自動(dòng)發(fā)藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)

趙煒煒

摘 要：為了改進(jìn)現(xiàn)有藥房的管理水平和工作效率，本次設(shè)計(jì)對(duì)藥房的發(fā)藥機(jī)制實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化做了初步探索。該項(xiàng)目應(yīng)用了機(jī)械原理的基本機(jī)構(gòu)對(duì)對(duì)象做了初步建模和仿真，從而得到了相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)得到驗(yàn)證方案的可行性，最后做出了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：發(fā)藥系統(tǒng)；工作效率；機(jī)械手；成本

1 研究背景

隨著科技的進(jìn)步和管理水平的提高，傳統(tǒng)的醫(yī)院藥房管理在效率和經(jīng)濟(jì)性方面都存在著較大的問題。醫(yī)院藥房的藥師有著專業(yè)的工作水平以及豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，但是隨著零售藥店的高速發(fā)展，雖說上述優(yōu)點(diǎn)依舊保持，但是醫(yī)院藥房在本身的價(jià)格上失去了較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。其次，隨著藥品產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，藥房中所堆積的藥品種類越來(lái)越多，加上醫(yī)院的人員流動(dòng)性大，往往花上一兩小時(shí)取藥并不是什么鮮見的事情，與此同時(shí)，醫(yī)院藥房本身就缺少一種良好的管理制度，使得藥房的工作效率更是一降再降。還有必須提出的一點(diǎn)就是醫(yī)院雇傭藥劑師的成本，這也是一筆非常大的支出。

所以在藥房里，一套解決現(xiàn)有問題的自動(dòng)化發(fā)藥系統(tǒng)勢(shì)在必行。發(fā)藥系統(tǒng)的自動(dòng)化的流水線操作的效率遠(yuǎn)大于人工操作的效率并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物合理有序地排放及儲(chǔ)存。

自動(dòng)化發(fā)藥系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）提高醫(yī)院的工作效率；

（2）提高醫(yī)院的管理水平；

（3）是醫(yī)療系統(tǒng)創(chuàng)新的能力的體現(xiàn)；

（4）提高醫(yī)院的現(xiàn)代化、自動(dòng)化水平，以及影響力；

（5）從長(zhǎng)期運(yùn)行的角度分析，可以節(jié)約人力成本，及相關(guān)費(fèi)用開支。

2 設(shè)計(jì)過程

從日常生活經(jīng)驗(yàn)中，我們不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的醫(yī)院的買藥基本上是這樣的一種形式：

醫(yī)生處方輸入電腦→ 藥房電腦收到處方→藥醫(yī)找藥拿藥→處方核對(duì)。所以，現(xiàn)在這套自動(dòng)化發(fā)藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能就是取代藥醫(yī)找藥拿藥的步驟。

那么其實(shí)現(xiàn)的功能就等同于工業(yè)生產(chǎn)過程中的現(xiàn)代MPS生產(chǎn)系統(tǒng)的某些功能。

查閱資料可知，現(xiàn)代MPS模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)和本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)中相似的組成單元如下：

2.1 檢測(cè)工作單元

檢測(cè)工作單元的主要作用是檢測(cè)工件的特性。光電式及電容式傳感器完成區(qū)分工件的材質(zhì)。在加工工件被無(wú)桿缸提升至檢測(cè)位置之前，先由反射式光電傳感器檢測(cè)該位置是否安全。模擬量傳感器檢測(cè)工件高度。無(wú)桿缸將合格的工件傳送至氣缸滑槽上層，并將不合格的工件撿出至氣動(dòng)滑槽的下層。

2.2 傳送帶工作單元

傳送帶工作單元在MPS工作單元之間起著承前啟后的作用。當(dāng)傳送帶前段的傳感器檢測(cè)到工件后，傳送帶開始工作，當(dāng)傳送帶中端傳感器檢測(cè)到工件后，檔塊工作，擋住工件不繼續(xù)往下傳，直到傳送帶后端沒有工件。

2.3 加工工作單元

在加工工作單元，分度盤檢測(cè)到有工件后，便帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，完成檢測(cè)及鉆孔工作。本單元是唯一一個(gè)只是用電氣驅(qū)動(dòng)器的工作單元。

2.4 操作手工作單元

操作手單元配置了柔性2自由度操作裝置。提取裝置上的氣抓手講工件從該位置提起，氣抓手上裝有光電式傳感器用于區(qū)分“黑色”及“非黑色”工件，并將工件根據(jù)檢查結(jié)果堆放，或者工件也可以被直接傳輸?shù)较乱粋€(gè)工作單元。

考慮到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、藥品數(shù)量的龐大及藥品的不確定性，本次設(shè)計(jì)將首先只是針對(duì)于單個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)。由此設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

（1）機(jī)械手設(shè)計(jì)：機(jī)械手能夠完成從藥柜取藥，再把藥品放到傳送帶上；

（2）傳送帶設(shè)計(jì)：主要考慮傳送的平穩(wěn)性，對(duì)物件的感應(yīng)，拒絕空轉(zhuǎn)現(xiàn)象；在傳送帶的末端藥品可以根據(jù)窗口位置不同流入不一樣的傳送帶；

（3）藥品柜設(shè)計(jì)：估計(jì)機(jī)械手實(shí)際工作范圍對(duì)實(shí)際藥品擺放位置做出相應(yīng)計(jì)算規(guī)定。

至于機(jī)械手如何調(diào)到藥品相應(yīng)位置，并不在本次設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。

3 機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)

（1）平面rr開鏈機(jī)構(gòu)在該機(jī)構(gòu)中，沒有液壓缸 就沒有伸縮 這樣就使得機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)的過程中難以控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的位置要求。

（2）帶有兩個(gè)活塞缸的機(jī)械手。在這種機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程中，可以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)桿上的伸縮，運(yùn)動(dòng)位置廣。但是考慮到本次設(shè)計(jì)中所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)比較簡(jiǎn)單，該方案略微顯得大材小用，并且桿與桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副過于自由，不利于控制。

（3）帶有多個(gè)液壓缸的機(jī)械臂此種機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，雖說能夠?qū)崿F(xiàn)的位置多，并且工作更加的穩(wěn)定，但是出于對(duì)成本以及實(shí)際產(chǎn)品功能的考慮，該種方案并不符合設(shè)計(jì)要求。

（4）帶有一個(gè)液壓缸的RR開鏈機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)符合本次設(shè)計(jì)的要求。液壓缸的存在保證了系統(tǒng)的較精確的實(shí)現(xiàn)相關(guān)位置。

4 機(jī)械手尺寸確定

帶入四點(diǎn)數(shù)據(jù)便可以解得P點(diǎn)的坐標(biāo)值，那么從俯視圖中看到的機(jī)械手臂長(zhǎng)度即可初步確定。得到長(zhǎng)度為250mm。

根據(jù)尺寸計(jì)算的結(jié)果，我們繪出“汽車尾板機(jī)構(gòu)尺寸綜合表”如下表：

5 結(jié)論

5.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)采用了伸縮式油缸為動(dòng)力組件，具有承載能力較大，運(yùn)行較為平穩(wěn)且沖擊較小的特點(diǎn)，適合用于藥房自動(dòng)化取藥系統(tǒng)的工作特性：平速、輕載、無(wú)沖擊。

本設(shè)計(jì)中著重強(qiáng)調(diào)了對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，其實(shí)在最初的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)還具有智能窗口識(shí)別，智能歸類等特性，能夠幾乎完全的取代現(xiàn)有的藥房人力分配問題。并且這樣一個(gè)智能化的、整體性的藥房自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功后，其所節(jié)約的經(jīng)濟(jì)效益也是巨大的，其實(shí)這并不是單純的節(jié)約成本的問題，更是我國(guó)的藥房機(jī)制走向成熟化、現(xiàn)代化、經(jīng)濟(jì)化的重要一步。

5.2 設(shè)計(jì)中的不足

本設(shè)計(jì)中由于時(shí)間、技術(shù)的限制，使得本來(lái)應(yīng)該可以得到更好完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)并沒有充分的發(fā)揮出來(lái)。

其次，在藥房系統(tǒng)的整體布局上，本文并沒有做具體闡述及設(shè)計(jì)，應(yīng)該來(lái)說，一個(gè)好的藥房系統(tǒng)的布局甚至比專業(yè)的技術(shù)更加重要。

最后，本次設(shè)計(jì)中沒有很好的對(duì)空間機(jī)械手的移動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)處理，實(shí)際上，一個(gè)機(jī)械手的工作位置可以是整個(gè)藥柜，或者是兩排相鄰的藥柜，更有可能是整個(gè)藥房，當(dāng)然這就要考慮到系統(tǒng)工作效率的問題。在人多的時(shí)候如何解決取藥時(shí)間長(zhǎng)的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝進(jìn)，萬(wàn)朝燕，杜立杰. 機(jī)械原理（第2版）. 北京：高等教育出版社，2008

[2] 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第4版）. 北京：高等教育出版社，2011

[3] 曹茹. Solidworks 2009三維設(shè)計(jì)及應(yīng)用教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004

[4] 赫桐生. 理論力學(xué)（第3版）. 北京：高等教育出版社，2005

[5] 唐增寶，常建娥. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第3版）. 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2007

[6] 李敬. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京： 電子工業(yè)出版社， 2011

[7] 季林紅，閻紹澤 .機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐 .北京： 清華大學(xué)出版社， 2011

[8] 張宏友.液壓與氣動(dòng)技術(shù). 大連： 大連理工大學(xué)出版社 2009

[9] 石望遠(yuǎn). 液壓與氣動(dòng)傳動(dòng).北京： 國(guó)防工業(yè)出版社 2009