CN112656176A - 一种基于机器视觉的自动取药机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的自动取药机器人，包括外部支架、送药机构、药品储存机构、吸盘取药机构和药品运输机构；所述送药机构滑动连接在外部支架底部前侧，所述药品储存机构连接在外部支架中部，所述送药机构与药品储存机构底部位置对应，所述吸盘取药机构滑动连接在外部支架顶部，且所述吸盘取药机构与药品储存机构顶部位置对应，所述药品运输机构滑动连接在外部支架右端部的上下两侧之间，且所述药品运输机构的顶端与吸盘取药机构右端位置对应。本发明可实现药品的自动补充、储存、抓取和运输一整套流程，采用机器与药品结合的形式，可节省大量空间，提高药房空间利用率，通过视觉检测可有效提高取药的精准度，节省大量人力和时间。

Description

一种基于机器视觉的自动取药机器人

技术领域

本发明涉及医疗机器人技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的自动取药机器人。

背景技术

随着社会的不断发展和医疗卫生体系的不断完善，医疗健康问题越来越受到重视。当前我国各大综合性医院的就诊人数居高不下，患者在药房取药时，排队长等候时间久成为了越来越棘手的问题，排队等候问题严重的降低了医院的工作效率、过多的浪费了患者的就诊时间，医院药房承担着医院发药售药的任务，药房的服务效率和准确度直接关系到每一位患者的取药质量。但由于医院出售的药品种类繁多，药品需摆放到大量的药架上，当有多人取药时，则需要等待较长时间。目前，这一领域的自动化程度较低，绝大部分药店并未配备自动化设备，仍使用传统人工方式。

由当前医院药房、零售药店的运行现状可知，当前在取药或者存药操作上的自动化程度并不高，人力资源占用严重，人力成本较高，针对药盒等小型物品，在当前医院药房和药店的整体布局下，急需要一种能够实现自动取药的机器人，用于减少在该领域的人工成本，提高该领域的自动化水平。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种一种基于机器视觉的自动取药机器人，通过取药机构中的摄像头进行图像定位，然后控制系统带动吸盘机械手吸取药品，再将取出的药品放入到输送机构中，从而完成自动取药工作。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种基于机器视觉的自动取药机器人，包括外部支架、送药机构、药品储存机构、吸盘取药机构和药品运输机构；所述送药机构滑动连接在外部支架的底部前侧，所述药品储存机构连接在外部支架的中部，且所述送药机构与药品储存机构的底部前侧区域位置对应，所述吸盘取药机构滑动连接在外部支架的顶部，且所述吸盘取药机构与药品储存机构的顶部区域位置对应，所述药品运输机构滑动连接在外部支架右端部的上下两侧之间，且所述药品运输机构的顶端与吸盘取药机构的右端底部区域位置对应。

进一步的，所述送药机构包括送药盘、推板、电缸、第一步进电机、传输带、导轨、限位开关、电机固定座、电机支架和张紧件；所述推板对应设置在送药盘内部，所述电缸设置在送药盘后侧，且所述电缸的活塞杆穿过送药盘后侧与推板固定连接；所述第一步进电机通过电机支架与电机固定座连接，所述电机固定座安装在外部支架底部前侧的一端，所述张紧件固定连接在外部支架底部前侧的另一端，所述传输带连接在第一步进电机的输出轴和张紧件之间，且所述传输带与送药盘底部固定连接，所述导轨固定连接在外部支架底部前侧并与传输带平行，所述送药盘底部与导轨滑动连接，所述的限位开关分别安装在送药盘两侧所能运动到的极限位置。

进一步的，所述药品储存机构包括托盘、链轮、主动轴、张紧带、带轮、第二步进电机、三角连接支架、轴承座、从动轴和链条；所述主动轴分别设置在外部支架左右两侧的上部，且两侧主动轴前后错位安装；所述从动轴分别设置在外部支架左右两侧的下部并与同一侧主动轴位于同一竖直平面内；所述主动轴和从动轴均通过轴承座与外部支架两侧连接；所述链轮分别连接在主动轴和从动轴的内端，所述链条分别连接在同一侧的主动轴和从动轴内端的链轮之间，所述三角连接支架分别均匀固定在链条的外侧，且两侧链条上的三角连接支架对应设置，所述托盘左端上部的后侧与左侧链条上对应的三角连接支架转动连接，所述托盘右端上部的前侧与右侧链条上对应的三角连接支架转动连接；所述第二步进电机分别固定在外部支架左右两侧的上部，所述张紧带通过带轮连接在第二步进电机输出轴和主动轴的外端之间。

进一步的，所述吸盘取药机构包括吸盘支架、电动推杆、吸盘、第三步进电机、摄像头、梯形丝杠、联轴器、轴承座和纵向丝杠螺母；所述梯形丝杠分别通过轴承座对称连接在外部支架顶部的前后两侧，所述第三步进电机分别通过联轴器传动连接在两梯形丝杠的左端，所述吸盘支架底部前后两侧分别通过纵向丝杆螺母与梯形丝杠滑动连接，所述电动推杆固定连接在吸盘支架的中部，所述吸盘固定连接在电动推杆的底端，所述摄像头设置在吸盘支架底部的一侧。

进一步的，所述吸盘支架包括横板、L形板、丝杠、横向丝杠螺母和第四步进电机；所述L形板垂直设置在横板上方，所述丝杠分别对称设置在横板上表面的左右两侧，所述L形板底部的左右两侧分别通过横向丝杠螺母与丝杠滑动连接，所述第四步进电机分别传动连接在丝杠的后端。

进一步的，所述药品运输机构包括取药盒、第五步进电机、同步带、同步带轮、张紧轮、丝杠、卧式轴承座和丝杠螺母；所述丝杠分别对称连接在外部支架右端的前后两侧，所述第五步进电机固定连接在两丝杠右侧的中部，所述同步带轮分别连接在丝杠的底部，所述同步带连接在第五步进电机输出轴和同步带轮之间，所述张紧轮分别对称设置在同步带外部的前后两侧，且所述张紧轮和同步带轮的底部均通过卧式轴承座与外部支架连接；所述取药盒的两侧分别通过丝杠螺母滑动连接在两侧丝杠之间。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用机器与药品结合的形式，可节省大量空间；

2、当某个药品不足时，可以通过送药机构及时补充相应药物；

3、本发明可有效提高取药的精准度，从而节省大量人力和时间；

4、本发明的药品储存机构可根据药房高度定制储药单元高度，可大幅提高药房空间的利用率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中送药机构的具体结构示意图；

图3是图1中药品储存机构的具体结构示意图；

图4是图1中吸盘取药机构的具体结构示意图；

图5是图1中药品运输机构的具体结构示意图；

图6是图3的俯视结构示意图。

其中，附图标记：1-外部支架；2-送药机构；3-药品储存机构；4-吸盘取药机构；5-药品运输机构；21-送药盘；22-推板；23-电缸；24-第一步进电机；25-传输带；26-导轨；27-限位开关；28-电机固定座；29-电机支架；210-张紧件；31-托盘；32-链轮；33-主动轴；34-张紧带；35-带轮；36-第二步进电机；37-三角连接支架；38-轴承座；39-从动轴；310-链条；41-吸盘支架；42-电动推杆；43-吸盘；44-第三步进电机；45-摄像头；46-梯形丝杠；47-联轴器；48-轴承座；49-纵向丝杠螺母；411-横板；412-L形板；413-丝杠；414-横向丝杠螺母；415-第四步进电机；51-取药盒；52-第五步进电机；53-同步带；54-同步带轮；55-张紧轮；56-丝杠；57-卧式轴承座；58-丝杠螺母。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见附图1至6，给出了本发明所提出的一种基于机器视觉的自动取药机器人的一个实施例的具体结构。所述机器人包括外部支架1、送药机构2、药品储存机构3、吸盘取药机构4和药品运输机构5；所述外部支架1起到整体支撑作用，所述送药机构2滑动连接在外部支架1的底部前侧，所述药品储存机构3连接在外部支架1的内中部，所述药品储存机构3用于存放各类药品，且所述送药机构2与药品储存机构3的底部前侧区域位置对应，当药品储存机构3中的药品不足时，可以对其进行补充送药操作，所述吸盘取药机构4滑动连接在外部支架1的顶部，且所述吸盘取药机构4与药品储存机构3的顶部区域位置对应，所述吸盘取药机构4可从药品储存机构3中取出相应药品并放到药品运输机构5中，所述药品运输机构5滑动连接在外部支架1右端部的上下两侧之间，且所述药品运输机构5的顶端与吸盘取药机构4的右端底部区域位置对应，所述药品运输机构5可将吸盘取药机构4取出的药品向下运输，方便人员取药。

其中，所述送药机构2包括送药盘21、推板22、电缸23、第一步进电机24、传输带25、导轨26、限位开关27、电机固定座28、电机支架29和张紧件210；所述推板22对应设置在送药盘21内部，所述电缸23设置在送药盘21的后侧，且所述电缸23的活塞杆穿过送药盘21后侧与推板22固定连接，所述送药盘21、推板22和电缸23互相配合，共同将送药盘21内的药品推送至药品储存机构3；所述第一步进电机24通过电机支架29与电机固定座28连接，所述电机固定座28安装在外部支架1底部前侧的一端，所述张紧件210固定连接在外部支架1底部前侧的另一端，所述传输带25连接在第一步进电机24的输出轴和张紧件210之间，且所述传输带25与送药盘21底部固定连接，所述导轨26固定连接在外部支架1底部前侧并与传输带25平行，所述送药盘21底部与导轨26滑动连接，所述的限位开关27分别安装在送药盘两侧所能运动到的极限位置，防止送药盘21脱离导轨26。

所述药品储存机构3包括托盘31、链轮32、主动轴33、张紧带34、带轮35、第二步进电机36、三角连接支架37、轴承座38、从动轴39和链条310；所述主动轴33分别设置在外部支架1左右两侧的上部，且两侧主动轴33前后错位安装，即两侧主动轴33处于同于水平面内但轴线不重合；所述从动轴39分别设置在外部支架1左右两侧的下部并与同一侧主动轴33位于同一竖直平面内；所述主动轴33和从动轴39均通过轴承座38与外部支架1的两侧连接；所述链轮32分别连接在各主动轴33和从动轴39的内端，所述链条310分别连接在同一侧的主动轴33和从动轴39内端的链轮32之间，所述三角连接支架37分别均匀间隔固定在链条310的外侧，且两侧链条310上的三角连接支架37对应设置，所述托盘31左端上部的后侧与左侧链条310上对应的三角连接支架37转动连接，所述托盘31右端上部的前侧与右侧链条310上对应的三角连接支架37转动连接，通过将两侧链轮传动进行错位安装，从而防止托盘31在运动过程中出现左右摇晃的现象；所述托盘31可随着链条310不断转动，将所需药品传递到上方吸盘取药机构4处，所述托盘31的数量可根据实际需要进行调整，可有效提升空间利用率；所述第二步进电机36分别固定在外部支架1左右两侧的上部，所述张紧带34通过带轮35连接在第二步进电机36输出轴和主动轴33的外端之间。

所述吸盘取药机构4包括吸盘支架41、电动推杆42、吸盘43、第三步进电机44、摄像头45、梯形丝杠46、联轴器47、轴承座48和纵向丝杠螺母49；所述梯形丝杠46分别通过轴承座48对称连接在外部支架1顶部的前后两侧，所述第三步进电机44分别通过联轴器47传动连接在两梯形丝杠46的左端，所述吸盘支架41底部前后两侧分别通过纵向丝杆螺母49与梯形丝杠46滑动连接，所述电动推杆42固定连接在吸盘支架41的中部，所述吸盘43固定连接在电动推杆42的底端，所述电动推杆42可驱动推盘43上下移动，从而将转动到上方的托盘31中相应的药品吸起，所述摄像头45设置在吸盘支架41底部的一侧，用于视觉检测药品。所述吸盘支架41包括横板411、L形板412、丝杠413、横向丝杠螺母414和第四步进电机415；所述L形板412垂直设置在横板411上方，且所述L形板412和横板411的中部均开设有条形孔，所述丝杠413分别对称设置在横板411上表面的左右两侧，所述L形板412底部的左右两侧分别通过横向丝杠螺母414与丝杠413滑动连接，所述第四步进电机415分别传动连接在丝杠413的后端；所述电动推杆42顶部与L形板412上端固定连接，所述L形板412在丝杠413的带动下，可使电动推杆42带动吸盘43前后移动，从而调整取药位置。

所述药品运输机构5包括取药盒51、第五步进电机52、同步带53、同步带轮54、张紧轮55、丝杠56、卧式轴承座57和丝杠螺母58；所述丝杠56分别对称连接在外部支架1右端的前后两侧，所述丝杠56的上下两端分别与外部支架1右端的上下两侧连接，所述第五步进电机52固定连接在两丝杠56右侧的底部中间位置，所述同步带轮54分别连接在丝杠56的底部，所述同步带53连接在第五步进电机52输出轴和两同步带轮54之间，所述张紧轮55分别对称设置在同步带53外部的前后两侧，且所述张紧轮55和同步带轮54的底部均通过卧式轴承座57与外部支架1连接；所述取药盒51的两侧分别通过丝杠螺母58滑动连接在两侧丝杠56之间。

本发明工作原理在于：本发明在使用时，当药品储存机构3中所剩药品不多或种类不全时，将药品储存机构3中对应的托盘31转到底部位置，然后由送药机构2将需要补充的药品送到对应的托盘31里面；当需要取药时，药品储存机构3中的托盘31通过链条310驱动，将装有相应的托盘31转到吸盘取药机构4的下方，然后吸盘取药机构4中的吸盘43通过机器视觉精确定位到药品的形心，然后由所述电动推杆42推动吸盘43吸附相应药品并横向移动到药品运输机构5的取药盒51中，最后，所述取药盒51在通过丝杠56运动到下端，完成取药工作，依次循环可以取到药方上所需的各种药品。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉的自动取药机器人，其特征在于：所述机器人包括外部支架、送药机构、药品储存机构、吸盘取药机构和药品运输机构；所述送药机构滑动连接在外部支架的底部前侧，所述药品储存机构连接在外部支架的中部，且所述送药机构与药品储存机构的底部前侧区域位置对应，所述吸盘取药机构滑动连接在外部支架的顶部，且所述吸盘取药机构与药品储存机构的顶部区域位置对应，所述药品运输机构滑动连接在外部支架右端部的上下两侧之间，且所述药品运输机构的顶端与吸盘取药机构的右端底部区域位置对应。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动取药机器人，其特征在于：所述送药机构包括送药盘、推板、电缸、第一步进电机、传输带、导轨、限位开关、电机固定座、电机支架和张紧件；所述推板对应设置在送药盘内部，所述电缸设置在送药盘后侧，且所述电缸的活塞杆穿过送药盘后侧与推板固定连接；所述第一步进电机通过电机支架与电机固定座连接，所述电机固定座安装在外部支架底部前侧的一端，所述张紧件固定连接在外部支架底部前侧的另一端，所述传输带连接在第一步进电机的输出轴和张紧件之间，且所述传输带与送药盘底部固定连接，所述导轨固定连接在外部支架底部前侧并与传输带平行，所述送药盘底部与导轨滑动连接，所述的限位开关分别安装在送药盘两侧所能运动到的极限位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动取药机器人，其特征在于：所述药品储存机构包括托盘、链轮、主动轴、张紧带、带轮、第二步进电机、三角连接支架、轴承座、从动轴和链条；所述主动轴分别设置在外部支架左右两侧的上部，且两侧主动轴前后错位安装；所述从动轴分别设置在外部支架左右两侧的下部并与同一侧主动轴位于同一竖直平面内；所述主动轴和从动轴均通过轴承座与外部支架两侧连接；所述链轮分别连接在主动轴和从动轴的内端，所述链条分别连接在同一侧的主动轴和从动轴内端的链轮之间，所述三角连接支架分别均匀固定在链条的外侧，且两侧链条上的三角连接支架对应设置，所述托盘左端上部的后侧与左侧链条上对应的三角连接支架转动连接，所述托盘右端上部的前侧与右侧链条上对应的三角连接支架转动连接；所述第二步进电机分别固定在外部支架左右两侧的上部，所述张紧带通过带轮连接在第二步进电机输出轴和主动轴的外端之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动取药机器人，其特征在于：所述吸盘取药机构包括吸盘支架、电动推杆、吸盘、第三步进电机、摄像头、梯形丝杠、联轴器、轴承座和纵向丝杠螺母；所述梯形丝杠分别通过轴承座对称连接在外部支架顶部的前后两侧，所述第三步进电机分别通过联轴器传动连接在两梯形丝杠的左端，所述吸盘支架底部前后两侧分别通过纵向丝杆螺母与梯形丝杠滑动连接，所述电动推杆固定连接在吸盘支架的中部，所述吸盘固定连接在电动推杆的底端，所述摄像头设置在吸盘支架底部的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的自动取药机器人，其特征在于：所述吸盘支架包括横板、L形板、丝杠、横向丝杠螺母和第四步进电机；所述L形板垂直设置在横板上方，所述丝杠分别对称设置在横板上表面的左右两侧，所述L形板底部的左右两侧分别通过横向丝杠螺母与丝杠滑动连接，所述第四步进电机分别传动连接在丝杠的后端。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动取药机器人，其特征在于：所述药品运输机构包括取药盒、第五步进电机、同步带、同步带轮、张紧轮、丝杠、卧式轴承座和丝杠螺母；所述丝杠分别对称连接在外部支架右端的前后两侧，所述第五步进电机固定连接在两丝杠右侧的中部，所述同步带轮分别连接在丝杠的底部，所述同步带连接在第五步进电机输出轴和同步带轮之间，所述张紧轮分别对称设置在同步带外部的前后两侧，且所述张紧轮和同步带轮的底部均通过卧式轴承座与外部支架连接；所述取药盒的两侧分别通过丝杠螺母滑动连接在两侧丝杠之间。

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