CN108862170A - 一种高端制药配药封装检测转运智能机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高端制药配药封装检测转运智能机器人，包括无菌隔离环境上料转运传输系统、医药无菌智能协作双臂配药机器人系统、医药无菌超洁净机器人上料加塞封口轧盖系统、医药无菌配药质量检测系统、医药无菌隔离层流系统、高端医药制造质量信息追溯系统。本发明实现了在无菌环境中进行配药试验、加塞加盖封口包装、质量检测、无人化转运、药品信息追溯及生产优化等功能。该机器人确保了高端制药过程的无菌化、自动化、无人化和柔性化，隔离操作人员进入配药环境，降低药品被污染几率；保障配药人员安全以及药品纯洁度；同时可以快速生产不同规格不同数量不同类型药品而无需更换硬件设备，提高了生产效率并节约了生产成本。

Description

一种高端制药配药封装检测转运智能机器人及其使用方法

技术领域

本发明属于医药生产试验领域，尤其涉及一种高端医药无菌配药、试验、灌装、转运、封口和检测的机器人设备。

背景内容

我国人口众多，医药输液用量巨大，2009年突破100亿瓶，位居世界第一，制药装备需求量大。医药制造装备是保证药品质量的基础，是医药工业的生命线，其性能直接关系到国家医疗保障水平。但是，我国医药制造装备十分落后，现有设备多数处于低端、离散、欠洁净，易造成批量式药品污染特大事故。目前医药制造设备存在如下问题。

一.药品质量检测环节依赖人工，漏检、误检现象严重，导致药品生产成本高，给患者造成沉重负担，已无法满足医药制造过程中的A级超洁净无菌生产要求医药质量视觉检测机器人几乎空白，缺乏集无菌化制药、机器人作业、自动化生产的高端制药装备。

二.由于环境污染给人类带来了各种疾病，人们不断期待研发有效的新药物、期待在细胞组织再生等医疗领域能够有突破性的进展。然而，在传统新药物研发过程中，人工配药操作带来了微生物混入药品的风险；同时，操作人员在对抗癌药物等高药理活性的药品进行制配时，存在接触有害药品和感染细菌、病毒的危险，给配药人员身体带来危害。

三.在药品灌装-转运-封口过程中，传统生产环节细菌、灰尘颗粒含量偏高，容易对药品及药具造成污染，从而对病人造成危害。传统制药设备固定专用、体积庞大、价格昂贵，药品生产种类单一。

四.高端制药机器人是光机电一体化的非线性、强耦合系统，原理机构复杂，工艺任务多样，高效高可靠性能要求苛刻，传统控制技术难以实现。

五.传统制药设备缺乏对药品信息的实时监控，医药生产产品单一不能做到对于药品生产过程的每个环节进行精度跟踪，无法对生产进度情况进行智能调度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高端医药无菌配药转运封口机器人及其使用方法，本发明适用于各种药液的无菌配药、灌装、封口以及质量检测和药品的分拣包装的功能，实现各种抗生素、抗癌药物等高药理活性的配药时易挥发、有毒对人体造成伤害的药品的无菌配药。实现柔性化生产方式，可对不同种类药物配药，拥有多个固定装置及视觉检测装置，可实现精确的无菌配药、灌装、加塞、封口功能；同时拥有高精度的视觉检测装置和信息记录装置能对所配药品进行质量检测、分拣储存和信息储存。有效隔离配药环境与生产人员，实现了医药制造过程中的A级超洁净无菌药品生产要求，并且检测污染率从现有0.1％控制到0.001％达到洁净度A类标准。保证了药品的纯洁度与生产人员的安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种高端医药无菌配药转运封口机器人，包括医药无菌层流系统，医药无菌层流系统内安装有输送链道系统和机器视觉检测系统，沿输送链道系统依次安装有第一工作台消毒系统、医药无菌智能协作双臂配药机器人系统、加塞封口系统和药品分拣转运系统。

进一步的改进，所述医药无菌层流系统包括下框架和上框架，上框架上安装有空气过滤通道入口和空气过滤通道出口，空气过滤通道入口处安装有过滤器和正压装置，空气过滤通道出口处安装有负压装置；空气过滤通道出口连通有空气净化器。

进一步的改进，所述第一工作台消毒系统包括第一工作台，第一工作台上安装有第一输送链道，第一输送链道外侧安装有消毒液体喷头、高温气体喷头和紫外无菌处理装置，第一工作台上放置有移动机械手臂，移动机械手臂包括第一自动引导小车，第一自动引导小车上安装有六关节机械臂，六关节机械臂末端安装有末端夹具；第一输送链道末端安装有第一RFID读写器。

进一步的改进，所述医药无菌智能协作双臂配药机器人系统包括第二工作台，第二工作台上安装有第二输送链道，第二输送链道外侧安装有双臂协作机器人、试管无菌储存箱、培养皿无菌储存箱、配药高速震动装置、配药工作台、废料储存箱、第二高精度检测工业相机、原料预处理箱、第二RFID读写器、移液枪头放置箱、配药原料放置箱；第二输送链道上方安装有第一高精度检测工业相机，第二输送链道上安装有第二定位装置。

进一步的改进，所述双臂协作机器人包括T型基座，T型基座两侧分别连接有六关节机器人，六关节机器人末端连接有六关节机器人末端法兰，六关节机器人通过六关节机器人末端法兰可拆卸连接夹具。

进一步的改进，所述加塞封口系统包括第三输送链道，第三输送链道上安装有第三定位装置，第三输送链道外安装有无菌超洁净机器人，无菌超洁净机器人一侧安装有胶塞送料器，另一侧安装有铝盖送料器；第三输送链道末端安装有第三RFID读写器。

进一步的改进，所述药品分拣转运系统包括第四输送链道，第四输送链道上安装有第四定位装置和第四RFID读写器，配合第四输送链道安装有药品分拣转运器人、废品储存箱、第三高精度检测工业相机和第二引导小车。

进一步的改进，所述输送链道系统包括第一输送链道、第二输送链道、第三输送链道和第四输送链道。

一种高端医药无菌配药转运封口机器人的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、移动机械手臂将装有西林储存瓶的物料托盘从原料储存区取出运输到第一输送链道附近，然后放入第一输送链道；

步骤二、物料托盘经第一输送链道达到无菌处理区域，首先用消毒液体对物料托盘进行无菌处理，再由高温气体进行烘干，最后由紫外无菌处理装置进行无菌处理同时在物料托盘所贴电子标签或二维码里记录无菌处理信息；

步骤三、无菌化处理后物料托盘由第二输送链道进入无菌配药区，第一定位装置将物料托盘位置固定；

步骤四、物料托盘位置固定后由第一高精度检测工业相机对西林瓶进行质量检测，记录不合格的西林瓶后松开第一定位装置传输给双臂配药协作机器人；

步骤五、物料托盘进入第二定位装置固定好后，双臂协作机器人从无菌储存箱里取出试管或培养皿，然后进行配药动作，配药完成双臂协作机器人将试管或培养皿放到第二高精度工业相机下检测，将配好药物储存到西林储存瓶中；将废品倒入废料区；

步骤六、整个物料托盘上的西林储存瓶配好药后，松开第二定位装置让物料托盘向第三输送链道运输；同时在所贴电子标签或二维码记录配药信息；

步骤七、物料托盘由第三输送链道进入加塞封口区域，由第三定位装置进行固定；无菌超洁净机器人对西林瓶进行加塞封口；

步骤八、密封结束物料托盘经第四输送链道进入药品检测区域由第四定位装置固定好后，由药品分拣转运器人将密封好的药品夹持放入配药质量检测区域进行质量检测；药品分拣转运器人将废品放入废料区，成品放回储存区；同时第四RFID读写器在所贴电子标签或二维码记录质检信息；

步骤九、质量检测后由第四输送链条进入药品成品缓冲区等待移动机械手进行搬运；

步骤十、移动机械手将成品物料托盘搬运到第二自动引导小车上，然后运输到成品储存区，再由移动机械手分别搬运到成品储存区每个柜子里。

进一步的改进，当所配药物会发挥有毒气或挥发性气体时，一种高端医药无菌配药转运封口机器人的空气过滤通道入口通过高效过滤器，吸收上框架内部空气；让上框架内部保持负压状态，防止有毒气体进入外部环境，若配药需要无菌环境时，则空气过滤通道入口从外部吸入洁净空气，流经高效过滤器过滤后吹入上框架内，使上框架内时刻保持正压状态A级以上空气无菌等级。

本发明的优点：

本发明针对高端制药行业对高端制药机器人核心技术装备迫切需求，开发了一种高端医药无菌配药转运封口机器人设备实现在高等级的无菌环境中配药试验、加塞加盖封口包装、质量检测、无人化转运、药品信息追溯及生产优化等功能

针对医药生产配药无菌化控制难度大，微小、种类繁多的污染颗粒视觉检测难度高，高端制药生产线多工序、多任务、多机器，协同控制难度大等问题本专利提供了一种高端医药无菌配药转运封口机器人设备，实现对各种药液的无菌配药、灌装-封口、质量检测、药品生产信息实时监控等作业功能。

附图说明

图1为本发明高端医药无菌配药转运封口机器人设备的整体主视图。

图2为本发明高端医药无菌配药转运封口机器人设备的俯视图。

图3为本发明高端医药无菌配药转运封口机器人设备的移动机械手臂结构示意图。

图4为本发明第一工作台消毒杀菌系统的俯视结构图。

图5为本发明第二工作台，智能配药协作机器人系统俯视结构图。

图6为本发明双臂协作机器人结构图。

图7为本发明第三工作台加塞—封口机器人系统结构图。

图8为本发明多机械手视觉伺服控制的流程图。

图9为本发明机器人末端法兰结构图。

图10为定位装置沿传送带延伸方向的结构示意图。

图11为定位装置垂直传送带方向的结构示意图。

图12为本发明灌装转运封口装置的阻挡系统图具体实施方式。

具体实施方式

实施例1

如图1-12所述的一种高端医药无菌配药转运封口机器人设备包括医药无菌层流系统、医药无菌智能协作双臂配药机器人系统、无菌隔离环境上料转运传输系统、医药无菌超洁净机器人上料加塞封口轧盖系统、医药无菌配药质量检测系统、高端医药制造质量信息追溯系统。

整个医药生产系统由和外部运输装置和4个工作台组成，外部运输装置由设计出的两台自动引导小车组成；其中一台搭载运载机械手臂负责运输，另一台负责承载运输。第一工作台为物料消毒区域；医药无菌智能协作双臂配药机器人系统安装在第二工作台；并且在第二工作台上首次利用以双臂协作机器人为操作主体的仿人无菌灵巧作业配药系统。在第三工作台上安装有医药无菌超洁净机器人上料加塞封口轧盖系统，本系统是在原有的加塞-封口的基础上进行改进；第四工作台，安装有加塞—封口检测系统,此系统以首次发明的医药三轴转运机器人为主体并安装有高精度工业检测相机。此外，无菌隔离环境上料转运传输系统拥有4条运输链道贯穿四个工作台负责药品运输；医药无菌层流系统笼罩整个医药生产系统，医药无菌配药质量检测系统和高端医药制造质量信息追溯系统分布在第二工作台运输链道和第三工作台运输链道旁负责药品检测和信息收录，外部软件及电脑对生产系统进行信息储存、处理、及生产方案的优化。

外部运输通道结构

对于外部运输装置，研制出自动引导小车与机械手臂结合的移动机械手臂进行物料的装卸，外部运输装置由设计出的两台自动引导小车和机械手臂组成，其在整个配药生产系统与物料储存区之间。

如图3，第一自动引导小车36，机械手臂整体为37，其末端第六关节38；其第一关节到第五关节分别为39—43。

移动机械手臂由第一自动引导小车36与机械手臂37组成，机械手臂拥有6个关节自由度，其中机械手臂末端关节38安装有法兰如图6，其具有四个固定安装螺纹孔，可根据需要更换安装末端夹具，整体设计为圆形结构便于机械手360度无死角旋转；机械手臂安装在自动引导小车顶部外壳的正中心，最大保证整体平衡；由第一自动引导小车和机械手臂组成的移动机械手臂，完成物料上、下料动作，第二自动小车承载物料。完成对药品原料、成品的运输、上料、下料等工作。

第二自动引导小车与移动机械手臂一起运动承载装卸物料同步协作运行

两台自动引导小车都由安装在生产系统与储存区之间的磁条导航通道运输轨道进行导航，固定运动路径，避免发生碰撞。

第一工作台结构

如图4为第一工作台结构图；第一输送链道1、消毒液体喷头2、高温气体喷头3、紫外杀菌装置4.第一RFID读写器32

第一工作台由第一输送链道1、消毒液体喷头2、高温气体喷头3、紫外杀菌装置4.第一RFID读写器32组成。其中消毒液体喷头2、高温气体喷头3、紫外杀菌装置4一次安装在第一输送链道1的旁边，当物料托盘进入第一工作台一次对其消毒杀菌；第一RFID读写器32安装在第一输送链道的结尾处，记录物料杀菌处理信息。

菌化处理装置有消毒液体消毒、高温气体烘干和紫外消毒三步无菌化处理过程、保证物料无菌等级，消毒液体、高温气体、紫外线由安装在第一工作台的消毒液体喷头、高温气体喷头和紫外线发射装置提供。

第二工作台双臂协机器人配药系统结构。

如图5为第二工作台整体结构图。第一高精度检测工业相机5、第一定位装置6、试管无菌储存箱7、培养皿无菌储存箱8、第二定位装置11、配药工作台10、双臂协作机器人12、物料托盘13、废料储存箱14、原料预处理箱16、第二高精度检测工业相机15、配药高速震动装置9、第二输送链道31、第二RFID读写器33、移液枪头放置箱44、配药原料放置箱45。

对于第二工作台，如图5所示医药无菌智能协作双臂配药机器人系统的结构以医药无菌智能双臂配药机器人为主体，医药无菌智能协作双臂配药机器人的双臂末端伺服驱动单元36和37分别加载定制多关节夹持工具，医药无菌智能协作双臂配药机器人左边放有无菌试管储存箱8，无菌培养皿储存箱7。双臂协作机器人下方放有配药工作台10，配药工作台从左至右放有配药高速震动装置9，对药物进行高速震动离心，移液枪和移液枪头箱44，配药枪头存放箱、存放多种待配药原料，以及原料预处理箱16，对原料进行预处理。右边设有高精度第二检测工业相机15，废料储存箱14、原料预处理箱16和安装在机器人前方第二输送链道上首端的第一工业相机5，其中工业相机具有高速多传感器、高分辨异物的性能，可以提高污染检测精度。

机械手臂结构

医药智能配药双臂协作机器人结构如图6所示，第一六关节机器人48、第二六关节机器人51、T型基座47、第一六关节机器人末端法兰49、第二六关节机器人末端法兰52；第一六关节机器人与T型基座连接处46第二六关节机器人与T型基座连接处50。

其中机器人末端伺服驱动单元通过安装有法兰来固定夹具；如图9，其具有四个固定安装螺纹孔，可根据需要更换安装末端夹具，整体设计为圆形结构便于机械手360度无死角旋转，满足仿人配药动作，以及实现试管、培养皿的夹持和移液枪的夹持。

医药智能配药双臂协作机器人主要由两台六关节机器人48、51和T型基座组成。其中第一、二六关节机器人底座与T型基座通多螺孔无缝对接联合在一起。T型基座内部中空，用来放入两台机器人联系的通信线缆。第一、二六关节机器人末端装有法兰如图9，其具有四个固定安装螺纹孔，可根据需要更换安装末端夹具.

控制过程

医药无菌智能协作双臂配药机器人系统主要由安装在第二工作台中心的双臂协作机器人和加载在双臂协作机器人末端的夹持工具组成需要利用各种工具完成利用试管或培养皿的配药工作、西林瓶灌装工作、协作配药质量检测工作。

当物料托盘进入第二工作台，固定在第一定位装置下，第一工业相机对物料托盘内西林瓶进行视觉分析，判断托盘上西林瓶的状态(缺失、损坏、存在碎屑)将有完好无损的西林瓶的位置信息传输给双臂协作机器人，医药机器人只对完好西林瓶进行药物灌装。

物料托盘进入第二定位装置时，双臂协作机器人从无菌试管储存箱8或无菌培养皿储存箱7，取出无菌试管或无菌培养皿。再夹取相应的移液枪按所配药液要求将药液添加到无菌试管或无菌培养皿进行配药。

移液枪通过无菌管道连接高精度蠕动泵，通过精确控制蠕动泵的转速，精准的控制输入到移液枪中的药物剂量。

配药完成后，双臂协作机器人将配好的药物夹取到第二工业相机下检测，将配药不成功的倒入废液箱，其余带入完好的西林储存瓶。物料托盘在进入第二工作台末端时，所贴电子标签或二维码通过第二RFID读写器记录配药信息；最后进入第三工作台。

第三工作台结构

安装在第三工作台上的医药无菌超洁净机器人上料加塞封口轧盖系统；如图7；由无菌超洁净机器人21、胶塞送料器19、铝盖送料器20、以及吸塞夹具和轧盖夹具、第三输送链道17、第三定位装置18、第三RFID读写器组成。胶塞送料器19、铝盖送料器20分别安装在医药无菌超洁净机器人的左边和右边，盛有胶塞和铝盖，吸塞夹具和轧盖夹具安装在无菌超洁净机器人末端，机器人末端安装有法兰固定吸塞夹具和轧盖夹具。

医药无菌超洁净机器人上料加塞封口轧盖系统，相对以前专利，减少了一个机械手臂，将加塞、加盖、轧盖功能集中在一台机械手臂上，节省生产成本，防止机器人相互碰撞故障发生。

第三工作台实现过程

无菌超洁净机器人完成西林瓶的加塞、加盖、封口功能。胶塞送料器和铝盖送料器实现功能相似，均通过特定的震荡模型将胶塞和铝盖排列整齐，在通过直线送料器匀速整齐的运送到指定位置以供无菌超洁净机器人进行吸取。当物料托盘进入第三固定装置后，无菌超洁净机器人通过吸塞夹具将胶塞和铝盖一次添加到西林瓶上，在转换轧盖夹具将西林瓶封口。

当一盘物料托盘上的西林瓶封口完成，物料托盘经过第三输送链道末端时，第三RFID读写器进行信息记录。

第四工作台结构

第四工作台即为医药无菌配药质量检测系统；其由第三高精度工业相机24、药品分拣转运器人组成22、第四定位装置46、第四输送链道25、第四RFID读写器、废品投料孔23组成。

药品分拣转运器人为三自由度转运机器人，横跨在第四输送链道上，其拥有三个关节，第一关节能使机器人水平运动、第二关节能使机器人竖直运动，第三关节可使西林瓶旋转到第三工业相机下面。

第三高精度工业相机安装在药品分拣转运器人旁边，便于运输。软件运行电脑由数据线连到生产系统外。第四定位装置安装在第四输送链道首端固定物料托盘。第四RFID读写器安装在第四输送链道末端。

控制流程

当物料托盘进入第四固定装置，转运机器人将西林瓶夹取，运输到第三工业相机下检测。封口不合格的，放入到废品投料孔；封口合格药品放回物料托盘，在经过第四输送链道末端进行信息记录，最后产出。

多机械手视觉控制技术

对于多机械手视觉控制技术，如图8所示，本发明在第二、三工作台安装有第一、二、三工业检测相机，通过第一、二、二工业相机对物料托盘上的西林瓶进行分析判断，给出达到要求的西林瓶位置信息传输给机器人，控制机器人手臂进行精确配药、灌装、封口、转运动作。

第一工业相机判断托盘上西林瓶的状态(缺失、损坏、存在碎屑)将有完好无损的西林瓶的位置信息传输给双臂协作机器人；第二工业相机给出配药完好(无杂质、药物剂量充足)西林瓶位置信息传输到封口加塞机器人进行封口加塞，废品倒入废液箱；第三工业相机检测封口完整的西林瓶位置信息给转运机器人将成品转运到成品输出即第四输送链道。次品放入废料箱(缺失、损坏、存在碎屑的西林瓶和封口未完成的西林瓶)。

多层隔离防护机制结构

本发明首次建立隔离器-屏蔽技术与机器人相结合的多层防护体系，实现药品定制化、多品种的机器人柔性生产。

医药无菌层流系统，如图1包括空气过滤通道入口26、医药无菌层流系统27、下框架28、上框架29、空气过滤通道出口30。窗体由医用304不锈钢组成、窗体上端装有高效过滤器、离心风机、在线风速传感器、压差表、温湿度传感器。

本发明利用医用304不锈钢窗体、窗体上端装有高效过滤器、离心风机、在线风速传感器、压差表、温湿度传感器，组成严密的隔离器，将配药机器人、封口机器人、转运机器人和输送链道严格封闭在同一无菌环境下，保证药物配药、灌装、封口直至成品产出的无菌化。

本发明利用将将配药机器人、封口机器人、转运机器人和输送链道严格封闭在同一无菌环境下区别于传统将各部分单独隔离，避免运输过程中药物的污染风险。

隔离方法

在第一至第四工作台进行隔离器内都分别安装有线风速传感器、压差表、温湿度传感器，电脑设置好配药所需的风速、温度、及湿度医药线风速传感器、压差表、温湿度传感器返回实时数据控制配药环境风速、温度、及湿度。

利用电脑配置好的风速，控制洁净空气进入配药环境降低污染风险、同时通过压差表来控制外部环境与配药环境的压差、以及同过温湿度传感器控制内部温湿度抑制细菌增长保证整个配药环境处于洁净等级A以上的多层防护。

根据压差表传出数值控制外部环境与内部环境压差可分为两种情形。当所配药物需要不受污染时。可控制为内部环境压力大于外部环境压力，避免细菌入侵。当所配药发出对人体有害气体时。可控制为内部压力小于外部压力，防止有毒气体进入外部环境。

运输系统

无菌隔离环境上料转运传输系统由移动机器手臂、自动引导小车、无菌化处理隔离装置、原料储存瓶、高精度流量控制泵、无菌配药存储运输链道组成。

高精度流量控制泵安装在第二工作台下窗体内，并且装有输送软管连通道移液枪，通过控制高精度流量控制泵的转速来精确输送配药原液的数量。

无菌配药存储运输链道分别由第一输送链道、第二输送链道、第三输送链道、第四输送链道组成分别装在第1-4工作台的前端。第二输送链道上装有第一、第二共两个定位装置，第三输送链道装有第三定位装置，第四输送链道装有第四定位装置实现物料运输、及定位功能。

定位装置包括红外定位传感器、阻挡装置、升降气缸，升降气缸通过横杆连接有升举轴，和升举轴外套设有导向轴、升举轴和红外定位传感器分别处于输送链道两旁；物料托盘内凹成形有与升举轴配合的凹耳，所述升降气缸安装在气缸支座上，气缸支座上固定有接近开关。

当物料托盘运动到固定位置，被红外检测装置检测到，红外装置发送信号，plc控制升举轴下降将物料托盘固定好。当物料的加工完成，红外检测装置检测物料托盘运动出来，升举轴升起、阻挡装置下降物料托盘继续运动。

高端医药制造质量信息追溯系统由高速激光打码设备、二维码图像扫码器、RFID读写器及电子标签、智能数据库组成。

高速激光打码设备安装在医药生产系统外面物料储存区为每个西林瓶进行二位码打码，标记每个西林瓶。第一RFID读写器安装在第一输送链道末端下方、第二RFID读写器安装在第二输送链道末端下方、第三RFID读写器安装在第三输送链道末端下方、第四RFID读写器安装在第四输送链道末端下方、分别记录药品的无菌处理信息、配药灌装信息、加塞、封口信息、成品输出信息。通过将信息传输到电脑。根据用户所需要生产的药品数量、种类要求实时对生产速度进行调控。

医药无菌配药质量检测系统可完成每一个药品西林瓶的配药信息的记录储存，以及每一批的药品生产信息。

具体的本发明高端医药无菌配药转运封口机器人设备包括第一输送链道1、消毒液体喷头2、高温气体喷头3、紫外无菌处理装置4、第一高精度检测工业相机5、第一定位装置6、试管无菌储存箱7、培养皿无菌储存箱8、配药高速震动装置9、配药工作台10、第二定位装置11、双臂协作机器人12、物料托盘13、废料储存箱14、第二高精度检测工业相机15、原料预处理箱16、第三输送链道17、第三定位装置18、胶塞送料器19、铝盖送料器20、无菌超洁净机器人21、药品分拣转运器人22、废品储存箱23、第三高精度检测工业相机24、第四输送链道25、第四定位装置46、空气过滤通道入口26、医药无菌层流系统27、下框架28、上框架29、空气过滤通道出口30、第二输送链道31、第一RFID读写器32、第二RFID读写器33、第三RFID读写器34、第四RFID读写器35、第一自动引导小车36、移动机械手臂37、末端夹具38。

小车结构

第一自动引导小车搭载的机械手臂末端装有夹持工具，负责从第二自动引导小车上的物料托盘的上下料。第二自动引导小车负责运输物料托盘。

移动机械手臂由第一自动引导小车36与机械手臂37组成，机械手臂拥有6个关节自由度，其中机械手臂末端关节38安装有法兰如图9，其具有四个固定安装螺纹孔，可根据需要更换安装末端夹具，整体设计为圆形结构便于机械手360度无死角旋转；机械手臂安装在自动引导小车顶部外壳的正中心，最大保证整体平衡；由第一自动引导小车和机械手臂组成的移动机械手臂，完成物料上、下料动作，第二自动小车承载物料。完成对药品原料、成品的运输、上料、下料等工作。

小车工作流程

第一自动引导小车36搭载移动机械手臂37首先到物料储存区，移动机械手臂将物料储存托盘一次装载到第二自动引导小车上，再将物料托盘运到无菌处理系统，第一输送链道入口处，依次放到第一输送链道。待配药完成。再移动到成品缓冲区，第四输送链道末端；将配药成品依次装载到第二自动引导小车上，运输到成品储存区，第一自动引导小车36再将配药成品依次从第二自动引导小车上夹取到成品储存柜。

第一工作台

西林瓶和物料托盘进入第一输送链道1时，第一输送链道匀速缓慢运行，经过消毒液体喷头喷出过氧化氢液体对西林瓶进行消毒，然后高温气体喷头喷出高温洁净气体对西林瓶和物料托盘进行烘干，最后紫外杀菌装置对西林瓶和物料托盘进行紫外消毒。

高精度流量控制泵通过控制对电机的转速进行控制来控制配药原液的数量、每一种配药原液对应一只移液枪保证原液不被污染。配药原液储存罐分别储存各种配药原液。

各定位装置都有红外传感器，对物料托盘进行定位检测，以及方形固定结构。当检测物料托盘到达，红外检测装置触发。方形固定结构将物料托盘固定好。

物料托盘承载西林瓶，可根据储存瓶规格调整可改装成1*1、2*2、3*3、4*4、5*5规格。不需要再改装输送链道形式。

第二工作台

医药无菌智能协作双臂配药机器人系统内双臂协作机器人12加载夹持工具，拿取从无菌储存箱拿出配药试管或培养皿，以及通过移液枪注入配药原料到配药试管或培养皿进行配药，配药完成后将所配药品灌装到西林储存瓶中，配药完成双臂协作机器人将试管或西林瓶放到第二高精度工业相机下检测，将配好药物储存到西林储存瓶中；将废品倒入废料区。

医药无菌智能协作双臂配药机器人系统左边放有无菌试管储存箱，无菌培养皿储存箱。双臂协作机器人下方有配药工作台存放移液枪，右边设有高精度检测工业相机，以及废料储存箱。

移液枪控制每种配药原液加入的容量。

若配药过程需要高速震动，旋转离心，配药高速震动装置9可将所配药液进行快速震荡、高速旋转。

配药试管无菌储存箱，储存无菌处理后的配药试管。

培养皿无菌储存箱，储存无菌处理后的培养皿。

原料预处理箱16将配药所需原料进行预处理、其中移液枪头放置箱44可以存方过个移液枪头、配药原料放置箱45可以在多配药原料时为机器人提供存放原料。

加塞封口机器人

无菌超洁净机器人21，加载吸塞夹具和轧盖夹具，吸塞夹具在胶塞送料器上吸取胶塞和在铝盖送料器上吸取铝盖分别添加到西林储存瓶上，然后利用轧盖夹具对西林瓶进行轧盖封口。

无菌超洁净机器人系统内设有胶塞送料器和铝盖送料器，分别盛有胶塞和铝盖，胶塞送料器和铝盖送料器实现功能相似，均通过特定的震荡模型将胶塞和铝盖排列整齐，在通过直线送料器匀速整齐的运送到指定位置以供无菌超洁净机器人进行吸取

转运机器人

药品分拣转运器人22，将封口完成的西林瓶夹出放到第三高精度检测工业相机24进行质量检测，检测合格的西林瓶放回物料托盘，检测不合格的放入到废品储存箱。

第三高精度检测工业相机检测封口西林瓶是否完全密封，瓶中药液是否由杂质。

无菌层流系统

当所配药物会发挥有毒气或挥发性气体时，空气过滤通道入口26通过高效过滤器，吸收上框架内部空气；让上框架内部保持负压状态，防止有毒气体进入外部环境，若配药需要无菌环境时，则空气过滤通道入口26从外部吸入洁净空气，流经高效过滤器过滤后吹入上框架内，使上框架内时刻保持正压状态A级以上空气无菌等级。

无菌层流系统装有压力传感器、温湿度传感器。实时监控配药环境的状态，便于调节配药所需要的无菌环境。

第一高精度检测工业相机5,无菌处理后的西林瓶进行缺陷检测，检测西林瓶是否完整、瓶内是否有残留杂质。若有检测出某个西林瓶有缺陷，则将位置信息传输给双臂协作配药机器人使其不对有缺陷的西林瓶进行灌装。

运输系统定位装置

第二输送链道31和第三输送链道17上的第一定位装置6、第二定位装置11、第三定位装置18、第四输送链道25上安装有第四定位装置46可使得物料托盘固定在指定位置便于高精度检测工业相机以及各机器人对西林瓶进行检测、灌装、转运等工作。

第一到第四定位装置均包括红外定位传感器、阻挡装置、升降气缸53，升降气缸53通过横杆连接有升举轴56，升举轴外套设有导向轴55、举升轴和红外定位传感器分别处于输送链道两旁；物料托盘内凹成形有与升举轴配合的凹耳，所述升降气缸安装在气缸支座54上，气缸支座上固定有接近开关57。阻挡系统包括58、阻挡气缸安装板、59、阻挡气缸。通过CM2系列气缸驱动举升轴，使举升轴上下伸缩，从而实现料盘的上下运动；接近开关的工作原理与按钮相似，相当于电气开关，当与运动部件接近时，触发开关给出信号，然后阻挡气缸伸缩用于阻挡运动部件的运动，使运动版定于正确位置。

当物料托盘运动到固定位置，被红外检测装置检测到，红外装置发送信号，plc控制升举轴下降将物料托盘固定好。当物料的加工完成，红外检测装置检测物料托盘运动出来，升举轴升起、阻挡装置下降物料托盘继续运动.

信息追踪

药品从进入无菌处理装置后都有实时信息进行记录，第一RFID读写器32记录物料无菌处理信息、第二RFID读写器33记录药品配药实时信息、第三RFID读写器34药品最终质量检测信息、第四RFID读写器35记录配药最终成品信息。

当贴了电子标签的西林瓶进入RFID读写器读写区域时，当RFID读写器检测到电子标签时信号灯点亮、蜂鸣器鸣叫，RFID读写器将药品信息写入RFID电子标签里，并将相关信息通过RFID数据传输线40传输到电脑上。

该设备能实现无菌配药、灌装、转运、封口、质量检测、分拣功能以及药品实时信息监控功能，利用空气层流系统严密的保持配药环境的无菌等级，利用无菌处理系统严格控制进出物料无菌化，大大提高了无菌配药成功率，同时利用视觉检测系统对药品进行质量检测大大降低了药品生产污染率。

本发明所述的高端医药无菌配药转运封口机器人设备具体运作流程包括以下步骤：

⑴移动机械手臂将装有西林储存瓶的物料托盘从原料储存区取出运输到第一输送链道附近，然后放入第一输送链道；

⑵物料托盘经第一输送链道达到无菌处理区域，链道缓慢运行。首先用消毒液体对物料托盘进行无菌处理，再由高温气体进行烘干，最后由紫外无菌处理装置进行无菌处理同时在所贴电子标签或二维码里记录无菌处理信息；

⑶无菌化处理后物料托盘由第二输送链道进入无菌配药区第一定位装置使其位置固定；

⑷固定后由第一高精度检测工业相机对西林瓶进行质量检测，记录不合格的西林瓶后松开第一定位装置传输给双臂配药协作机器人；

⑸进入第二定位装置固定好后，双臂协作机器人从无菌储存箱里取出试管或培养皿，然后进行配药动作，模仿人工配药时的动作对试管进行注液、摇匀避免人工操作所带来的微生物污染风险及无法高速量产问题。配药完成双臂协作机器人将试管或西林瓶放到第二高精度工业相机下检测，将配好药物储存到西林储存瓶中；将废品倒入废料区。

⑹整个物料托盘上的西林储存瓶配好药后，松开第二定位装置让物料托盘向第三输送链道运输；同时在所贴电子标签或二维码记录配药信息；

⑺物料托盘由第三输送链道进入加塞封口区域，由第三定位装置进行固定；无菌超洁净机器人对西林瓶进行加塞封口；

⑻密封结束物料托盘经第四输送链道进入药品检测区域由第四定位装置固定好后，由药品分拣转运器人将密封好的药品夹持放入配药质量检测区域进行质量检测。将废品放入废料区，成品放回储存区同时在所贴电子标签或二维码记录质检信息；

⑼质量检测后由第四输送链条进入药品成品缓冲区等待移动机械手进行搬运；

⑽移动机械手将成品物料托盘搬运到第二自动引导小车上，然后运输到成品储存区，再由移动机械手分别搬运到成品储存区每个柜子里。

以上所述内容仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，包括医药无菌层流系统(27)，医药无菌层流系统(27)内安装有输送链道系统和机器视觉检测系统，沿输送链道系统依次安装有第一工作台消毒系统、医药无菌智能协作双臂配药机器人系统、加塞封口系统和药品分拣转运系统。

2.如权利要求1所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，所述医药无菌层流系统(27)包括下框架(28)和上框架(29)，上框架(29)上安装有空气过滤通道入口(26)和空气过滤通道出口(30)，空气过滤通道入口(26)处安装有过滤器和正压装置，空气过滤通道出口(30)处安装有负压装置；空气过滤通道出口(30)连通有空气净化器。

3.如权利要求1所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，所述第一工作台消毒系统包括第一工作台，第一工作台上安装有第一输送链道(1)，第一输送链道(1)外侧安装有消毒液体喷头(2)、高温气体喷头(3)和紫外无菌处理装置(4)，第一工作台上放置有移动机械手臂(37)，移动机械手臂(37)包括第一自动引导小车(36)，第一自动引导小车(36)上安装有六关节机械臂，六关节机械臂末端安装有末端夹具(38)；第一输送链道(1)末端安装有第一RFID读写器(32)。

4.如权利要求1所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，所述医药无菌智能协作双臂配药机器人系统包括第二工作台，第二工作台上安装有第二输送链道(31)，第二输送链道(31)外侧安装有双臂协作机器人(12)、试管无菌储存箱(7)、培养皿无菌储存箱(8)、配药高速震动装置(9)、配药工作台(10)、废料储存箱(14)、第二高精度检测工业相机(15)、原料预处理箱(16)、第二RFID读写器(33)、移液枪头放置箱(44)、配药原料放置箱(45)；第二输送链道(31)上方安装有第一高精度检测工业相机(5)，第二输送链道(31)上安装有第二定位装置(11)。

5.如权利要求4所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，所述双臂协作机器人(12)包括T型基座(47)，T型基座(47)两侧分别连接有六关节机器人，六关节机器人末端连接有六关节机器人末端法兰，六关节机器人通过六关节机器人末端法兰可拆卸连接夹具。

6.如权利要求1所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，所述加塞封口系统包括第三输送链道(17)，第三输送链道(17)上安装有第三定位装置(18)，第三输送链道(17)外安装有无菌超洁净机器人(21)，无菌超洁净机器人(21)一侧安装有胶塞送料器(19)，另一侧安装有铝盖送料器(20)；第三输送链道(17)末端安装有第三RFID读写器(34)。

7.如权利要求1所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，所述药品分拣转运系统包括第四输送链道(25)，第四输送链道(25)上安装有第四定位装置(46)和第四RFID读写器(35)，配合第四输送链道(25)安装有药品分拣转运器人(22)、废品储存箱(23)、第三高精度检测工业相机(24)和第二引导小车。

8.如权利要求1所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人，其特征在于，所述输送链道系统包括第一输送链道(1)、第二输送链道(31)、第三输送链道(17)和第四输送链道(25)。

9.一种高端制药配药封装检测转运智能机器人的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、移动机械手臂将装有西林储存瓶的物料托盘从原料储存区取出运输到第一输送链道附近，然后放入第一输送链道；

步骤二、物料托盘经第一输送链道达到无菌处理区域，首先用消毒液体对物料托盘进行无菌处理，再由高温气体进行烘干，最后由紫外无菌处理装置进行无菌处理同时在物料托盘所贴电子标签或二维码里记录无菌处理信息；

步骤三、无菌化处理后物料托盘由第二输送链道进入无菌配药区，第一定位装置将物料托盘位置固定；

步骤四、物料托盘位置固定后由第一高精度检测工业相机对西林瓶进行质量检测，记录不合格的西林瓶后松开，第一定位装置传输给双臂配药协作机器人；

步骤五、物料托盘进入第二定位装置固定好后，双臂协作机器人从无菌储存箱里取出试管或培养皿，然后进行配药动作，配药完成双臂协作机器人将试管或培养皿放到第二高精度工业相机下检测，将配好药物储存到西林储存瓶中；将废品倒入废料区；

步骤六、整个物料托盘上的西林储存瓶配好药后，松开第二定位装置让物料托盘向第三输送链道运输；同时在所贴电子标签或二维码记录配药信息；

步骤七、物料托盘由第三输送链道进入加塞封口区域，由第三定位装置进行固定；无菌超洁净机器人对西林瓶进行加塞封口；

步骤八、密封结束物料托盘经第四输送链道进入药品检测区域由第四定位装置固定好后，由药品分拣转运器人将密封好的药品夹持放入配药质量检测区域进行质量检测；药品分拣转运器人将废品放入废料区，成品放回储存区；同时第四RFID读写器(35)在所贴电子标签或二维码记录质检信息；

步骤九、质量检测后由第四输送链条进入药品成品缓冲区等待移动机械手进行搬运；

步骤十、移动机械手将成品物料托盘搬运到第二自动引导小车上，然后运输到成品储存区，再由移动机械手分别搬运到成品储存区每个柜子里。

10.如权利要求9所述的高端制药配药封装检测转运智能机器人的使用方法，其特征在于，当所配药物会发挥有毒气或挥发性气体时，医药配药转运封口检测机器人系统的空气过滤通道入口(26)通过高效过滤器，吸收上框架内部空气；让上框架内部保持负压状态，防止有毒气体进入外部环境，若配药需要无菌环境时，则空气过滤通道入口(26)从外部吸入洁净空气，流经高效过滤器过滤后吹入上框架内，使上框架内时刻保持正压状态A级以上空气无菌等级。