CN106994693A - 自动送药车及其送药方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动送药车及其送药方法。多自由度机器人往往只应用于大型智能化的工厂，而没有为医院取送药量身设计的送药机器人。本发明自动送药车，括行进机构、升降机构和抓药机构。行进机构包括底板、编码器、寻迹传感器、直流电机、车轮和支撑轴。升降机构包括光电传感器、固定板和丝杠导轨滑台。丝杠导轨滑台包括移动块、滑台支架、驱动电机和丝杠。抓药机械臂包括旋转舵机、抓药支架、关节和夹持器。夹持器包括夹持架、夹持舵机和单爪。关节由驱动舵机和转动架组成；驱动舵机的输出轴与转动架固定。本发明能够自动为病人运送常见药。降低医护人员的工作压力。

Description

自动送药车及其送药方法
技术领域
本发明属于自动送药技术领域，具体涉及一种自动送药车及其送药方法。
背景技术
现代高端科技研制的各种类型机器人，已经在众多个领域得到较广泛的应用。随着计算机技术和人工智能的高速发展，机器人在各个领域中的作用越来越重要。随着机器人应用越来越广泛，智能控制的机器人面临着巨大的挑战，机器人越来越需要具有较强的自主运动能力和环境适应能力。而现在的机器人动作单一，对于智能化而言具有非常大的局限性；多自由度机器人集灵活性、准确性、稳定性等特点于一身。
在国内，多自由度机器人往往只应用于大型智能化的工厂，而没有为医院取送药量身设计的送药机器人。为了应对医院日渐增大的工作压力，设计一种能够自动为病人送药的送药装置十分重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种自动送药车及其送药方法。
本发明自动送药车包括行进机构、升降机构和抓药机构。所述的行进机构包括底板(1)、编码器(2)、寻迹传感器(3)、直流电机(4)、车轮(5)和支撑轴(7)。所述的四个直流电机(4)两两一组对中固定在底板(1)的两侧。四个直流电机(4)与四个编码器(2)分别固定。所述编码器(2)输入轴的两端与对应直流电机(4)的输出轴及车轮(5)分别固定。所述h根支撑轴(7)的底端均与底板(1)固定，3≤h≤8。所述的两个寻迹传感器(3)对中固定在底板(1)的前端。两个寻迹传感器(3)的间距为25～40mm。
所述的升降机构包括光电传感器(8)、固定板(9)和丝杠导轨滑台。所述的固定板(9)与h根支撑轴(7)的顶端固定。所述的三个光电传感器(8)分别固定在固定板(9)的前端及两侧。所述的丝杠导轨滑台包括移动块(10)、滑台支架(11)、驱动电机(12)和丝杠(14)。所述的滑台支架(11)固定在固定板(9)上。所述的丝杠(14)通过轴承支承在滑台支架(11)上。所述的驱动电机(12)与滑台支架(11)固定；驱动电机(12)的输出轴与丝杠(14)的一端固定。丝杠(14)与固定在移动块(10)上的螺母构成螺旋副。移动块(10)与滑台支架(11)构成滑动副。
所述的抓药机构包括抓药机械臂、摄像头(15)、升降平台(16)、储药盒(17)、支撑杆(26)和滑道(27)。所述的升降平台(16)与升降机构内的移动块(10)固定。所述的摄像头(15)固定在升降平台(16)的前端，且背向丝杠导轨滑台。升降平台(16)的后端固定有储药盒(17)。所述的支撑杆(26)底端固定在升降平台(16)顶面的一侧，顶端与滑道(27)的入口端固定；滑道(27)的出口端与储药盒(17)的上边缘固定。
所述的抓药机械臂包括旋转舵机(19)、抓药支架(20)、关节和夹持器。所述的夹持器包括夹持架(22)、夹持舵机(23)和单爪(24)。所述的夹持舵机(23)固定在夹持架(22)上。所述的两个单爪(24)对中设置在夹持架(22)上，且均与夹持架(22)构成转动副。分别固定在两个单爪(24)上的两个不完全齿轮啮合。夹持舵机(23)的输出轴与一个不完全齿轮固定。所述的关节由驱动舵机(21)和转动架(25)组成；所述驱动舵机(21)的输出轴与转动架(25)固定。f个关节依次排列连接，2≤f≤8，上一级关节的转动架(25)与下一级关节的驱动舵机(21)固定。首端关节的驱动舵机(21)与抓药支架(20)固定。抓药支架(20)与旋转舵机(19)的输出轴固定；旋转舵机(19)固定在升降平台(16)前端，且位于摄像头(15)的背侧。末端关节的转动架(25)与夹持架(22)固定。f个驱动舵机(21)输出轴轴线平行。所述的旋转舵机(19)及夹持舵机(23)的输出轴轴线均与驱动舵机(21)输出轴轴线垂直。
所述的储药盒(17)内固定有称重传感器，称重传感器上设置有放药板。
所述两个单爪(24)的内侧均设置有压力传感器。
本发明自动送药车还包括语音报警装置、控制器和无线模块。所述的控制器采用型号为arduino2560的微控制板。控制器通过无线模块与上位机相连。语音报警装置固定在固定板(9)上。所述的语音报警装置、编码器(2)、寻迹传感器(3)、光电传感器(8)、压力传感器和称重传感器均与控制器相连。
所述的寻迹传感器(3)采用型号为TCRT5000的红外光电传感器。
所述的编码器(2)采用绝对值旋转编码器。
所述的光电传感器(8)采用型号为E3F-DS10C4的光电开关。
该自动送药车的送药方法，具体如下：
步骤一、布置供寻迹传感器(3)识别的行进轨道。行进轨道呈环形，分别经过药柜和病床。行进轨道的顶面比地面高3～10mm。行进轨道的宽度为10～22mm。
步骤二、行进机构停止在药柜前，控制器通过摄像头(15)识别药柜上是否存在所需药品。若药柜上没有所需药品，则语音报警装置发出缺药警报，提示医护人员补药。若药柜上有所需药品，升降机构将抓药机构上升至所需药品所在的高度。
步骤三、抓药机械臂抓取所需药品并放至滑道(27)入口。药品滑入储药盒(17)。
步骤四、行进机构沿着行进轨道向前行进。向前行进过程中，两个寻迹传感器(3)位于行进轨道的两侧；若两个寻迹传感器(3)均检测不到行进轨道，则四个直流电机(4)等速转动。若其中一个寻迹传感器(3)检测到行进轨道，则与该寻迹传感器(3)位于同一侧的两个直流电机(4)转速降低。
行进过程中，若位于固定板(9)前端的光电传感器(8)检测前方有物体，且摄像头(15)未检测到病床或药柜。则认为行进机构前方出现障碍物或行人，行进机构停止前进，等待行人或障碍物消失，继续前进。
步骤五、行进过程中，若摄像头(15)检测到病床，则停止前进，等待病人或医护人员取药，并通过语音报警装置发出取药提示。
步骤六、储药盒(17)内的称重传感器检测到药品被取走，行进机构沿行进轨道回到药柜位置等待下一次取药指令。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明的抓药机械臂采用多自由度设计，能够灵活抓取药品。
2、本发明能够自动为病人运送常见药。降低医护人员的工作压力。
3、本发明结构简单，运动可靠稳定，加工成本较低，符合大规模生产的标准。
4、本发明具有升降机构，能够适应不同层数的药柜。
附图说明
图1是本发明的侧视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明中行进机构的示意图；
图4是本发明拆去抓药机构的示意图；
图5是本发明中抓药机械臂的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，自动送药车，包括行进机构、升降机构、抓药机构、语音报警装置、控制器和无线模块。控制器采用型号为arduino2560的微控制板。控制器通过无线模块与上位机相连。控制器与语音报警装置相连。
如图1、2和3所示，行进机构包括底板1、编码器2、寻迹传感器3、直流电机4、车轮5、电机架6和支撑轴7。寻迹传感器3采用型号为TCRT5000的红外光电传感器。编码器2采用绝对值旋转编码器。四个直流电机4两两一组通过电机架6对中固定在底板1的两侧。四个直流电机4与四个编码器2分别固定。编码器2输入轴的两端与对应直流电机4的输出轴及车轮5分别固定。编码器2用于反馈直流电机4的转动圈数，从而实现对行进机构的精准控制。四根支撑轴7的底端均与底板1固定。两个寻迹传感器3对中固定在底板1的前端。两个寻迹传感器3的间距为30mm。
如图1、2和4所示，升降机构包括光电传感器8、固定板9和丝杠导轨滑台。光电传感器8采用型号为E3F-DS10C4的光电开关。固定板9与四根支撑轴7的顶端固定。三个光电传感器8分别固定在固定板9的前端及两侧。丝杠导轨滑台包括移动块10、滑台支架11、驱动电机12、联轴器13和丝杠14。滑台支架11固定在固定板9上。丝杠14通过轴承支承在滑台支架11上。驱动电机12与滑台支架11固定；驱动电机12的输出轴通过联轴器13与丝杠14的一端固定。丝杠14与固定在移动块(10)上的螺母构成螺旋副。移动块10与滑台支架11构成滑动副。
如图1、2和5所示，抓药机构包括抓药机械臂、摄像头15、升降平台16、储药盒17、固定架18、支撑杆26和滑道27。升降平台16与升降机构内的移动块10固定。摄像头15固定在升降平台16的前端，且背向丝杠导轨滑台。升降平台16的后端固定有储药盒17。固定架18固定在升降平台16前端，且位于摄像头15的背侧。支撑杆26底端固定在升降平台16顶面的一侧，顶端与滑道27的入口端固定；滑道27的出口端与储药盒17的上边缘固定。滑道27用于将抓取的药品滑入储药盒17。储药盒17内固定有称重传感器，称重传感器上设置有放药板。称重传感器用于检测放药板上药品的重量。
如图5所示，抓药机械臂包括旋转舵机19、抓药支架20、关节和夹持器。夹持器包括夹持架22、夹持舵机23和单爪24。夹持舵机23固定在夹持架22上。两个单爪24对中设置在夹持架22上，且均与夹持架22构成转动副。分别固定在两个单爪24上的两个不完全齿轮啮合。两个单爪24的内侧均设置有压力传感器。压力传感器用于检测抓药机械臂是否抓到药品。夹持舵机23的输出轴与一个不完全齿轮固定。关节由驱动舵机21和转动架25组成；驱动舵机21的输出轴与转动架25固定。三个关节依次排列连接，上一级关节的转动架25与下一级关节的驱动舵机21固定。首端关节的驱动舵机21与抓药支架20固定。抓药支架20与旋转舵机19的输出轴固定，旋转舵机19固定在固定架18上。末端关节的转动架25与夹持架22固定。三个驱动舵机21输出轴轴线平行。旋转舵机19及夹持舵机23的输出轴轴线均与驱动舵机21输出轴轴线垂直。
语音报警装置、编码器2、寻迹传感器3、光电传感器8、压力传感器和称重传感器均与控制器相连。
该自动送药车的送药方法，具体如下：
步骤一、布置供寻迹传感器3识别的行进轨道。行进轨道呈环形，分别经过药柜和病床。行进轨道的顶面比地面高5mm。行进轨道的宽度为20mm
步骤二、行进机构停止在药柜前，控制器通过摄像头15识别药柜上是否存在所需药品。若药柜上没有所需药品，则语音报警装置发出缺药警报，提示医护人员补药。若药柜上有所需药品，升降机构将抓药机构上升至所需药品所在的高度。
步骤三、抓药机械臂抓取所需药品并放至滑道27入口。药品滑入储药盒17。
步骤四、行进机构沿着行进轨道向前行进。向前行进过程中，两个寻迹传感器3位于行进轨道的两侧；若两个寻迹传感器3均检测不到行进轨道，则四个直流电机4等速转动。若其中一个寻迹传感器3检测到行进轨道，则与该寻迹传感器3位于同一侧的两个直流电机4转速降低，行进机构向该侧转弯。
行进过程中，若位于固定板9前端的光电传感器8检测前方有物体，且摄像头15未检测到病床或药柜。则认为行进机构前方出现障碍物或行人，行进机构停止前进，等待行人或障碍物消失，继续前进。
步骤五、行进过程中，若摄像头15检测到病床，则停止前进，等待病人或医护人员取药，并通过语音报警装置发出取药提示。
步骤六、储药盒17内的称重传感器检测到药品被取走，行进机构沿行进轨道回到药柜位置等待下一次取药指令。

Claims (8)

1.自动送药车，包括行进机构、升降机构和抓药机构；其特征在于：所述的行进机构包括底板(1)、编码器(2)、寻迹传感器(3)、直流电机(4)、车轮(5)和支撑轴(7)；所述的四个直流电机(4)两两一组对中固定在底板(1)的两侧；四个直流电机(4)与四个编码器(2)分别固定；所述编码器(2)输入轴的两端与对应直流电机(4)的输出轴及车轮(5)分别固定；所述h根支撑轴(7)的底端均与底板(1)固定，3≤h≤8；所述的两个寻迹传感器(3)对中固定在底板(1)的前端；两个寻迹传感器(3)的间距为25～40mm；
所述的升降机构包括光电传感器(8)、固定板(9)和丝杠导轨滑台；所述的固定板(9)与h根支撑轴(7)的顶端固定；所述的三个光电传感器(8)分别固定在固定板(9)的前端及两侧；所述的丝杠导轨滑台包括移动块(10)、滑台支架(11)、驱动电机(12)和丝杠(14)；所述的滑台支架(11)固定在固定板(9)上；所述的丝杠(14)通过轴承支承在滑台支架(11)上；所述的驱动电机(12)与滑台支架(11)固定；驱动电机(12)的输出轴与丝杠(14)的一端固定；丝杠(14)与固定在移动块(10)上的螺母构成螺旋副；移动块(10)与滑台支架(11)构成滑动副；
所述的抓药机构包括抓药机械臂、摄像头(15)、升降平台(16)、储药盒(17)、支撑杆(26)和滑道(27)；所述的升降平台(16)与升降机构内的移动块(10)固定；所述的摄像头(15)固定在升降平台(16)的前端，且背向丝杠导轨滑台；升降平台(16)的后端固定有储药盒(17)；所述的支撑杆(26)底端固定在升降平台(16)顶面的一侧，顶端与滑道(27)的入口端固定；滑道(27)的出口端与储药盒(17)的上边缘固定；
所述的抓药机械臂包括旋转舵机(19)、抓药支架(20)、关节和夹持器；所述的夹持器包括夹持架(22)、夹持舵机(23)和单爪(24)；所述的夹持舵机(23)固定在夹持架(22)上；所述的两个单爪(24)对中设置在夹持架(22)上，且均与夹持架(22)构成转动副；分别固定在两个单爪(24)上的两个不完全齿轮啮合；夹持舵机(23)的输出轴与一个不完全齿轮固定；所述的关节由驱动舵机(21)和转动架(25)组成；所述驱动舵机(21)的输出轴与转动架(25)固定；f个关节依次排列连接，2≤f≤8，上一级关节的转动架(25)与下一级关节的驱动舵机(21)固定；首端关节的驱动舵机(21)与抓药支架(20)固定；抓药支架(20)与旋转舵机(19)的输出轴固定；旋转舵机(19)固定在升降平台(16)前端，且位于摄像头(15)的背侧；末端关节的转动架(25)与夹持架(22)固定；f个驱动舵机(21)输出轴轴线平行；所述的旋转舵机(19)及夹持舵机(23)的输出轴轴线均与驱动舵机(21)输出轴轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的自动送药车，其特征在于：所述的储药盒(17)内固定有称重传感器，称重传感器上设置有放药板。
3.根据权利要求2所述的自动送药车，其特征在于：所述两个单爪(24)的内侧均设置有压力传感器。
4.根据权利要求3所述的自动送药车，其特征在于：还包括控制器和无线模块；所述的控制器采用型号为arduino2560的微控制板；控制器通过无线模块与上位机相连；所述的语音报警装置、编码器(2)、寻迹传感器(3)、光电传感器(8)、压力传感器和称重传感器均与控制器相连。
5.根据权利要求1所述的自动送药车，其特征在于：所述的寻迹传感器(3)采用型号为TCRT5000的红外光电传感器。
6.根据权利要求1所述的自动送药车，其特征在于：所述的编码器(2)采用绝对值旋转编码器。
7.根据权利要求1所述的自动送药车，其特征在于：所述的光电传感器(8)采用型号为E3F-DS10C4的光电开关。
8.如权利要求4所述的自动送药车的送药方法，其特征在于：步骤一、布置供寻迹传感器(3)识别的行进轨道；行进轨道呈环形，分别经过药柜和病床；行进轨道的顶面比地面高3～10mm；行进轨道的宽度为10～22mm；
步骤二、行进机构停止在药柜前，控制器通过摄像头(15)识别药柜上是否存在所需药品；若药柜上没有所需药品，则语音报警装置发出缺药警报，提示医护人员补药；若药柜上有所需药品，升降机构将抓药机构上升至所需药品所在的高度；
步骤三、抓药机械臂抓取所需药品并放至滑道(27)入口；药品滑入储药盒(17)；
步骤四、行进机构沿着行进轨道向前行进；向前行进过程中，两个寻迹传感器(3)位于行进轨道的两侧；若两个寻迹传感器(3)均检测不到行进轨道，则四个直流电机(4)等速转动；若其中一个寻迹传感器(3)检测到行进轨道，则与该寻迹传感器(3)位于同一侧的两个直流电机(4)转速降低；
行进过程中，若位于固定板(9)前端的光电传感器(8)检测前方有物体，且摄像头(15)未检测到病床或药柜；则认为行进机构前方出现障碍物或行人，行进机构停止前进，等待行人或障碍物消失，继续前进；
步骤五、行进过程中，若摄像头(15)检测到病床，则停止前进，等待病人或医护人员取药，并通过语音报警装置发出取药提示；
步骤六、储药盒(17)内的称重传感器检测到药品被取走，行进机构沿行进轨道回到药柜位置等待下一次取药指令。
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