一种自动配制静脉输液药物的机器人系统的制作方法

本发明涉及机械传动领域，具体涉及一种自动配制静脉输液药物的机器人系统。

背景技术：

随着工业的发展，环境污染日益严重，导致患者增加，从而加大了医院的静脉注射药剂配置的需求，目前大多数医院静脉注射药剂配置任务都是由医护人员在治疗室或者静配中心配置，繁重的配药工作给医护人员造成巨大的体力消耗，并且，由于医护人员在操作过程中存在读数误差或工作疲劳等原因，无法做到精确抽取剂量，导致配药准确率下降，使患者不能达到及时、准确的治疗，同时，人工配药还可能会导致药物二次污染。

加拿大医疗器械公司研制了一款具有六自由度机械臂的riva机器人完成药液配制，具有独立的药具和药品存放区，自动化程度不高；意大利医疗器械公司研制了一款i.v.stationonco机器人，其采用集中式架构和分散式架构布置，占地面积较大；通过国外的配药机器人结构可以看到，其并没有涉及配制安瓿瓶装药物的设备环节和指定相应的流程标准，因为安瓿瓶药剂不是国外医疗领域的通用药瓶标准。深圳市卫邦科技有限公司研制我国首台药液配制机器人，通过其专利cn201110286653.7可以看出结构较为复杂，药品及注射器更换速率慢，效率不高；中国科学院深圳先进技术研究所发明专利cn201210173771.1介绍可以看出其占地面积较大，注射器的更换速率慢；哈尔滨工业大学（威海）和威海卫宁医疗科技有限公司合作研制的配药机器人是桌面式的配药机器人，体积小且有安瓿瓶和西林瓶模块，但药瓶需要人工开启。深圳市博为医疗机器人有限公司申请的发明专利cn201810029646.0是只针对西林瓶配药的机器人，功能单一，不能满足临床多种药品配置。

目前就全世界格局来说，国外机器人技术水平明显高于国内，但相应的价格十分昂贵，远远高于国内大多数医院的承受能力，此外国外的药品标准与国内通用的药品标准存在较大差异，通过国外的配药机器人结构可以看到，其并没有涉及配制安瓿瓶装药物的设备环节和指定相应的流程标准，因为安瓿瓶药剂不是国外医疗领域的通用药瓶标准。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种自动配制静脉输液药物的机器人系统，该系统可以代替医护人员配置药品，节省人力物力，并且有效避免二次污染、降低了配药的出错率。

本发明是通过以下措施实现的：

一种自动配制静脉输液药物的机器人系统，包括密闭仓，所述密闭仓左侧空间内设置有药品自动输送装置，所述密闭仓上部空间内设置有与药品自动输送装置衔接的第一取药机械手，所述第一取药机械手下部设置有配药机械手，所述配药机械手的右侧设置药品输出装置和注射器储存装置，所述注射器储存装置下部设置有废料储存装置。

优选的，所述药品自动输送装置包括平行设置的两条输送轨道，前侧为药瓶输送轨道，后侧为溶媒袋输送轨道，每条输送轨道均包括一个输送机械手，每个输送机械手对面均设置有第一导轨，每条输送轨道的输送机械手和第一导轨之间均设置一个输送托盘，输送托盘上依次放置多个用于盛放药瓶或溶媒袋的药品盛放装置。

优选的，所述密闭仓内安装固定架，固定架上安装有用于对溶媒袋输送轨道进行导向的流利条。

优选的，所述药瓶输送轨道的侧面还安装有用于检测药瓶的摄像头。

优选的，所述药品盛放装置的卡槽大小可调，可以盛放不同体积的溶媒袋或药瓶。

优选的，所述第一取药机械手为三坐标机械手，所述三坐标机械手包括固定架，所述固定架与密闭仓内壁连接，所述固定架上部安装有x轴机械手，所述x轴机械手上部安装有y轴机械手，所述y轴机械手侧面设置有z轴机械手，所述z轴机械手安装有用于取、放溶媒袋的取药夹具。

优选的，所述配药机械手包括上部的喷码装置，所述喷码装置下部设置有定量抽吸机械手，所述定量抽吸机械手下部配合设置有与药品自动输送装置衔接的第二取药机械手。

优选的，喷码装置包括安装在固定架上方的喷码机械手，喷码机械手侧面安装自动喷码器，自动喷码器的对面设置溶媒袋固定板，在固定架下部与溶媒袋固定板对应的位置安装有溶媒袋夹持器。

优选的，所述定量抽吸机械手包括旋转固定板，所述旋转固定板的其中一端连接有第一旋转电机，所述第一旋转电机连接有单轴移动机械手，所述旋转固定板的另一端与第二导轨转动连接，所述单轴移动机械手和第二导轨均与密闭仓的侧壁连接。

优选的，所述旋转固定板上部设置有注射器安装模块，所述注射器安装模块与旋转固定板转动连接，所述旋转固定板下部设置定量抽吸夹具，所述定量抽吸夹具连接有抽吸夹指，所述抽吸夹指穿过旋转固定板与注射器安装模块配合安装。

优选的，所述注射器安装模块包括与旋转固定板连接的注射器固定板，所述注射器固定板上周向均匀设置多个可调式注射器安装卡槽。设置可调式注射器安装卡槽的目的是可以用于卡装不同直径的注射器，增强通用性。

优选的，所述第二取药机械手包括与密闭仓内部连接的第一水平运动机械手，所述第一水平运动机械手上部安装有气缸，所述气缸上部连接有托盘架，所述托盘架的侧面分别设置有消毒系统和药瓶开启装置，所述托盘架的其中一端与药品自动输送装置衔接，所述托盘架的另一端与固定座衔接，所述固定座底部安装有第二旋转电机。

优选的，所述药瓶开启装置包括与密闭仓内部连接的第二水平运动机械手，所述第二水平运动机械手上部设置有竖直运动机械手，所述竖直运动机械手连接有第三旋转电机，所述第三旋转电机驱动连接有用于掰断药瓶和开启瓶盖的药瓶夹手。

优选的，所述废料储存装置包括与托盘架衔接的夹手，所述夹手连接有供其垂直旋转的第一旋转机械手连接，所述第一旋转机械手连接有供其水平旋转的第二旋转机械手，所述第二旋转机械手下方分别设置有废料盒和药品盛放装置回收盒，所述废料盒连通有废料滑道，所述废料滑道与药瓶夹手衔接。

优选的，所述药品输出装置包括与密闭仓连接的输出装置盛放盒，所述输出装置盛放盒内安装有输出机械手，所述输出机械手上部设置有用于盛放溶媒袋的承载盒。

优选的，所述密闭仓包括内部框架和外部壳体，所述外部壳体镶嵌多个透明玻璃或透明聚氨酯板。

本发明的有益效果：

1、本发明主要采用模块化设计，根据安瓿瓶、西林瓶及注射器的常规规格设计相对应的安瓿瓶、西林瓶药品及注射器的盛放模块以便达到快速更换药品和注射器的目的，提高配药效率；

2、单一机械手的功能多样化，以实现整机结构的简单化。

3、水平运动机械手和旋转电机配合协调工作，不仅可以掰断安瓿瓶瓶颈还可以开启西林瓶瓶盖及夹持西林瓶进行摇匀。

4、双轨道平行设置的药品自动输送装置节约空间，既各自独立供药，又节省输送驱动力。

5、本发明不仅可以在静配中心（配药室）进行批量配药还可以在各科室进行单一病人配药，实现配药的多样化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1为本发明的整体结构图；

图2为配药机械手结构图；

图3为定量抽吸机械手结构图；

图4为第二取药机械手结构图；

图5为注射器安装模块结构图；

图6为药品自动输送装置结构图；

图7为药品盛放装置结构图一；

图8为药品盛放装置结构图二；

图9为溶媒袋盛放装置结构图；

图10为第一取药机械手结构图；

图11为药品输出装置结构图；

图12为注射器储存装置结构图；

图13为废料储存装置结构图；

图14为密闭仓的整体框架结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请公开一种自动配制静脉输液药物的机器人系统，该机器人系统主要包括可视化密闭仓10000、多功能的配药机械手20000、药品自动输送装置30000、第一取药机械手40000、药品输出装置50000、注射器储存装置60000、废料储存装置70000、控制系统80000，密闭仓分为可视化外部壳体和用于支撑壳体的整体框架90000，壳体镶嵌多个透明玻璃或透明聚氨酯板。

如图2所示，配药机械手20000包括：喷码机械手20100、自动喷码器固定板20200、自动喷码器20300、定量抽吸机械手20400、第二取药机械手20500、废料漏斗20600、溶媒袋固定板20700、溶媒袋夹手手指20800、溶媒袋夹手20900、溶媒袋夹手固定板21000。

喷码机械手20100通过螺栓固定在整体框架90000的上盖板90100，自动喷码器固定板20200通过螺栓固定在喷码机械手20100上，自动喷码器20300通过螺栓固定在自动喷码器固定板20200上，定量抽吸机械手20400固定在整体框架90000的矩形支撑柱90200上。多功能机械手20500固定在整体框架90000的下盖板，废料漏斗20600通过卡槽固定在整体框架90000的下盖板漏斗口处，溶媒袋固定板20700通过螺栓固定在整体框架90000的上盖板90100，溶媒袋夹手手指20800通过螺栓与溶媒袋夹手20900固定，溶媒袋夹手20900通过螺栓与溶媒袋夹手固定板21000固定，溶媒袋夹手固定板21000通过螺栓固定在整体框架90000的上盖板90100。

如图3所示，定量抽吸机械手20400包括：第二导轨20401、注射器安装模块20402、抽吸夹指20403、抽吸夹手20404、旋转固定板20405、注射器旋转电机20406、深沟球轴承20407、固定块20408、轴承挡圈20409、注射器固定板20410、连接块20411、定量抽吸夹具20412、抽吸夹具固定板20413、第一旋转电机20414、第一旋转电机固定板20415、单轴移动机械手20416。第二直线导轨20401通过螺栓固定在整体框架90000矩形立柱上，注射器安装模块20402通过螺纹与连接块20411连接，抽吸夹指20403通过螺栓与抽吸夹手20404固定，抽吸夹手20404通过螺栓与定量抽吸机夹具20412固定，旋转固定板20405通过深沟球轴承20407及轴承挡圈20409与固定块20408连接，通过螺栓与第一旋转电机20414连接，注射器旋转电机20406通过螺栓与旋转固定板20405固定，注射器固定板20410通过螺纹与注射器安装模块20402连接以起到固定注射器的作用，连接块20411通过螺栓与注射器旋转电机20406相连，定量抽吸夹具20412通过螺栓与抽吸夹具固定板20413固定，抽吸夹具固定板20413通过螺栓与旋转固定板20405固定，第一旋转电机20414通过螺栓固定在第一旋转电机固定板20415上，第一旋转电机固定板20415通过螺栓固定在单轴移动机械手20416侧面，单轴移动机械手20416通过螺栓固定在整体框架90000矩形立柱上。

如图4所示，第二取药机械手20500包括：竖直运动机械手20501、竖直运动机械手固定板20502、第三旋转电机固定板20503、第三旋转电机20504、药瓶夹手20505、第二水平运动机械手20506、消毒系统20507、消毒系统固定座20508、托盘架20509、气缸20510、第一水平运动机械手20511、气缸固定板20512、第二旋转电机底座20513、第二旋转电机20514、固定座20515。竖直运动机械手20501通过螺栓固定在竖直运动机械手固定板20502的侧面，竖直运动机械手固定板20502通过螺栓固定在第二水平运动机械手20506上，第三旋转电机固定板20503通过螺栓与竖直运动机械手20501固定，第三旋转电机20504通过螺栓与第三旋转电机固定板20503固定，药瓶夹手20505通过螺栓与第三旋转电机20504固定，第二水平运动机械手20506通过螺栓固定在整体框架90000的下盖板90400上，消毒系统20507通过卡槽固定在消毒系统固定座205008内部，消毒系统固定座20508通过螺栓固定在整体框架90000的下盖板90400上，托盘架20509通过螺栓固定在气缸20510上部，气缸20510通过螺栓与气缸固定板20512连接，第一水平运动机械手20511通过螺栓固定在整体框架90000的下盖板90400上，气缸固定板20512通过螺栓固定在第一水平运动机械手20511上，第二旋转电机底座20513通过螺栓固定在整体框架90000的下盖板90400上，第二旋转电机20514通过螺栓与第二旋转电机底座20513连接，固定座20515通过螺栓固定在第二旋转电机20514上。

如图5所示，注射器安装模块20402的孔径设计为可调式，该安装模块采用多片连接片组成注射器安装卡口，通过调整连接片之间的相互位置，可得到不同直径的卡口，以便适应不同直径的注射器的安装使用，将注射器安装在注射器安装模块20402后，用注射器固定板20410通过螺纹连接在注射器安装模块20402以便压紧注射器的外筒。

如图6所示，药品自动储存输送装置30000主要包括：流利条30100、固定架30200、溶媒袋盛放装置30300、溶媒袋托盘30400、第一直线导轨30500、输送机械手30600、视觉检测装置30700、药瓶托盘30800、药瓶盛放装置30900。

流利条30100通过螺钉安装在固定架30200上，固定架30200通过螺栓固定在整体框架90000的方形支撑柱90300上，溶媒袋盛放装置30300通过卡槽层层叠放后最下层溶媒袋盛放装置再通过卡槽安装在溶媒袋托盘30400上，溶媒袋托盘30400通过螺栓安装在第一直线导轨30500和输送机械手30600上，两条第一直线导轨30500分别安装在溶媒袋自动储存输送侧和药瓶自动储存输送侧的固定架30200上，输送机械手30600与第一直线导轨30500相同分别安装在溶媒袋自动储存输送侧和药瓶自动储存输送侧的固定架30200上，视觉检测装置30700安装在固定架30200上，用于检测西林瓶和安瓿瓶，药瓶托盘30800通过螺栓固定在第一直线导轨30500和输送机械手30600上，药瓶盛放装置30900通过定位孔安装在药瓶托盘30800上。

如图7和图8所示，药瓶盛放装置30900包括底板30901、药瓶安装模块30902、安瓿瓶30903、西林瓶30904。

底板30901通过定位柱安放在药瓶托盘30800上，药瓶安装模块30902通过底部的定位柱安装在底板30901上，安瓿瓶30903和西林瓶30904安放在药瓶安装模块30902孔内。

药瓶安装模块30902根据安瓿瓶和西林瓶的规格尺寸设计相对应得药瓶安装模块，但保证药瓶安装模块30902底部定位柱尺寸不变，以便于都能安装在底板30901上。

如图9所示，溶媒袋盛放装置30300包括盒体30301、可移动隔板30302、溶媒袋30303。

如图10所示，第一取药机械手40000包括x轴机械手40100、固定架40200、安装板40300、z轴机械手40400、y轴机械手40500、取药夹具固定板40600、取药夹具40700、取药夹具手指40800、固定板40900。

两侧的x轴机械手40100通过螺栓固定在固定架40200上上部，固定架40200焊接固定在整体框架90000的上盖板90100上部，x轴机械手40100上部设置安装固定板40900，y轴机械手40500通过螺栓固定在固定板40900上部，y轴机械手40500连接有安装板40300，z轴机械手40400通过螺栓固定在安装板40300上，取药夹具固定板40600通过螺栓固定在z轴机械手40400上，取药夹具40700固定在取药夹具固定板40600上，取药夹具手指40800固定在取药夹具40700上。

如图11药品输出装置50000包括输出机械手50100、承载盒50200、输出装置盛放盒50300。

输出机械手50100通过螺栓安装在输出装置盛放盒50300内，承载盒50200通过螺栓固定在输出机械手50100上，输出装置盛放盒50300通过螺栓固定在整体框架90000的上盖板90100。

如图12所示，注射器储存装置60000安装在整体框架90000的后立柱90800上，带有注射器的注射器安装模块20402和注射器固定板20410组成的注射器模块通过定位孔安装在注射器储存装置60000上。

如图13所示，废料储存装置70000包括废料滑道70100、夹指70200、夹手70300、固定板70400、第一旋转机械手70500、安装板70600、废料盒70700、第二旋转机械手70800、药品盛放装置回收盒70900。

废料滑道70100通过螺钉固定在整体框架90000的横撑90500上,夹指70200固定在夹手70300上，夹手70300通过螺钉与固定板70400连接，固定板70400通过螺栓固定在第一旋转机械手70500上，第一旋转机械手70500安装在安装板70600上，安装板70600固定在第二旋转机械手70800上，第二旋转机械手70800固定在横撑底座90600上，废料盒70700和药品盛放装置回收盒70900均通过卡槽安装在整体框架底板90700上。

如图14所示，整体框架90000包括：上盖板90100、矩形支撑柱90200、方形支撑柱90300、下盖板90400、横撑90500、横撑底座90600、整体框架底板90700、后立柱90800、万向轮90900。

万向轮90900通过螺钉与整体框架底板90700固定，其他零部件均采用焊接固定。

配药流程：将需要配置的溶媒袋放在溶媒袋盛放装置30300内，安瓿瓶药物及西林瓶药物按照编号排序摆放在药瓶盛放装置30900内，在控制系统80000控制下进行配药，通过输送机械手30600提供动力将需要配置的药物输送到药物提取口处，通过第一取药机械手40000将装有溶媒袋的溶媒袋盛放装置30300抓取放在指定位置，并通过取药夹具40700取出溶媒袋放在溶媒袋固定板20700，并通过溶媒袋夹手20900固定，同时视觉检测装置30700对装有药瓶的药瓶盛放装置30900内的药品进行检测，确认药品无误后通过托盘架20509在气缸20510作用下将药瓶盛放装置30900举起，在第一水平运动机械手20511的带动下将药瓶盛放装置30900移动到固定座20515上方，气缸20510复位将药瓶盛放装置30900下落通过定位孔固定在固定座20515上；通过消毒系统20507对即将掰断的药瓶和即将配置的溶媒袋进行消毒，通过药瓶夹手20505夹取安瓿瓶瓶颈或者西林瓶瓶盖后，在第三旋转电机20504的旋转作用下掰断安瓿瓶瓶颈或者掰下西林瓶瓶盖（也可夹取粉剂瓶在竖直运动机械手20501移动提升及第三旋转电机20504的旋转作用下进行摇匀），通过定量抽吸机械手20400的注射器安装模块20402内的注射器定量抽吸所配药品后，再通过单轴移动机械手20416将抽吸注射器针头在抽吸的药瓶内上移取出后，再通过第一旋转电机20414旋转180°将抽吸注射器针头朝向待配置溶媒袋，再通过单轴移动机械手20416上移将抽吸注射器针头插入待配置溶媒袋内将药物注射进溶媒袋（粉剂瓶的药品应先在溶媒袋内抽吸溶媒液然后再注射进粉剂瓶，在摇匀后在抽吸粉剂瓶内的药物注射进溶媒袋），一种药品配完后，在第二旋转电机20514的作用下药瓶盛放装置30900可以进行旋转以达到药瓶依次抽取进行配药，药瓶夹手20505将掰断的安瓿瓶颈或者西林瓶盖在第二水平运动机械手20506移动下到达废料漏斗20600上方，将掰断的瓶颈或者瓶盖丢进废料漏斗20600，通过废料滑道70100将掰断的瓶颈或者瓶盖丢进废料盒70700。

第一取药机械手40000将配完的溶媒袋药品抓取放在溶媒袋盛放装置30300内，等溶媒袋盛放装置30300内的溶媒袋全部配完之后再通过第一取药机械手40000将全部配完的溶媒袋盛放装置30300抓取放在药品输出装置50000内，再通过输出机械手50100将配完的药瓶输出。同时将配完药品的药瓶盛放装置30900在通过托盘架20509在气缸20510作用下将配完药品的药瓶盛放装置30900举起，同时也将检测完等待配药的药瓶盛放装置30900同时举起，在第一水平运动机械手20511的带动下完成同步输送，将检测完等待配药的药瓶盛放装置30900移动到固定座20515上方，将配完药品的药瓶盛放装置30900移动到夹手70300夹指上方，气缸20510复位将两个药瓶盛放装置30900下落均放在相应位置；检测完等待配药的药瓶盛放装置30900重复配药的过程，配完药品的药瓶盛放装置30900通过夹手70300加紧后在第一旋转机械手70500旋转作用下把药瓶盛放装置30900内的已抽吸完的废药瓶倒进废料盒70700，然后再通过第二旋转机械手70800旋转将药瓶盛放装置30900的底板30901和药瓶安装模块30902放进药瓶盛放装置盒70900内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。