组件水平移动和竖向转动；所述药物抽取与注入组件，用以夹持注射器并对粉剂瓶、安瓿瓶和母液瓶中的药物进行抽取与注入；所述升降机构，包括底板、下定位套、两根导柱、上定位套、定位板、活动座、升降步进电机、丝杠、丝杠固定座和光电传感器，两根导柱的下端固定在底板上，定位板设在两根导柱的上端，上定位套和下定位套分别套装在两根导柱的上下端，活动座由活动座上板、活动座下板、大固定套、两个导套和丝杠螺母组成，活动座上板和活动座下板连接固定在两个导套上，大固定套固定在活动座上板和活动座下板上，两个导套分别套装在两根导柱上且可相对两根导柱滑动，所述丝杠螺母固定在活动座上板或活动座下板上，丝杠的两端通过丝杠固定座安装在定位板和底板上，升降步进电机带动丝杠，丝杠通过丝杠螺母带动活动座沿着导柱上下移动，活动座通过大固定套带动所述一轴组件中的浮动筒体升降；所述光电传感器，用以控制药物抽取与注入组件的上下起始位置；所述定位板上固定有大导套，所述一轴组件中的浮动筒体从大导套中穿过并可相对大导套滑动；所述下定位套的端部和上定位套的端部设有减震橡胶垫。
2.根据权利要求1所述的多轴升降抽取与注入药物机械手，其特征在于：所述光电传感器安装在传感器活动支架，传感器活动支架安装在支架杆上，所述支架杆的下端固定在底板上，遮光板固定在活动座下板上。
3.根据权利要求2所述的多轴升降抽取与注入药物机械手，其特征在于：所述一轴组件，包括浮动筒体、第一步进电机、下连接板、第一承接盘、第一谐波减速机、连接盘Ⅰ、连接盘Ⅱ、第一轴承座、第一深沟球轴承、第一推力圆锥滚子轴承、一轴摆臂、转动盘、压紧螺母、第一传动轴，所述浮动筒体安装在所述升降机构的活动座上，第一步进电机设在浮动筒体内且固定在浮动筒体顶部的下连接板上，第一轴承座通过第一承接盘与下连接板连接，第一谐波减速机设在第一轴承座内，第一传动轴通过第一深沟球轴承、第一推力圆锥滚子轴承安装在第一轴承座中，第一轴承座的上端口与压紧螺母螺纹连接将第一推力圆锥滚子轴承固定，第一传动轴的下端通过连接盘Ⅰ、连接盘Ⅱ与第一谐波减速机的输出端连接，第一谐波减速机的输入端与第一步进电机连接，第一传动轴的上端通过转动盘与一轴摆臂的一端部连接，第一步进电机带动第一谐波减速机，第一谐波减速机通过第一传动轴和转动盘带动一轴摆臂转动。
4.根据权利要求3所述的多轴升降抽取与注入药物机械手，其特征在于：所述二轴组件包括第二步进电机、电机同步带轮、从动同步带轮、二轴摆臂、第二谐波减速机、第二传动轴、第二轴承座、第二深沟球轴承、第二推力圆锥滚子轴承、第二转动盘和压紧螺母，第二轴承座、第二谐波减速机和第二步进电机安装在一轴摆臂上，第二传动轴通过第二深沟球轴承和第二推力圆锥滚子轴承安装在第二轴承座上，第二轴承座的上端口与压紧螺母螺纹连接将第二推力圆锥滚子轴承固定，第二步进电机通过第二谐波减速机与第二传动轴的下端联接，第二传动轴的上端通过第二转动盘与二轴摆臂的一端部连接，第二步进电机带动第二谐波减速机，第二谐波减速机通过第二传动轴和第二转动盘带动二轴摆臂转动。
5.根据权利要求4所述的多轴升降抽取与注入药物机械手，其特征在于：所述三、四轴组件包括步进电机带轮、三轴步进电机、从动同步带轮、三轴谐波减速机、承接盘、角接板、四轴步进电机、电机连接板、四轴谐波减速机和承接方盘，所述三轴步进电机、三轴谐波减速机安装在二轴摆臂上，三轴步进电机通过步进电机带轮与三轴谐波减速机输入端的从动同步带轮联接，角接板通过承接盘与三轴谐波减速机的输出端连接，三轴步进电机通过三轴谐波减速机减速输出带动角接板水平转动；所述电机连接板和四轴谐波减速机设在角接板上，四轴步进电机设在电机连接板上，四轴步进电机与四轴谐波减速机的输入端联连，承接方盘安装在四轴谐波减速机的输出端，所述的药物抽取与注入组件安装在承接方盘上，四轴步进电机通过四轴谐波减速机减速输出带动所述的药物抽取与注入组件竖向转动。
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