1、自动发药系统的设计与研发摘 要：为了改进现有药房的管理水平和工作效率，本次设计对药房的发药机制实现现代化做了初步探索。该项目应用了机械原理的基本机构对对象做了初步建模和仿真，从而得到了相关数据来得到验证方案的可行性，最后做出了总结。 关键词：发药系统；工作效率；机械手；成本 1 研究背景 随着科技的进步和管理水平的提高，传统的医院药房管理在效率和经济性方面都存在着较大的问题。医院药房的药师有着专业的工作水平以及丰富的工作经验，但是随着零售药店的高速发展，虽说上述优点依旧保持，但是医院药房在本身的价格上失去了较大的竞争优势。其次，随着药品产业的不断发展，药房中所堆积的药品种类越来越多，加上医院的
2、人员流动性大，往往花上一两小时取药并不是什么鲜见的事情，与此同时，医院药房本身就缺少一种良好的管理制度，使得药房的工作效率更是一降再降。还有必须提出的一点就是医院雇佣药剂师的成本，这也是一笔非常大的支出。 所以在药房里，一套解决现有问题的自动化发药系统势在必行。发药系统的自动化的流水线操作的效率远大于人工操作的效率并且可以实现对药物合理有序地排放及储存。 自动化发药系统的优点： （1）提高医院的工作效率； （2）提高医院的管理水平； （3）是医疗系统创新的能力的体现； （4）提高医院的现代化、自动化水平，以及影响力； （5）从长期运行的角度分析，可以节约人力成本，及相关费用开支。2 设计过程
3、从日常生活经验中，我们不难发现现在的医院的买药基本上是这样的一种形式： 医生处方输入电脑 药房电脑收到处方药医找药拿药处方核对。所以，现在这套自动化发药系统实现的功能就是取代药医找药拿药的步骤。 那么其实现的功能就等同于工业生产过程中的现代 MPS 生产系统的某些功能。 查阅资料可知，现代 MPS 模块化生产系统和本次设计系统中相似的组成单元如下： 2.1 检测工作单元 检测工作单元的主要作用是检测工件的特性。光电式及电容式传感器完成区分工件的材质。在加工工件被无杆缸提升至检测位置之前，先由反射式光电传感器检测该位置是否安全。模拟量传感器检测工件高度。无杆缸将合格的工件传送至气缸滑槽上层，并将
4、不合格的工件捡出至气动滑槽的下层。 2.2 传送带工作单元 传送带工作单元在 MPS 工作单元之间起着承前启后的作用。当传送带前段的传感器检测到工件后，传送带开始工作，当传送带中端传感器检测到工件后，档块工作，挡住工件不继续往下传，直到传送带后端没有工件。 2.3 加工工作单元 在加工工作单元，分度盘检测到有工件后，便带动工件旋转，完成检测及钻孔工作。本单元是唯一一个只是用电气驱动器的工作单元。 2.4 操作手工作单元 操作手单元配置了柔性 2 自由度操作装置。提取装置上的气抓手讲工件从该位置提起，气抓手上装有光电式传感器用于区分“黑色”及“非黑色”工件，并将工件根据检查结果堆放，或者工件也可
5、以被直接传输到下一个工作单元。 考虑到整个系统设计的复杂性、药品数量的庞大及药品的不确定性，本次设计将首先只是针对于单个生产线进行模拟设计。由此设计内容如下： （1）机械手设计：机械手能够完成从药柜取药，再把药品放到传送带上； （2）传送带设计：主要考虑传送的平稳性，对物件的感应，拒绝空转现象；在传送带的末端药品可以根据窗口位置不同流入不一样的传送带； （3）药品柜设计：估计机械手实际工作范围对实际药品摆放位置做出相应计算规定。 至于机械手如何调到药品相应位置，并不在本次设计的范围内。 3 机构选型设计 （1）平面 rr 开链机构在该机构中，没有液压缸 就没有伸缩 这样就使得机械手在运动的过程
6、中难以控制，无法实现有效的位置要求。 （2）带有两个活塞缸的机械手。在这种机械手的运动过程中，可以实现在两个杆上的伸缩，运动位置广。但是考虑到本次设计中所要实现的运动比较简单，该方案略微显得大材小用，并且杆与杆之间的转动副过于自由，不利于控制。 （3）带有多个液压缸的机械臂此种机构的机构较为复杂，虽说能够实现的位置多，并且工作更加的稳定，但是出于对成本以及实际产品功能的考虑，该种方案并不符合设计要求。 （4）带有一个液压缸的 RR 开链机构 该机构符合本次设计的要求。液压缸的存在保证了系统的较精确的实现相关位置。 4 机械手尺寸确定 带入四点数据便可以解得 P 点的坐标值，那么从俯视图中看到的
7、机械手臂长度即可初步确定。得到长度为 250mm。 根据尺寸计算的结果，我们绘出“汽车尾板机构尺寸综合表”如下表： 5 结论 5.1 设计特点 本设计采用了伸缩式油缸为动力组件，具有承载能力较大，运行较为平稳且冲击较小的特点，适合用于药房自动化取药系统的工作特性：平速、轻载、无冲击。 本设计中着重强调了对机械手的设计，其实在最初的设计中，系统还具有智能窗口识别，智能归类等特性，能够几乎完全的取代现有的药房人力分配问题。并且这样一个智能化的、整体性的药房自动化系统设计成功后，其所节约的经济效益也是巨大的，其实这并不是单纯的节约成本的问题，更是我国的药房机制走向成熟化、现代化、经济化的重要一步。
8、5.2 设计中的不足 本设计中由于时间、技术的限制，使得本来应该可以得到更好完善的系统设计并没有充分的发挥出来。 其次，在药房系统的整体布局上，本文并没有做具体阐述及设计，应该来说，一个好的药房系统的布局甚至比专业的技术更加重要。 最后，本次设计中没有很好的对空间机械手的移动进行相应处理，实际上，一个机械手的工作位置可以是整个药柜，或者是两排相邻的药柜，更有可能是整个药房，当然这就要考虑到系统工作效率的问题。在人多的时候如何解决取药时间长的问题。 参考文献 1 谢进，万朝燕，杜立杰. 机械原理（第 2 版）. 北京：高等教育出版社，2008 2 邱宣怀. 机械设计（第 4 版）. 北京：高等教育出版社，2011 3 曹茹. Solidworks 2009 三维设计及应用教程. 北京：机械工业出版社， 2004 4 赫桐生. 理论力学（第 3 版）. 北京：高等教育出版社，2005 5 唐增宝，常建娥. 机械设计课程设计（第 3 版）. 武汉：华中科技大学出版社， 2007 6 李敬. 机械设计基础. 北京： 电子工业出版社， 2011 7 季林红，阎绍泽 .机械设计综合实践 .北京： 清华大学出版社，2011 8 张宏友.液压与气动技术. 大连： 大连理工大学出版社 2009 9 石望远. 液压与气动传动.北京： 国防工业出版社 2009
