自动取药机器人.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921626645.0 (22)申请日 2019.09.27 (73)专利权人 山东科技大学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号 (72)发明人 高正中孙语晨徐玉娟周璐瑶 罗永康鲁强刘光杰李宗富 (74)专利代理机构 青岛智地领创专利代理有限 公司 37252 代理人 陈海滨 (51)Int.Cl. B25J 5/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种自动取药。

2、机器人 (57)摘要 本实用新型公开一种自动取药机器人， 包括 行走装置、 升降装置、 活动平台、 机械臂及主控制 器， 行走装置包括底盘及行走轮， 行走轮设在底 盘上。 升降装置设在底盘的上方， 包括升降架、 升 降驱动机构及导向机构， 升降驱动机构设在升降 架上。 活动平台位于升降装置外侧， 升降驱动机 构驱动活动平台上下平动。 机械臂设置在活动平 台上， 机械臂的底部与活动平台转动相连。 机械 臂的端部具有夹持机构， 夹持机构的上方设有吸 盘和摄像头， 摄像头与主控制器电连接。 本实用 新型的结构设计巧妙， 制造成本低， 自动化及人 工智能化程度高， 使用和维护方便， 替代人工完 成准确。

3、取药， 可极大减少劳动强度， 省时省力， 节 省人工成本， 提高工作效率。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 210910000 U 2020.07.03 CN 210910000 U 1.一种自动取药机器人， 包括行走装置、 升降装置、 活动平台、 机械臂及主控制器， 其特 征在于， 行走装置包括底盘及行走轮， 行走轮有两组， 对称布置在底盘的两侧， 底盘上设有 电源； 升降装置设在底盘的上方， 包括升降架、 升降驱动机构及导向机构， 升降架底部与底盘 固定相连， 升降驱动机构设在升降架上； 活动平台位于升降装置外侧， 与升降驱动机构和导向机构固定相连， 升降驱动机构驱 动活动平台。

4、上下平动； 机械臂设置在活动平台上， 机械臂的底部与活动平台转动相连； 所述机械臂的端部具有夹持机构， 夹持机构的上方设有吸盘和摄像头， 摄像头与主控 制器电连接。 2.根据权利要求1所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 每组行走轮包括至少两个 行走轮， 每个行走轮均配置有一个轮毂电机； 各轮毂电机均由所述电源为其供电， 轮毂电机的信号端与主控制器通信连接。 3.根据权利要求1所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 所述升降架为前侧板、 后 侧板、 左侧板及顶板相连构成的右侧敞口的钢架结构， 活动平台位于升降架的右侧敞口处。 4.根据权利要求1所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 升。

5、降驱动机构包括主动齿 轮、 从动齿轮及同步带， 从动齿轮和主动齿轮分别设在升降架的上下两端， 同步带套设在两 侧齿轮的外部； 所述主动齿轮一侧配置有第一伺服电机， 第一伺服电机由所述电源为其供电， 第一伺 服电机的信号端与主控制器通信连接； 导向机构包括竖向布置在升降架内侧的两个导杆， 两个导杆一前一后布置在同步带的 两侧， 每个导杆上均设有一个滑动套， 各所述滑动套与活动平台固定相连。 5.根据权利要求1所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 所述机械臂为四轴机械 臂， 其包括转动座、 上臂和前臂， 转动座与活动平台转动相连， 上臂的一端与所述转动座转 动相连， 上臂的另一端与前臂的一端转。

6、动相连， 前臂的另一端与夹持机构转动相连； 所述机械臂的每个转轴上均配置有一个舵机， 各舵机由所述电源为其供电， 舵机的信 号端与主控制器通信连接。 6.根据权利要求1所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 夹持机构包括安装架、 转 动臂及两个夹爪， 转动臂的中部与安装架转动相连， 设在安装架上的第二伺服电机驱动转 动臂， 第二伺服电机由所述电源为其供电， 第二伺服电机的信号端与主控制器通信连接； 两个夹爪位于安装架的一侧， 中部均与安装架滑动配合， 各夹爪一端伸出安装架的外 部， 另一端分别通过一个连杆与转动臂相连， 转动臂驱动两个夹爪同步运动； 夹爪的上方设置有吸盘， 吸盘与安装架的上部。

7、活动连接， 所述吸盘通过气线与设置在 活动平台上的气泵相连， 气泵由所述电源为其供电， 主控制器与气泵的信号端与通信连接； 所述摄像头设置在夹持机构的上方， 摄像头通过微型计算机与主控制器电连接， 所述 主控制器配置有通讯模块， 该通讯模块通过无线网络接收指令。 7.根据权利要求1所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 所述底盘的四个侧壁上分 别设有红外测距传感器， 底盘前端和后端分别设有巡线传感器， 所述红外测距传感器和巡 线传感器分别与主控制器电连接。 权利要求书 1/2 页 2 CN 210910000 U 2 8.根据权利要求1所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 升降架一侧的上。

8、部和下部 分别设有一个限位开关， 限位开关的固定安装在升降架的内壁上， 限位开关的活动端与活 动平台相配合， 所述限位开关与主控制器电连接。 9.根据权利要求6所述的一种自动取药机器人， 其特征在于， 每个夹爪的内侧均配置有 一个转动盘， 转动盘的中心与设在该夹爪上的第三伺服电机的输出端固定相连， 两个转动 盘同步转动。 权利要求书 2/2 页 3 CN 210910000 U 3 一种自动取药机器人 技术领域 0001 本实用新型涉及机械技术领域， 具体涉及一种自动取药机器人， 尤其适用于盒装 或瓶装类药品的取药。 背景技术 0002 医院药房承担着医院发药售药的任务。 由于医院出售的药品种。

9、类繁多， 药品需摆 放到大量的药架上， 因而为保证取药效率， 需要大量的药师来完成取药发药任务。 对于患者 而言， 当有多人取药时， 则需要等待较长时间。 因此， 传统取药方式使药房效率低下， 影响患 者购药体验。 对于药店而言， 人工取药效率低下问题也非常严重。 根据中国产业研究院统计 数字， 2013-2017年全国药店数量维持在45万家左右， 大量的人工从事这项工作。 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。 0003 对于使用货架存放小型货物的仓库， 与药店情况类似， 大多数仓库仍使用人工作 为生产力， 自动化程度较低， 人工成本占运。

10、营成本的很大比例。 由当前医院药房、 零售药店 的运行现状可知， 当前在取药或者小型仓储存取操作领域自动化程度并不高， 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。 实用新型内容 0004 针对上述现有技术的不足， 本实用新型的目的在于提出一种自动取药机器人， 解 决医院药房或药店存在人工取药劳动强度大， 自动化程度低， 人工成本高， 工作效率低的问 题。 0005 为了解决上述技术问题， 本实用新型所采用的技术方案是： 0006 一种自动取药机器。

11、人， 包括行走装置、 升降装置、 活动平台、 机械臂及主控制器， 行 走装置包括底盘及行走轮， 行走轮有两组， 对称布置在底盘的两侧， 底盘上设有电源。 0007 升降装置设在底盘的上方， 包括升降架、 升降驱动机构及导向机构， 升降架底部与 底盘固定相连， 升降驱动机构设在升降架上。 0008 活动平台位于升降装置外侧， 与升降驱动机构和导向机构固定相连， 升降驱动机 构驱动活动平台上下平动。 0009 机械臂设置在活动平台上， 机械臂的底部与活动平台转动相连。 0010 所述机械臂的端部具有夹持机构， 夹持机构的上方设有吸盘和摄像头， 摄像头与 主控制器电连接。 0011 优选地， 每组行。

12、走轮包括至少两个行走轮， 每个行走轮均配置有一个轮毂电机。 0012 各轮毂电机均由所述电源为其供电， 轮毂电机的信号端与主控制器通信连接。 0013 优选地， 所述升降架为前侧板、 后侧板、 左侧板及顶板相连构成的右侧敞口的钢架 结构， 活动平台位于升降架的右侧敞口处。 说明书 1/4 页 4 CN 210910000 U 4 0014 优选地， 升降驱动机构包括主动齿轮、 从动齿轮及同步带， 从动齿轮和主动齿轮分 别设在升降架的上下两端， 同步带套设在两侧齿轮的外部。 0015 所述主动齿轮一侧配置有第一伺服电机， 第一伺服电机由所述电源为其供电， 第 一伺服电机的信号端与主控制器通信连接。

13、。 0016 导向机构包括竖向布置在升降架内侧的两个导杆， 两个导杆一前一后布置在同步 带的两侧， 每个导杆上均设有一个滑动套， 各所述滑动套与活动平台固定相连。 0017 优选地， 所述机械臂为四轴机械臂， 其包括转动座、 上臂和前臂， 转动座与活动平 台转动相连， 上臂的一端与所述转动座转动相连， 上臂的另一端与前臂的一端转动相连， 前 臂的另一端与夹持机构转动相连。 0018 所述机械臂的每个转轴上均配置有一个舵机， 各舵机由所述电源为其供电， 舵机 的信号端与主控制器通信连接。 0019 优选地， 夹持机构包括安装架、 转动臂及两个夹爪， 转动臂的中部与安装架转动相 连， 设在安装架上。

14、的第二伺服电机驱动转动臂， 第二伺服电机由所述电源为其供电， 第二伺 服电机的信号端与主控制器通信连接。 0020 两个夹爪位于安装架的一侧， 中部均与安装架滑动配合， 各夹爪一端伸出安装架 的外部， 另一端分别通过一个连杆与转动臂相连， 转动臂驱动两个夹爪同步运动。 0021 夹爪的上方设置有吸盘， 吸盘与安装架的上部活动连接， 所述吸盘通过气线与设 置在活动平台上的气泵相连， 气泵由所述电源为其供电， 主控制器与气泵的信号端与通信 连接。 0022 所述摄像头设置在夹持机构的上方， 摄像头通过微型计算机与主控制器电连接， 所述主控制器配置有通讯模块， 该通讯模块通过无线网络接收指令。 00。

15、23 优选地， 所述底盘的四个侧壁上分别设有红外测距传感器， 底盘前端和后端分别 设有巡线传感器， 所述红外测距传感器和巡线传感器分别与主控制器电连接。 0024 优选地， 升降架一侧的上部和下部分别设有一个限位开关， 限位开关的固定安装 在升降架的内壁上， 限位开关的活动端与活动平台相配合， 所述限位开关与主控制器电连 接。 0025 优选地， 每个夹爪的内侧均配置有一个转动盘， 转动盘的中心与设在该夹爪上的 第三伺服电机的输出端固定相连， 两个转动盘同步转动。 0026 优选地， 各所述行走轮均为麦克纳姆轮， 各行走轮分别位于底盘的安装槽内。 0027 通过采用上述技术方案， 本实用新型的。

16、有益技术效果是： 本实用新型的结构设计 巧妙， 制造成本低， 自动化及人工智能化程度高， 使用和维护方便， 替代人工完成准确取药， 可极大减少劳动强度， 省时省力， 节省人工成本， 提高工作效率。 附图说明 0028 图1是本实用新型一种自动取药机器人的结构原理示意图。 0029 图2是图1中本实用新型A部分的局部放大图。 具体实施方式 0030 下面结合附图对本实用新型进行详细说明： 说明书 2/4 页 5 CN 210910000 U 5 0031 结合图1和图2， 一种自动取药机器人， 包括行走装置1、 升降装置2、 活动平台3、 机 械臂4及主控制器， 行走装置1包括底盘11及行走轮1。

17、2， 行走轮12有两组， 两组行走轮12对称 布置在底盘11的两侧， 底盘11上设有电源。 每组行走轮12包括两个行走轮12， 每个行走轮12 均配置有一个轮毂电机。 所述行走轮12均采用麦克纳姆轮， 各行走轮12分别位于底盘11的 安装槽内。 各轮毂电机均由所述电源为其供电， 电源为可充电的蓄电池， 轮毂电机的信号端 与主控制器通信连接， 主控制器采用STM32F405单片机。 0032 所述底盘11的四个侧壁上分别设有红外测距传感器9， 红外测距传感器9的作用是 测量和判断行走装置1与药品架之间的距离， 还具有避障的作用。 底盘11前端和后端分别设 有巡线传感器， 巡线传感器优选采用霍尔传。

18、感器， 所述红外测距传感器9和巡线传感器分别 与STM32F405单片机的ADC接口电连接。 自动取药机器人工作区域的地面上贴有与地面颜色 区别的标识线， 霍尔传感器通过标识线识别行走路径， 同时， 底盘上设置有九轴陀螺仪， 九 轴陀螺仪与STM32F405单片机的一个TTL串口电连接， 九轴陀螺仪的作用当行走装置1偏离 行走路线时用来对其姿态矫正， 所述STM32F405单片机的一个端口， 通过SPI连接线与RFID 读卡模块相连。 0033 升降装置2设在底盘11的上方， 包括升降架21、 升降驱动机构及导向机构， 升降架 21底部与底盘11固定相连， 升降驱动机构设在升降架21上。 所述。

19、升降架21为前侧板、 后侧 板、 左侧板及顶板相连构成的右侧敞口的钢架结构， 活动平台3位于升降架21的右侧敞口 处。 升降驱动机构包括主动齿轮22、 从动齿轮及同步带23， 从动齿轮和主动齿轮22分别设在 升降架21的上下两端， 同步带23套设在两侧齿轮的外部， 活动平台3的一侧与同步带23固定 相连。 0034 所述主动齿轮22一侧配置有第一伺服电机24， 第一伺服电机24由所述电源为其供 电， 第一伺服电机24的信号端与主控制器通信连接。 主控制器控制第一伺服电机24转动， 第 一伺服电机24通过同步带23驱动活动平台3升高或降低。 主控制器安装在活动平台3的底 部， 主控制器通过CAN。

20、总线分别与第一伺服电机24和四个轮毂电机通信相连， 通过CAN总线 控制第一伺服电机24和四个轮毂电机。 0035 活动平台3位于升降装置2外侧， 与升降驱动机构和导向机构固定相连， 升降驱动 机构驱动活动平台3上下平动。 导向机构包括竖向布置在升降架21内侧的两个导杆25， 两个 导杆25一前一后布置在同步带23的两侧， 每个导杆25上均设有一个滑动套26， 各所述滑动 套26与活动平台3固定相连。 升降架21一侧的上部和下部分别设有一个限位开关27， 限位开 关27的固定安装在升降架21的内壁上， 限位开关27的活动端与活动平台3相配合， 所述限位 开关27与主控制器电连接。 限位开关27。

21、的作用在于控制活动平台3的行程， 当活动平台3与 限位开关27的活动端接触后， 限位开关27发送信号至主控制器， 主控制器发送指令控制第 一伺服电机24停止转动。 0036 机械臂4设置在活动平台3上方， 机械臂4的一端与活动平台3转动相连。 所述机械 臂4的端部具有夹持机构5， 夹持机构5的上方设有吸盘6和摄像头7， 摄像头7与主控制器电 连接。 具体地， 所述机械臂4采用四轴机械臂4， 其包括转动座41、 上臂42和前臂43， 转动座41 与活动平台3转动相连， 上臂42的一端与所述转动座41转动相连， 上臂42的另一端与前臂43 的一端转动相连， 前臂43的另一端与夹持机构5转动相连。 。

22、所述机械臂4的每个转轴上均配 置有一个舵机， 各舵机由所述电源为其供电， 各舵机的信号端均与主控制器通信连接。 说明书 3/4 页 6 CN 210910000 U 6 0037 夹持机构5包括安装架51、 转动臂52及两个夹爪53， 转动臂52的中部与安装架51转 动相连， 安装架51内固定配置有第二伺服电机， 所述第二伺服电机的动力输出端与转动臂 52的中部固定相连， 第二伺服电机驱动转动臂52绕其中点位置转动， 第二伺服电机由所述 电源为其供电， 第二伺服电机的信号端与主控制器通信连接。 两个夹爪53位于安装架51的 一侧， 中部均与安装架51滑动配合， 各夹爪53一端伸出安装架51的外。

23、部， 另一端分别通过一 个连杆54与转动臂52相连， 连杆54的一端与转动臂52的对应端铰接， 其另一端与对应侧的 夹爪53的另一端铰接， 转动臂52驱动两个夹爪53同步运动， 每个夹爪53的内侧均配置有一 个转动盘55， 转动盘55的中心与设在该夹爪53上的第三伺服电机56的输出端固定相连， 两 个转动盘55同步转动， 第三伺服电机56由所述电源为其供电， 各第三伺服电机56的信号端 均与主控制器通信连接， 转动盘55可使被夹住的药品外包装盒随其一起转动。 对放置在药 品架上的重量较重的药品采用夹持机构5夹取， 该类重量较重的药品通常为瓶装类药品。 0038 夹爪53的上方设置有吸盘8， 吸。

24、盘8的上方连接有滑动杆， 滑动杆的下端与吸盘8的 顶部固定相连， 滑动杆的上部位于安装架的滑动杆装配孔511内且与安装架51互动配合， 滑 动杆上端具有防止与安装架51脱离的限位头， 所述滑动杆上配置有弹簧， 弹簧底部顶在吸 盘8上端， 其顶部与滑动杆装配孔511底部外侧接触， 吸盘8在接触药品外包装时弹簧起缓冲 作用。 所述吸盘8通过气线与设置在活动平台3上的气泵相连， 气泵由所述电源为其供电， 气 泵的信号端与STM32F405单片机的IO接口通信连接， STM32F405单片机通过指令控制气泵开 始工作和停止工作的时间。 对放置在药品架上的重量较轻的药品采用吸盘8吸取的方式， 该 类重量。

25、较的药品通常为盒装的胶囊类药品。 0039 所述摄像头7固定安装在安装架51上且位于吸盘的上方的， 摄像头7通过设在活动 平台3上的微型计算机与主控制器电连接， 摄像头7的作用是采集药品外包装的图像信息并 将图像传输至微型计算机， 微型计算机通过程序对图像信息计算分析， 确定是否是需要的 药品， 并将分析结果传输至STM32F405单片机。 所述主控制器配置有通讯模块， 通讯模块优 选采用ESP8266模块， 所述ESP8266模块与STM32F405单片机的另一个TTL串口电连接， 该通 讯模块通过无线网络接收指令， 主控制器通过ESP8266模块获取需要取用药品的相关信息， 控制行走装置到。

26、达放置该药品的药品架前， 控制升降驱动机构和机械臂4与摄像头7找到需 要取用药品， 再控制夹持机构5取药， 根据预先设定的程序确定取药的方式， 采用夹持机构5 夹取药品或使用吸盘8吸取药品。 0040 本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。 0041 在本实用新型的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“上” 、“下” 、 “前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底”“内” 、“外” 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实用新型和简化描述， 而不是指示 或暗示所指的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， 因此不能理解 为对本实用新型的限制。 0042 此外， 术语 “第一” 、“第二” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要 性。 0043 当然， 上述说明并非是对本实用新型的限制， 本实用新型也并不仅限于上述举例， 本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、 改型、 添加或替换， 也应 属于本实用新型的保护范围。 说明书 4/4 页 7 CN 210910000 U 7 图1 说明书附图 1/2 页 8 CN 210910000 U 8 图2 说明书附图 2/2 页 9 CN 210910000 U 9 。