CN116923948A - 一种补药机器人系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补药机器人系统与控制方法，其中药架存放区内设有周转药架，药架存放区一侧设有人工补药工位，且周转药架通过药架转移机器人在上药站台、药架存放区和人工补药工位之间转移，补药机器人包括框架、补药装置、行走机构、提升机构、平移柱体和旋转驱动装置，平移柱体设于框架内并通过行走机构驱动平移，提升机构设于平移柱体上并设有可升降的提升座，旋转驱动装置设于所述提升座上，补药装置设于旋转驱动装置上，周转药架送入相应的上药站台后通过补药机器人中对应的补药装置取药，药槽上的目标药槽口通过对应的补药装置补药。本发明在提高补药效率的同时也降低了人工补药强度和出错率，可满足医药物流中心的使用要求。

Description

一种补药机器人系统与控制方法

技术领域

本发明涉及医药物流无人拣选设备领域，具体地说是一种补药机器人系统与控制方法。

背景技术

传统医药物流中心的药品拆零拣选为人工拣选，其中拆零药品使用平库货架存储，当有出库任务时，拣货员根据打印的纸质拣货单依次从存储货位上挑选出每一种药品，并放置于与订单绑定的配货药篮中，当货架上的药品数量较少需要补货时，整件拣货员拣选整件药品送至拆零区，拣货员根据整件拣货标签上显示的上架信息将整件拆开，并手动将药品上架至指定货位，人工拣选需要大量拣货员参与拣选和上架作业，人工成本高、劳动强度大、作业差错率高。另外现有技术中，部分医院药房使用了发药机系统，其在药品拆零拣选方面具有明显的优势，比如出药药槽按平面矩阵方式排列，储存密集，存储空间利用率高，各出药药槽可并行发药，出药效率高，但发药机药槽的上药过程仍需要人工全程参与，加上上药数量巨大，实际上并未减轻人工上药的劳动量，这还是会导致上药工作时间长、负荷重，易出现错漏。再者医药物流中心的补药作业模式是集中到货，集中拆包，集中上药，而医药物流中心使用特点是波次出药，波次拣选频次高，出药量大，传统的发药机系统虽然在仓储密度和拣选效率上具有明显的优势，但因其补药流程和效率的固有劣势，难以匹配医药物流中心的作业模式，因此无法在医药物流中心推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种补药机器人系统与控制方法，在提高补药效率的同时也降低了人工补药强度和出错率，并且可以满足医药物流中心的使用要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种补药机器人系统，包括依次排列的药架存放区、上药站台、补药机器人和药槽，其中药架存放区内设有周转药架，药架存放区一侧设有人工补药工位，且周转药架通过药架转移机器人在上药站台、药架存放区和人工补药工位之间转移，补药机器人包括框架、补药装置、行走机构、提升机构、平移柱体和旋转驱动装置，平移柱体设于框架内并通过行走机构驱动平移，提升机构设于平移柱体上并设有可升降的提升座，旋转驱动装置设于所述提升座上，补药装置设于旋转驱动装置上，周转药架送入相应的上药站台后通过补药机器人中对应的补药装置取药，药槽上的目标药槽口通过对应的补药装置补药。

所述行走机构包括行走驱动装置、传动轴、上同步带组件、下同步带组件、上滑座和下滑座，其中所述框架包括上梁和下梁，所述上滑座与所述上梁滑动连接并与上同步带组件中的上同步带固连，所述下滑座与所述下梁滑动连接并与下同步带组件中的下同步带固连，所述平移柱体上端与所述上滑座固连、下端与所述下滑座固连，行走驱动装置设于所述框架一侧且为双出轴结构，所述行走驱动装置一个输出轴与下同步带组件中的下主动轮同轴固连、另一个输出轴通过所述传动轴与上同步带组件中的上主动轮同轴连接。

所述提升机构包括提升座、提升驱动装置和提升同步带组件，其中提升同步带组件设于平移柱体上，提升座与所述平移柱体滑动连接并与提升同步带组件中的提升同步带固连，提升驱动装置设于所述平移柱体下端并且输出轴与提升同步带组件中的提升主动轮同轴固连，所述提升座下侧设有测宽传感器。

所述补药装置包括载药平台、拨叉组件、推药组件、挡药组件和拨药组件，其中载药平台与旋转驱动装置连接，拨叉组件设于载药平台远离旋转驱动装置一端，拨药组件设于载药平台靠近旋转驱动装置一端，推药组件设于载药平台靠近上药站台一侧，挡药组件设于载药平台靠近药槽一侧，所述拨叉组件设有拨叉，所述推药组件设有推板，所述挡药组件设有挡板，所述拨药组件设有带拨块的拨药同步，药盒通过拨叉推动从周转药架上进入推板和拨药同步带之间的缓存窗口中，靠近旋转驱动装置一侧的药盒通过拨药同步带和拨块驱动由挡板和拨药同步带之间的过药窗口输出。

所述拨叉组件包括拨叉、拨叉同步带组件和拨叉驱动装置，其中所述拨叉同步带组件沿平行于载药平台短边的方向布置，所述拨叉包括垂直相连的拨叉侧臂和拨叉推臂，且所述拨叉侧臂与拨叉同步带组件中的拨叉同步带固连，所述拨叉推臂与载药平台长边方向平行，所述拨叉驱动装置输出轴与拨叉同步带组件中的拨叉主动轮同轴固连。

所述推药组件包括推板、推板同步带组件和推板驱动装置，其中载药平台上侧设有驱动安装梁，所述推板同步带组件和推板驱动装置均设于所述驱动安装梁上，所述推板与载药平台上表面垂直且与载药平台短边平行，所述推板上侧与推板同步带组件中的推板同步带固连，所述推板驱动装置输出轴与推板同步带组件中的推板主动轮同轴固连。

所述挡药组件包括挡板、挡板同步带组件和挡板驱动装置，所述挡板与挡板同步带组件中的挡板同步带固连，挡板驱动装置输出轴与挡板同步带组件中的挡板主动轮同轴固连，所述挡板呈L型且外端的一侧垂直于推板平面，另一侧平行于推板平面。

所述拨药组件包括拨药驱动装置、主动轮轴、拨药同步带和从动轮轴，其中所述主动轮轴上设有多个拨药主动轮，所述从动轮轴上设有多个拨药从动轮，并且所述拨药主动轮通过对应的拨药同步带与对应的拨药从动轮相连，所述拨药驱动装置输出轴与所述主动轮轴固连。

所述周转药架包括底座、层框架和层板，其中层框架由下到上依次设于底座上，层板倾斜设于对应层框架的对应侧边上，所述层板左右方向任一侧设有侧隔板、后侧设有后隔板，所述层板上设有靠药板，且所述靠药板上设有磁铁吸附于对应的层板上，所述靠药板、侧隔板和后隔板之间形成放置药盒的区域，所述后隔板与对应层框架的对应侧边之间设有空隙；所述底座包括支撑板和设于支撑板各个角端下侧的支腿，所述支撑板上表面垂直设有立柱，且所述层框架的各个角端分别设于对应的立柱上；所述药架转移机器人包括移动机器人，且所述移动机器人上设有举升机构，所述举升机构上端设有转台与所述支撑板相抵。

一种根据所述补药机器人系统的控制方法，所述补药机器人包括两个补药装置，且两个补药装置工作区域的重叠区域部分为干涉区Ⅰ，每个补药装置周围均设有安全空间Ⅱ，干涉区Ⅰ外设有过渡点，且所述过渡点高度为相应补药装置对应的目标药槽口高度，所述补药装置的控制方法包括如下步骤：

1、判断本补药装置的投药命令目标药槽口是否在干涉区Ⅰ内，如果不在，立即执行投药命令，否则继续步骤2判断。

2、判断相邻补药装置的投药命令目标药槽口是否在干涉区Ⅰ内，如果不在，跳转到步骤4，否则继续步骤3判断。

3、判断本补药装置和相邻补药装置在目标药槽口高度的安全空间Ⅱ是否重叠，如果不重叠，跳转到步骤4，否则返回步骤1。

4、本补药装置先上升至过渡点，然后平移至目标药槽口位置执行投药命令，投药命令完成后，平移返回过渡点。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明实现了人工向周转药架补药和补药机器人向药槽补药的解耦合，并且人工集中补药作业和补药机器人向发药机药槽补药作业可以互不影响的并行执行，在提高补药效率的同时也降低了人工补药强度和出错率，节省人工成本。

2、本发明采用补药机器人向发药机药槽自动补药，摆脱了发药机药槽补药作业对人工的依赖，并且补药机器人可以实现24小时无人值守持续补药，这减少了发药机的停机时间，显著提高了设备的补药能力。

3、本发明能够与医药物流中心作业模式相适应，其中药品集中到货后，可于某一时段集中人工拆包上架完成周转药架补药，而周转药架集中储存于药架存放区，可实现大规模补药和密集贮存，并且延长了药品的周转周期，药架转移机器人可根据补药规格情况自动选择相应的周转药架，并且补药机器人可以24小时无人值守持续补药，也满足了医药物流中心持续补药的作业要求。

4、本发明工作时，周转药架上的药盒数量由补药机器人自动检测，补货员上架过程中，无需考虑盒数，简化了上架流程，提高了药品上架效率，并且本发明的补药机器人包括两个补药装置，可实现双机同轨并行补药，进一步提高了补药效率，每台补药装置可在对应的周转药架上交替执行上药作业，周转药架的更换过程不会造成补药装置空等，从而使补药效率最大化。

5、本发明针对补药机器人双机同轨并行补药特点设计了防碰撞控制机制，充分保证设备运行安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中的周转药架结构示意图，

图3为图1中的补药机器人结构示意图，

图4为图3中A处放大示意图，

图5为图3中A处另一角度的放大示意图，

图6为图3中A处又一角度的放大示意图，

图7为图3中补药机器人工作时的干涉区和安全空间示意图，

图8为本发明的控制方法流程图。

其中，1为周转药架，101为支腿，102为支撑板，103为立柱，104为层框架，105为层板，106为靠药板，107为侧隔板，108为后隔板，109为安装板，2为药架存放区，3为人工补药工位，4为上药站台，5为药槽，6为补药机器人，7为补药装置，701为载药平台，8为行走机构，801为行走驱动装置，802为行走滑轨，803为传动轴，804为下同步带，805为上滑座，806为上同步带，9为提升机构，901为提升驱动装置，902为提升同步带，903为提升滑轨，10为平移柱体，11为旋转驱动装置，12为拨叉组件，1201为拨叉，12011为拨叉侧臂,12012为拨叉推臂，1202为拨叉同步带，1203为拨叉驱动装置，13为推药组件，1301为推板，1302为驱动安装梁，1303为推板驱动装置，14为挡药组件，1401为挡板，1402为过药窗口，1403为挡板驱动装置，15为拨药组件，1501为拨药同步带，1502为拨块，1503为光电传感器，1504为拨药驱动装置，16为测宽传感器，17为框架，171为上梁，172为下梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～8所示，本发明包括依次排列的药架存放区2、上药站台4、补药机器人6和药槽5，其中药架存放区2内设有周转药架1，药架存放区2一侧设有人工补药工位3，且周转药架1通过药架转移机器人在所述上药站台4、药架存放区2和人工补药工位3之间转移，周转药架1送入相应的上药站台4后通过补药机器人6取药。

如图3～6所示，所述补药机器人6包括框架17、补药装置7、行走机构8、提升机构9、平移柱体10和旋转驱动装置11，其中平移柱体10设于框架17内并通过所述行走机构8驱动平移，提升机构9设于所述平移柱体10上，且所述提升机构9设有可升降的提升座，旋转驱动装置11设于所述提升座上，补药装置7设于所述旋转驱动装置11上。本发明工作时，补药装置7、旋转驱动装置11和提升机构9随平移柱体10水平移动，移动到位后，补药装置7和旋转驱动装置11通过提升机构9提升至指定高度，然后补药装置7通过旋转驱动装置11驱动转动调整角度以实现从周转药架1上药或向药槽5发药作业，所述周转药架1设于相应的上药站台4上。

如图4～6所示，本实施例中，所述行走机构8包括行走驱动装置801、传动轴803、上同步带组件、下同步带组件、上滑座805和下滑座，其中所述框架17包括上梁171和下梁172，且所述上滑座805与所述上梁171滑动连接，所述下滑座与所述下梁172滑动连接，在所述上梁171和下梁172上均设有行走滑轨802分别与所述上滑座805和下滑座配合，上同步带组件设于所述上梁171上，所述上同步带组件包括上主动轮、上同步带806和上从动轮，且所述上主动轮和上从动轮分设于上梁171两端并通过上同步带806相连，所述上滑座805与所述上同步带806固连，下同步带组件设于所述下梁172上，所述下同步带组件包括下主动轮、下同步带804和下从动轮，且所述下主动轮和下从动轮分设于下梁172两端并通过下同步带804相连，所述下滑座与所述下同步带804固连，所述平移柱体10上端与所述上滑座805固连、下端与所述下滑座固连，行走驱动装置801设于所述框架17一侧，且所述行走驱动装置801为双出轴结构(比如采用双出轴伺服电机)，所述行走驱动装置801一个输出轴与所述下主动轮同轴固连、另一个输出轴通过所述传动轴803与所述上主动轮同轴连接。行走机构8工作时，所述行走驱动装置801驱动所述上同步带806和下同步带804同步转动，进而通过上滑座805和下滑座带动所述平移柱体10在框架17内水平移动，在所述下梁172两端设有限位传感器限定平移柱体10的移动范围。本发明采用平移柱体10上下端部同步移动方式实现补药装置7的水平移动，可以给补药装置7留出足够的提升高度空间和旋转空间，保证上药和发药操作顺利进行。

如图4～6所示，本实施例中，所述提升机构9包括提升座、提升驱动装置901和提升同步带组件，其中提升座与所述平移柱体10滑动连接，在所述平移柱体10上设有提升滑轨903与所述提升座配合，提升同步带组件包括提升主动轮、提升同步带902和提升从动轮，其中提升主动轮设于平移柱体10下端，提升从动轮设于平移柱体10上端，且提升主动轮和提升从动轮通过提升同步带902连接，提升座与提升同步带902固连，提升驱动装置901设于所述平移柱体10下端并且输出轴与提升主动轮同轴固连。提升机构9工作时，提升驱动装置901驱动所述提升同步带902转动，进而驱动所述提升座升降移动，并带动补药装置7升降移动，所述提升驱动装置可采用伺服电机。

如图4～6所示，本实施例中，所述旋转驱动装置11采用旋转减速电机，所述补药装置7设有载药平台701，所述旋转减速电机的输出轴与所述载药平台701固连，从而带动载药平台701转动至上药姿态或发药姿态，如图2所示，所述周转药架1设有多层层板105，且所述层板105倾斜设置，本实施例中，所述层板105与水平面呈5°夹角，在上药姿态，所述载药平台701平面与对应层的层板105平行，即与水平面呈5°夹角，在发药姿态，所述载药平台701平面与药槽5的延伸平面平行，即与水平面呈-16°夹角，所述旋转驱动装置11在载药平台701正、反转行程极限处设有限位传感器限定转动范围。

如图4～6所示，本实施例中，所述补药装置7包括拨叉组件12、推药组件13、挡药组件14和拨药组件15，其中拨叉组件12设于载药平台701远离旋转驱动装置11一端，拨药组件15设于载药平台701靠近旋转驱动装置11一端，推药组件13设于载药平台701靠近上药站台4一侧，挡药组件14设于载药平台701靠近药槽5一侧，所述拨叉组件12设有可移动的拨叉1201，所述推药组件13设有可移动的推板1301，所述挡药组件14设有可移动的挡板1401，所述拨药组件15设有可旋转的拨药同步带1501，且所述拨药同步带1501上设有拨块1502，补药装置7工作时，药盒通过所述拨叉1201推动从周转药架1上进入推板1301和拨药同步带1501之间形成的缓存窗口中，而靠近旋转驱动装置11一侧的药盒通过所述拨药同步带1501和拨块1502驱动经由所述挡板1401和拨药同步带1501之间形成的过药窗口1402输出。

如图4～6所示，本实施例中，所述拨叉组件12包括拨叉1201、拨叉同步带组件和拨叉驱动装置1203，其中所述拨叉同步带组件沿平行于载药平台701短边的方向布置，所述拨叉同步带组件包括拨叉主动轮、拨叉同步带1202和拨叉从动轮，所述拨叉主动轮通过拨叉同步带1202与拨叉从动轮相连，并且所述拨叉驱动装置1203输出轴与所述拨叉主动轮同轴固连，所述拨叉1201呈L型，其包括垂直相连的拨叉侧臂12011和拨叉推臂12012，所述拨叉侧臂12011与所述载药平台701滑动连接并与所述拨叉同步带1202固连，所述拨叉推臂12012与载药平台701长边方向平行，如图2所示，所述周转药架1包括多层层框架104，且所述层板105安装于对应层框架104的对应侧边上，所述层板105上设有后隔板108，且所述后隔板108与对应层框架104的对应侧边之间形成拨叉推臂12012的落下区域，拨叉组件12工作时，补药装置7提升至设定高度，然后拨叉驱动装置1203驱动拨叉同步带1202转动，进而驱动拨叉1201移动，并使拨叉推臂12012移动至后隔板108与对应层框架104对应侧边之间的落下区域，然后提升机构9驱动补药装置7下降设定距离，使拨叉推臂12012落入后隔板108与层框架104之间空隙的上方，然后拨叉驱动装置1203反向转动驱动拨叉推臂12012缩回，从而使拨叉推臂12012推动该层板105上的药盒进入补药装置7的载药平台701中。所述拨叉驱动装置1203可采用伺服电机。

如图4～6所示，本实施例中，所述推药组件13包括推板1301、推板同步带组件和推板驱动装置1303，其中载药平台701上侧设有驱动安装梁1302，所述推板同步带组件和推板驱动装置1303均设于所述驱动安装梁1302上，所述推板同步带组件包括推板主动轮、推板同步带和推板从动轮，所述推板主动轮通过推板同步带与所述推板从动轮相连，所述推板1301平面与载药平台701上表面垂直且与载药平台701短边平行，所述推板1301上侧与所述推板同步带固连，推板驱动装置1303输出轴与推板同步带组件中的主动轮同轴固连，进而驱动所述推板1301沿着载药平台701的长边方向移动，如图5所示，所述推板1301和所述拨药组件15的拨药同步带1501之间形成容置多个药盒的缓存窗口，拨叉组件12将周转药架1上的多个药盒同时推入所述缓存窗口中。所述推板驱动装置1303可采用伺服电机。

如图4～6所示，本实施例中，所述挡药组件14包括挡板1401、挡板同步带组件和挡板驱动装置1403，所述挡板1401为带安装面的角铁式构件，且所述挡板1401的安装面与载药平台701上表面贴合并与挡板同步带组件固接，角铁呈L型，其外端垂直于推板1301的一侧用于挡住药槽上的药盒，另一侧平行于推板1301平面用于出药导向。挡板同步带组件和挡板驱动装置1403均设于所述载药平台701靠近药槽5一侧，所述挡板同步带组件包括挡板主动轮、挡板同步带和挡板从动轮，挡板主动轮通过挡板同步带与挡板从动轮相连，且挡板驱动装置1403输出轴与挡板主动轮同轴固连，挡板1401的安装面与挡板同步带固连。挡药组件14工作时，挡板驱动装置1403驱动挡板同步带转动，进而驱动挡板1401移动，所述挡板1401移动可改变其与拨药组件15之间的过药窗口1402距离，从而可以根据实际单个药盒宽度进行调整，以保证单个药盒输出。所述挡板驱动装置1403可采用伺服电机。

如图4～6所示，所述拨药组件15包括拨药驱动装置1504、主动轮轴、拨药同步带1501和从动轮轴，其中所述主动轮轴上设有多个拨药主动轮，所述从动轮轴上设有多个拨药从动轮，并且所述拨药主动轮通过对应的拨药同步带1501与对应的拨药从动轮相连，所述拨药驱动装置1504输出轴与所述主动轮轴固连，本实施例中设有两组拨药同步带1501，并且在所述拨药同步带1501两端均设有拨块1502，两组拨药同步带1501通过所述拨药驱动装置1504驱动同步转动，并且所述拨药同步带1501利用与药盒间的摩擦力以及所述拨块1502的推力，将单个药盒经由所述过药窗口1402推入药槽5，同时所述推药组件13中的推板1301配合定量移动，一个药盒推出后，所述推板1301移动与单个药盒宽度相同的距离，使下一个药盒移动至对应过药窗口1402的位置并与拨药同步带1501紧贴，从而实现单个药盒逐一输出的目的，两个拨块1502初始位置分别位于拨药组件15两端，且初始位置下侧设有光电传感器1503用于拨块1502位置检测和寻零，由于两个拨块1502对称布置，拨药同步带1501每旋转半周，可将一个药盒推入药槽5，同时另一侧拨块1502回到初始位置能够继续推动下一个药盒。所述拨药驱动装置1504可采用伺服电机。

如图4所示，所述提升座下侧设有测宽传感器16，本实施例中，所述测宽传感器16采用漫反射式激光传感器向下照射，其用于检测层板105上的药盒边沿以确定层板105所有药盒的总宽度，通过药盒总宽度可了解药盒的数量，进而实现后续出药、推板1301移动距离等动作控制。所述漫反射式激光传感器为本领域公知技术且为市购产品。

如图2所示，本实施例中，所述周转药架1包括底座、层框架104和层板105，其中层框架104由下到上依次设于底座上，层板105倾斜设于对应层框架104的对应侧边上，所述层板105左右方向任一侧设有侧隔板107、后侧设有后隔板108，所述层板105上设有可移动调整的靠药板106，并且所述靠药板106、侧隔板107和后隔板108之间形成放置药盒的区域，所述后隔板108与对应层框架104的对应侧边之间留有空隙，所述空隙上方形成供所述拨叉组件12中的拨叉推臂12012落下的区域。本实施例中，所述层板105与水平面呈5°倾斜设置，批量上架的药盒两侧由侧隔板107和靠药板106夹紧，同时由于层板105倾斜设置，药盒背面受重力作用有向下滑动趋势与后隔板108紧贴，可有效防止药架转移过程中因周转药架1晃动导致的药盒倾倒掉落。

本实施例中，所述靠药板106上设有磁铁吸附于对应的层板105上，从而实现移动调整和吸附固定。

如图2所示，所述层板105后侧设有安装板109与对应层框架104的对应侧边固连，另外在所述层板105上设有货位条码，以用于药品信息与药架货位的绑定。

如图2所示，所述底座上表面垂直设有多个立柱103，所述层框架104的角端固定于对应的立柱103上。所述层框架104的角端可设置滑套套装于对应的立柱103上，这样可以根据实际需要调整层框架104高度，当高度确定后，所述滑套再通过螺钉固定于所述立柱103上以实现层框架104的固定。

如图2所示，本实施例中，所述底座包括支撑板102和支腿101，其中所述支撑板102上侧垂直设有立柱103，所述支撑板102各个角端下侧均设有支腿101，所述底座结构方便所述药架转移机器人顶升移动所述周转药架1。

本实施例中，所述药架转移机器人包括移动机器人、举升机构和转台，其中移动机器人可采用潜伏式AMR(自主移动机器人)用于在药架存放区2、人工补药工位3和上药站台4之间转运周转药架1，所述AMR中部设有剪叉式举升机构，并且所述举升机构上端设有通过电机驱动旋转的转台，系统工作时，药架转移机器人移动至底座的支撑板102下方，然后举升机构启动使所述转台与所述底座的支撑板102下侧相抵，所述转台支撑周转药架1的同时可通过电机驱动旋转调整周转药架1的方向，然后举升机构继续动作可驱动周转药架1升降，从而实现周转药架1的装载或卸载，所述举升机构中部可设置摄像头用于设别和校验药架信息，AMR导航方向可选择磁条导航、激光导航等方式。所述潜伏式AMR、剪叉式举升机构均为本领域公知技术且为市购产品。

本发明的工作原理为：

本发明工作时，医药物流中心根据补仓计划进行批量集中补药作业，药架转移机器人(潜伏式AMR)从药架存放区2将空的周转药架1搬运至人工补药工位3，由人工向药架上药，使用条码枪扫描药品条码录入药品信息，再扫描药架层板105上的货位条码，实现药品信息和药架货位的绑定，当周转药架1上药完成后，AMR从人工补药工位3搬运周转药架至药架存放区2存放，循环上述过程，直至完成所有药品的补药。

当发药机的药槽5药品储量不足时，执行补药作业，AMR从药架存放区2选择储存对应品类药品的周转药架1，并将其从药架存放区2搬运至相应的上药站台4上，补药机器人6中相应的补药装置7移动至所述上药站台4处，并从该上药站台4上的周转药架1上批量将药品取出，再送入目标药槽口中，当周转药架1面向补药机器人6一侧的药品取空后，通过AMR上的转台旋转改变周转药架1的朝向，也即AMR从上药站台4搬出周转药架1，每次旋转90度后再搬回至上药站台4，当上药完成后，AMR将周转药架1从上药站台4移走。

本发明的补药机器人6工作时具体流程如下：

1、补药装置7通过提升机构9驱动上升至周转药架1的目标层板105上药高度，然后补药装置7的载药平台701水平移动并通过侧宽传感器16采集目标层板105上的靠药板106位置，从而获得上药药盒的总宽度并计算出药盒数量，上报至设备电控系统。

2、设备电控系统控制挡药组件14中的挡板1401移动贴住拨药组件15的拨药同步带1501，从而实现过药窗口1402封闭，然后设备电控系统控制推药组件13中的推板1301移动调整其与拨药同步带1501之间的缓存窗口宽度，使缓存窗口略大于测得的上药药盒总宽度，保证所有药盒均能输入，同时通过旋转驱动装置11控制载药平台701转动至与目标层板相平行的上药姿态，然后载药平台701水平移动使所述缓存窗口与目标层板105上的药盒对齐。

3、设备电控系统提升机构9驱动载药平台701提升至设定的伸叉高度，然后控制拨叉组件12中的拨叉1201伸出至目标层板105的后隔板108后侧的落下区域，然后提升机构9下降，使所述拨叉1201的拨叉推臂12012落至设定的收叉高度，所述收叉高度略高于目标层板105的侧隔板107和靠药板106高度。下降定位完成后，拨叉1201收叉，拨叉推臂12012先低速接触药盒，再中速带动药盒移动，以减少收叉过程中对药盒的冲击，拨叉1201收叉动作将药盒推入推板1301与拨药组件15之间的缓存窗口中，拨叉推臂12012收回后可限定药盒位移，同时所述拨叉推臂12012在推板1301推动药盒移动时可以起到移动导向作用。

4、设备电控系统控制载药平台701旋转至发药姿态，药盒受重力作用与挡板1401紧贴。

5、设备电控系统控制推板1301移动，使推板1301压紧药盒，防止药盒在出药定位过程中倾倒，然后通过升降和水平移动调整载药平台701位置，以与药槽5上的目标药槽口对齐，其中拨药同步带1501与药盒抵接的平面与目标药槽口的一侧隔板对齐，载药平台701上侧的载药平面略高于目标药槽口的底面。

6、设备电控系统控制挡板1401移动脱离拨药同步带1501，从而使挡板1401和拨药同步带1501之间形成过药窗口1402，所述过药窗口1402宽度略大于单个药盒宽度，以实现拨药组件15单次拨药时，仅有一个药盒输出。

7.设备电控系统控制拨药组件15启动，使拨药同步带1501连续旋转带动拨块1502驱动单个药盒由所述过药窗口1402输出，同时设备电控系统控制推板1301断续进给，每拨出一个药盒，推板1301向拨药组件15方向移动一个药盒宽度的距离，进而保证下一个药盒进入对应于所述过药窗口1402的位置，并与拨药同步带1501紧贴，所述拨药同步带1501旋转半周输出一个药盒，直至所有药盒均推入目标药槽口中。

如图7～8所示，本发明的补药机器人6包括两个补药装置7，且两个补药装置7工作区域在交界部分存在重叠区域，定义该重叠区域部分为干涉区Ⅰ，如果两个补药装置7中的载药平台701位于相同高度，则会出现空间干涉，发生碰撞，定义补药装置7周围留有足够空间形成安全空间Ⅱ，为避免两个补药装置7在干涉区Ⅰ碰撞，并尽可能提高投药命令的执行效率，进入干涉区Ⅰ的两个补药装置7需满足以下约束条件：

1、进入干涉区Ⅰ的两个补药装置7，其载药平台701在提升方向上需保证有足够的安全空间Ⅱ，不能与另一台载药平台701的安全空间Ⅱ重叠；

2、两个补药装置7进入干涉区Ⅰ前，需提升至目标药槽口所在高度，再水平行走进入干涉区Ⅰ，然后两个补药装置7通过水平行走离开干涉区Ⅰ。

3、完成干涉区Ⅰ投药命令的两个补药装置7，必须离开干涉区Ⅰ。

其中：

约束条件1限定了命令互锁。以避免轨迹重合的两条命令同时执行可能造成的安全空间Ⅱ干涉；

约束条件2限定了两个补药装置7基于水平行走进出干涉区Ⅰ，即在命令路径增加一个过渡点，过渡点在干涉区Ⅰ外，其高度为目标药槽口高度，两个补药装置7先移动至过渡点，再由过渡点移动至目标药槽口，以避免载药平台701在干涉区Ⅰ提升可能造成的安全空间Ⅱ干涉；

约束条件3限定了除执行投药命令外，不得占用干涉区Ⅰ，即在命令完成后，再返回过渡点，以避免对干涉区Ⅰ的持续占用，对后续命令锁死。

在执行发药命令前，基于上述约束条件，本发明对发药命令和动作进行限制设计了一种安全防碰控制方法，具体控制流程如下：

步骤1：判断本补药装置7的投药命令目标药槽口是否在干涉区Ⅰ内，如果不在，立即执行投药命令，否则继续步骤2判断。

步骤2：判断相邻补药装置7的投药命令目标药槽口是否在干涉区Ⅰ内，如果不在，跳转到步骤4，否则继续步骤3判断。

步骤3：判断本补药装置7和相邻补药装置7在目标药槽口高度的安全空间Ⅱ是否重叠，如果不重叠，跳转到步骤4，否则返回步骤1。

步骤4：本补药装置7先上升至过渡点，然后平移至目标药槽口位置执行投药命令，投药命令完成后，平移返回过渡点。

Claims (10)

1.一种补药机器人系统，其特征在于：包括依次排列的药架存放区(2)、上药站台(4)、补药机器人(6)和药槽(5)，其中药架存放区(2)内设有周转药架(1)，药架存放区(2)一侧设有人工补药工位(3)，且周转药架(1)通过药架转移机器人在上药站台(4)、药架存放区(2)和人工补药工位(3)之间转移，补药机器人(6)包括框架(17)、补药装置(7)、行走机构(8)、提升机构(9)、平移柱体(10)和旋转驱动装置(11)，平移柱体(10)设于框架(17)内并通过行走机构(8)驱动平移，提升机构(9)设于平移柱体(10)上并设有可升降的提升座，旋转驱动装置(11)设于所述提升座上，补药装置(7)设于旋转驱动装置(11)上，周转药架(1)送入相应的上药站台(4)后通过补药机器人(6)中对应的补药装置(7)取药，药槽(5)上的目标药槽口通过对应的补药装置(7)补药。

2.根据权利要求1所述的补药机器人系统，其特征在于：所述行走机构(8)包括行走驱动装置(801)、传动轴(803)、上同步带组件、下同步带组件、上滑座(805)和下滑座，其中所述框架(17)包括上梁(171)和下梁(172)，所述上滑座(805)与所述上梁(171)滑动连接并与上同步带组件中的上同步带固连，所述下滑座与所述下梁(172)滑动连接并与下同步带组件中的下同步带固连，所述平移柱体(10)上端与所述上滑座(805)固连、下端与所述下滑座固连，行走驱动装置(801)设于所述框架(17)一侧且为双出轴结构，所述行走驱动装置(801)一个输出轴与下同步带组件中的下主动轮同轴固连、另一个输出轴通过所述传动轴(803)与上同步带组件中的上主动轮同轴连接。

3.根据权利要求1所述的补药机器人系统，其特征在于：所述提升机构(9)包括提升座、提升驱动装置(901)和提升同步带组件，其中提升同步带组件设于平移柱体(10)上，提升座与所述平移柱体(10)滑动连接并与提升同步带组件中的提升同步带固连，提升驱动装置(901)设于所述平移柱体(10)下端并且输出轴与提升同步带组件中的提升主动轮同轴固连，所述提升座下侧设有测宽传感器(16)。

4.根据权利要求1所述的补药机器人系统，其特征在于：所述补药装置(7)包括载药平台(701)、拨叉组件(12)、推药组件(13)、挡药组件(14)和拨药组件(15)，其中载药平台(701)与旋转驱动装置(11)连接，拨叉组件(12)设于载药平台(701)远离旋转驱动装置(11)一端，拨药组件(15)设于载药平台(701)靠近旋转驱动装置(11)一端，推药组件(13)设于载药平台(701)靠近上药站台(4)一侧，挡药组件(14)设于载药平台(701)靠近药槽(5)一侧，所述拨叉组件(12)设有拨叉(1201)，所述推药组件(13)设有推板(1301)，所述挡药组件(14)设有挡板(1401)，所述拨药组件(15)设有带拨块(1502)的拨药同步带(1501)，药盒通过拨叉(1201)推动从周转药架(1)上进入推板(1301)和拨药同步带(1501)之间的缓存窗口中，靠近旋转驱动装置(11)一侧的药盒通过拨药同步带(1501)和拨块(1502)驱动由挡板(1401)和拨药同步带(1501)之间的过药窗口(1402)输出。

5.根据权利要求4所述的补药机器人系统，其特征在于：所述拨叉组件(12)包括拨叉(1201)、拨叉同步带组件和拨叉驱动装置(1203)，其中所述拨叉同步带组件沿平行于载药平台(701)短边的方向布置，所述拨叉(1201)包括垂直相连的拨叉侧臂(12011)和拨叉推臂(12012)，且所述拨叉侧臂(12011)与拨叉同步带组件中的拨叉同步带(1202)固连，所述拨叉推臂(12012)与载药平台(701)长边方向平行，所述拨叉驱动装置(1203)输出轴与拨叉同步带组件中的拨叉主动轮同轴固连。

6.根据权利要求4所述的补药机器人系统，其特征在于：所述推药组件(13)包括推板(1301)、推板同步带组件和推板驱动装置(1303)，其中载药平台(701)上侧设有驱动安装梁(1302)，所述推板同步带组件和推板驱动装置(1303)均设于所述驱动安装梁(1302)上，所述推板(1301)与载药平台(701)上表面垂直且与载药平台(701)短边平行，所述推板(1301)上侧与推板同步带组件中的推板同步带固连，所述推板驱动装置(1303)输出轴与推板同步带组件中的推板主动轮同轴固连。

7.根据权利要求4所述的补药机器人系统，其特征在于：所述挡药组件(14)包括挡板(1401)、挡板同步带组件和挡板驱动装置(1403)，所述挡板(1401)与挡板同步带组件中的挡板同步带固连，挡板驱动装置(1403)输出轴与挡板同步带组件中的挡板主动轮同轴固连，所述挡板(1401)呈L型且外端的一侧垂直于推板(1301)平面，另一侧平行于推板(1301)平面。

8.根据权利要求4所述的补药机器人系统，其特征在于：所述拨药组件(15)包括拨药驱动装置(1504)、主动轮轴、拨药同步带(1501)和从动轮轴，其中所述主动轮轴上设有多个拨药主动轮，所述从动轮轴上设有多个拨药从动轮，并且所述拨药主动轮通过对应的拨药同步带(1501)与对应的拨药从动轮相连，所述拨药驱动装置(1504)输出轴与所述主动轮轴固连。

9.根据权利要求1所述的补药机器人系统，其特征在于：所述周转药架(1)包括底座、层框架(104)和层板(105)，其中层框架(104)由下到上依次设于底座上，层板(105)倾斜设于对应层框架(104)的对应侧边上，所述层板(105)左右方向任一侧设有侧隔板(107)、后侧设有后隔板(108)，所述层板(105)上设有靠药板(106)，且所述靠药板(106)上设有磁铁吸附于对应的层板(105)上，所述靠药板(106)、侧隔板(107)和后隔板(108)之间形成放置药盒的区域，所述后隔板(108)与对应层框架(104)的对应侧边之间设有空隙；所述底座包括支撑板(102)和设于支撑板(102)各个角端下侧的支腿(101)，所述支撑板(102)上表面垂直设有立柱(103)，且所述层框架(104)的各个角端分别设于对应的立柱(103)上；所述药架转移机器人包括移动机器人，且所述移动机器人上设有举升机构，所述举升机构上端设有转台与所述支撑板(102)相抵。

10.一种根据权利要求1所述的补药机器人系统的控制方法，其特征在于：所述补药机器人(6)包括两个补药装置(7)，且两个补药装置(7)工作区域的重叠区域部分为干涉区Ⅰ，每个补药装置(7)周围均设有安全空间Ⅱ，干涉区Ⅰ外设有过渡点，且所述过渡点高度为相应补药装置(7)对应的目标药槽口高度，所述补药装置(7)的控制方法包括如下步骤：

1、判断本补药装置(7)的投药命令目标药槽口是否在干涉区Ⅰ内，如果不在，立即执行投药命令，否则继续步骤2判断。

2、判断相邻补药装置(7)的投药命令目标药槽口是否在干涉区Ⅰ内，如果不在，跳转到步骤4，否则继续步骤3判断。

3、判断本补药装置(7)和相邻补药装置(7)在目标药槽口高度的安全空间Ⅱ是否重叠，如果不重叠，跳转到步骤4，否则返回步骤1。

4、本补药装置(7)先上升至过渡点，然后平移至目标药槽口位置执行投药命令，投药命令完成后，平移返回过渡点。