一种自动取药机构及出药、售药机及其控制方法与流程

本申请涉及药品管理技术领域，尤其涉及一种自动取药机构及售药机及其控制方法。

背景技术：

目前在药房和售药机上出现了可控的取药机构，现有的取药机构主要包括以下几种类型：中国公开发明专利cn106327690a中所公布的一种自动售药机的取药机构，其存药槽呈倾斜布置，当挡药帘下拉一个药盒的高度后，该药盒无遮挡，由于药盒重力向下滑落，实现出药。这种出药方式虽然结构简单，但是其出药依赖药盒自身重力，当药盒自身较轻时，或者上层药盒堆积过多，造成下层药盒与底板之间的摩擦力过大时，则难以实现顺利出药。中国公开发明专利cn106743041a中公布的一种自动高速发药系统，出药口的下方衔接布置快速拨药机构，快速拨药机构包含沿前后方向运行的环形同步带以及设置于环形同步带外表面的拨动凸台，存药槽内叠放的药品由于自重落于环形同步带上，环形同步带每运转1周，拨动凸台打出一盒药，底层每出一盒药，其上药品依次下落。这种结构虽然实现了快速出药，但是拨动机构由环形带驱动，其体积较大，在售药机构中占据宝贵的设备空间，并且其对药盒的打击力量不易控制，不适合易碎药品。当需要拨动不同药槽中多种药品时，其不能实现同时出药，其出药效率较低。

另外，中国公开发明专利cn110902234a公开了一种补发药一体机，其利用六轴机器人或三坐标机械手对药品进行抓取，但是六轴机器人或三坐标机械手的体积较大，造价昂贵，且控制较为复杂。中国公开发明专利cn109650061a中公开了一种气动取药机械手，其由同步带传动系统、储药仓和吸药机构组成，同步带传动系统通过两个伺服电机带动同步带轮实现对吸药机构的控制，吸药机构发生直线位移，但是其控制复杂，且难以实现三维运动，不能对多排药品进行吸取。

而且，目前的药品抓取机构普遍体积较大，各个药品存储单元中存储的药品尺寸大小各不相同，并且各个药品存储单元中药品剩余的数量也不一，造成在不同存储单元中堆叠的药品的顶面高度也不一样，如果采用抓取机构对药品进行抓取，其抓取头在xyz轴方向上的位移量需要复杂的计算和控制，尤其是在纵向高度上的行程是难以精确控制的，这不仅大大加大了控制的难度，而且纵向行程控制失误而容易抓取失败或破坏药品。

技术实现要素：

本申请提出一种自动取药机构以及售药机，所述售药机包括外壳、取药口和自动取药机构。所述自动取药机构包括控制单元、取药单元、储药单元以及药品补位单元。

所述自动取药机构包括多个储药单元，所述储药单元包括底部支撑件和侧部支撑件，所述底部支撑件和侧部支撑件构成药品的容置空间，所述药品在药品容置空间中堆叠存储，通过取药单元将药品输送到取药口，以供取用。所述控制单元包括具有控制功能的控制电路或处理器，以实现对取药单元、储药单元以及药品补位单元的控制。所述控制单元具有存储器，所述存储器存储有药品和储药单元的对应关系以及取药头从初始位置到任意储药单元顶部的三维移动坐标，另外还包括取药头从任意储药单元顶部到药品识别单元识别区、从药品识别单元识别区到药品释放区、从药品释放区到初始位置的三维移动坐标。

所述多个储药单元并排设置或空间阵列设置，每个所述储药单元在xy轴平面的坐标通过编码的方式确定。

所述取药单元为储药单元上方的三坐标取药单元，所述三坐标取药单元具有取药头，所述三坐标取药单元的取药头可在三维空间中移动，以提取任一储药单元中的药品。本申请中所述储药单元的药品为药盒、药瓶或耗材等。所述三坐标取药单元包括x轴滑轨、y轴滑轨、z轴滑轨以及取药头，所述x轴滑轨包括x轴主动滑轨和x轴从动滑轨，所述x轴主动滑轨、x轴从动滑轨沿着x轴方向并排平行设置，x轴主动滑轨、x轴从动滑轨上安装有x轴安装架，所述x轴安装架能够在x轴驱动电机的带动下在x轴滑轨上滑动，所述x轴电机安装在x轴主动滑轨上；所述y轴滑轨沿着y轴方向安装在所述x轴安装架上，并且所述y轴滑轨上安装有y轴安装架和y轴电机，所述y轴安装架能够在y轴电机的带动下在y轴滑轨上滑动；所述y轴安装架上沿着z轴方向安装有z轴滑轨，所述z轴滑轨上安装有z轴电机和所述取药头，所述取药头可在z轴电机的带动下在z轴滑轨上滑动。

所述取药头为真空吸附头，或机械手，或夹持头。

所述售药机还包括药品识别单元，所述药品识别单元设置在售药机内部，以获取取药头上药品的药品信息，并将所述药品信息发送给控制单元。所述药品识别单元为摄像头，所述摄像头上包括补光灯，所述摄像头用于获取取药头上药品的图像信息，所述药品识别单元还可以是射频读取单元，读取药品包装上射频芯片中包含的药品信息，或者所述药品识别单元还可以是扫码单元，通过读取药品包装上的条码、二维码等识别码获取药品信息。

所述自动取药机构包括多个药品补位单元，每个储药单元对应一个药品补位单元，所述药品补位单元包括提升部件、支撑部件和驱动部件，储药单元中的药盒在支撑部件上堆叠存放形成药品堆栈，所述支撑部件的一端固定在所述提升部件上，所述提升部件能够在驱动部件的驱动下沿着垂直方向上下运动，所述提升部件的顶部均设置有药品补位传感器，所述药品补位传感器基本处于同一平面。所述药品补位传感器能够检测支撑部件上药品堆栈的顶部药盒的高度信息，并将该顶部药盒的高度信息发送给控制单元。

进一步地，所述提升部件为纵向设置的提升皮带，所述提升皮带，每个储药单元对应一条提升皮带，所述多条提升皮带的顶端均在同一水平面上。所述支撑部件为提升托盘，所述提升托盘呈水平设置，储药单元中的药盒在提升托盘上堆叠存放形成药品堆栈，所述提升托盘的一端固定在所述提升皮带上，所述驱动部件为提升电机，所述提升皮带能够在提升电机的驱动下沿着垂直方向上下运动，使得所述提升托盘支撑呈堆叠状态的药盒上下位移。所述提升皮带的顶部设置有药品补位传感器，所述药品补位传感器能够检测提升托盘上药品堆栈的顶部药盒的高度信息，并将该顶部药盒的高度信息发送给控制单元。

另一方面，所述提升部件为纵向设置的丝杠，所述丝杠包括多条，每个储药单元对应一条丝杠，所述多条丝杠的顶端均在同一水平面上。所述支撑部件为提升托盘，所述提升托盘呈水平设置，储药单元中的药盒在提升托盘上堆叠存放形成药品堆栈，所述提升托盘的一端固定在滑块上，所述驱动部件为提升电机，所述滑块能够在提升电机的驱动下在丝杠上沿着垂直方向上下运动，使得所述提升托盘支撑呈堆叠状态的药盒上下位移。所述丝杠的顶部设置有药品补位传感器，所述药品补位传感器能够检测提升托盘上药品堆栈的顶部药盒的高度信息，并将该顶部药盒的高度信息发送给控制单元。

所述药品补位传感器包括光发射器和光接收器，所述光发射器和光接收器并排设置，当支撑部件上药盒堆栈的顶部药盒到达所述药品补位传感器所在的高度时，所述光发射器发出的检测光由药盒反射后被光接收器所接收，所述光接收器向控制单元发送反射光信息，所述控制单元根据所述发射光信息得到支撑部件上药盒堆栈的顶部药盒到达所述药品补位传感器所在的高度；当支撑部件上药盒堆栈的顶部药盒被取药头取走后，控制单元无法接收到反射光信息，所述控制单元判断支撑部件上药盒堆栈的顶部药盒没有到达所述药品补位传感器所在的高度，控制单元控制所述驱动部件驱动所述支撑部件上升，直到该支撑部件上药盒堆栈的顶部药盒到达所述药品补位传感器所在的高度，控制单元重新接收到该储药单元顶部的药品补位传感器发送反射光信息，控制单元控制所述驱动部件停止驱动所述支撑部件上升。

本申请的售药机的外壳上还包括显示屏和药品读取单元，所述显示屏可以为触摸屏或结合物理键盘的非触摸屏。所述药品读取单元用于读取从取药口掉出的药品的药品信息，并将所述药品信息在显示屏上显示，所述药品读取单元可以为扫描单元、射频读取单元等。可选择地，所述售药机的外壳上还可以选择安装打印设备，用于打印取用的药品信息。

进一步地，所述售药机内部还包括设备区，优选地，所述设备区位于储药单元的下方。所述设备区用于安装制冷设备、存储单元等。

本申请提出一种自动取药机构的控制方法，其基于上述自动取药机构，并包括以下步骤：

步骤一：三坐标取药单元的取药头位于初始位置，所有储药单元中药品的上表面都大体处于同一水平面；

步骤二：当控制单元接收到取药指令后，将该取药指令中的药品与相应的储药单元进行对应，并查找该取药头从初始位置到该储药单元顶部的三维移动坐标；

步骤三：控制单元根据所述三维移动坐标，控制三坐标取药单元将取药头位移该储药单元顶部最上部药品的表面，并取走该最上部药品；其中，取药头在z轴上的位移量为确定值；

步骤四：控制单元控制三坐标取药单元将取药头位移到药品识别单元的识别区，药品识别单元获取取药头取走药品的药品信息；

步骤五：控制单元控制三坐标取药单元将取药头位移到药品释放区，控制取药头释放药盒；药盒滑到取药口，以供用户取走。

步骤六：控制单元控制三坐标取药单元将取药头回到初始位置，控制药品补位单元对取走药品的储药单元中的药品进行补位，将该储药单元中的药盒整体向上抬升，抬升过后，使得所有储药单元中药品的上表面重新处于同一水平面。

步骤六中还进一步包括缺药检测步骤，当控制单元无法接收到该储药单元顶部的药品补位传感器发送该顶部药盒的高度信息，控制单元控制药品补位单元的驱动部件驱动支撑部件上升，如果驱动部件驱动所述支撑部件上升了一个指定高度(预设高度值)，控制单元仍然接收不到该储药单元顶部的药品补位传感器发送该顶部药盒的高度信息，控制单元发出该储药单元的缺药信息。

本申请提出一种自动取药机构及售药机，所述自动取药机构包括控制单元、取药单元、储药单元以及药品补位单元，取药单元能够三维移动，取走储药单元中的药品，药品补位单元能够在储药单元中的药品被取走后，自动将储药单元中的药品提升到原来的高度，使得所有储药单元中药品的上表面重新处于同一水平面。本申请无需在取药头上设置专门的接触传感器以确定是否下降到药盒所在的高度，防止了取药头纵向位移过多而破坏药盒或者纵向位移不足而取药失败的情况。同时，这样设计可以让取药头的位移控制变得非常简单，控制单元接收到取药指令后，立刻就能够从数据库中查找出对应的储药单元以及取药头需要在xyz三轴上的位移量，无需任何计算，简化了控制流程。

附图说明

图1为本发明的售药机正视图；

图2为本申请的三坐标取药单元；

图3为本申请的三坐标取药单元在初始位置示意图；

图4为本申请的三坐标取药单元在取药状态示意图；

图5为本申请的三坐标取药单元在药品信息读取状态示意图；

图6为本申请的三坐标取药单元在释放药品状态示意图；

图7为本申请的药品补位单元示意图；

图8为本申请的药品补位单元处于缺药状态示意图；

图9为本申请的药品补位单元第二实施例示意图；

图10为本申请储药单元位置编码示意图。

其中，三坐标取药单元1，储药单元2，药品补位单元3，摄像头4，取药口5，控制单元6，显示屏7，药品读取单元8，设备区9，药盒10，滑道11，外壳12，x轴主动滑轨1-1，x轴从动滑轨1-2，y轴滑轨1-3，z轴滑轨1-4，取药头1-5，x轴安装架1-6，x轴电机1-7，y轴安装架1-8，y轴电机1-9，z轴电机1-10，提升皮带3-1，提升电机3-2，提升托盘3-3，药品补位传感器3-4，丝杠3-5，滑块3-6。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本申请进行进一步说明。

本申请提出一种自动取药机构，所述自动取药机构可用于售药机、药房等，如图1所示，以售药机为例，所述售药机包括外壳12、取药口5、控制单元6、取药单元、储药单元2以及药品补位单元3。所述并行取药机构包括多个储药单元2，所述储药单元包括底部支撑件和侧部支撑件，所述底部支撑件和侧部支撑件构成药品的容置空间，所述药品在药品容置空间中堆叠存储，通过取药单元将药品输送到取药口5，以供取用。所述控制单元包括具有控制功能的控制电路或处理器，以实现对取药单元、储药单元2以及药品补位单元3的控制，并且所述控制单元具有存储器，所述存储器存储有药品和储药单元的对应关系以及取药头从初始位置到任意储药单元顶部的三维移动坐标，另外还包括取药头从任意储药单元顶部到药品识别单元识别区、从药品识别单元识别区到药品释放区、从药品释放区到初始位置的三维移动坐标。所述储药单元顶部指的是当该储药单元存在药品时，其最上面药品的上表面位置。

如图1所示，所述多个储药单元2可并排设置，也可设置为空间阵列，即多排多列结构，每个所述储药单元2的在水平面上(即xy轴平面)的坐标位置可通过编码的方式确定。所述取药单元可采用设置在储药单元2上方的三坐标取药单元1(如图1)，所述三坐标取药单元1具有取药头1-5，所述三坐标取药单元1的取药头1-5可在三维空间中移动，以提取储药单元2中的药品。所述储药单元的药品为药盒、药瓶或耗材等。如图2所示，所述三坐标取药单元1包括x轴主动滑轨1-1、x轴从动滑轨1-2、y轴滑轨1-3、z轴滑轨1-4以及取药头1-5，所述x轴主动滑轨1-1、x轴从动滑轨1-2沿着x轴方向并排平行设置，在本实施例中，所述x轴方向为图1的售药机左右侧方向。x轴主动滑轨1-1、x轴从动滑轨1-2上安装有x轴安装架1-6，所述x轴安装架能够在x轴驱动电机1-7的带动下在x轴主动滑轨1-1、x轴从动滑轨1-2上滑动，所述x轴电机安装在x轴主动滑轨1-1上；所述y轴滑轨1-3沿着y轴方向安装在所述x轴安装架上，所述y轴方向为水平面内与所述x轴垂直的方向，并且所述y轴滑轨1-3上安装有y轴安装架1-8和y轴电机1-9，所述y轴安装架1-8能够在y轴电机1-9的带动下在y轴滑轨上滑动；所述y轴安装架1-8上沿着z轴方向安装有z轴滑轨1-4，所述z轴滑轨上安装有z轴电机1-10和所述取药头1-5，所述取药头1-5可在z轴电机1-10带动下在z轴滑轨上滑动。

以上实施例中的三坐标取药单元仅是实现抓取储药单元中药品的一种实施方式，也可采用其他设计类型的三坐标取药单元以达到相同的目的。所述取药头1-5在本实施例中采取真空吸附头，通过真空吸附作用吸取储药单元2中的药盒。在其他替代实施例中，所述取药头也可以采用机械手或夹持头，采取抓取或夹持的方式取走药品。

如图9所示，所述多个储药单元呈阵列设置，其安装位置即已经确定。参见图10，以两排共8个储药单元为例，第一行储药单元的编码分别为a1-a4，第二行储药单元的编码为b1-b4，每一个储药单元在xy轴平面的坐标是确定的，因此可以控制三坐标取药单元将取药头移动至指定的储药单元上方。如图3所示，所述售药机还包括药品识别单元，所述药品识别单元设置在售药机内部，以获取取药头上药品的药品信息，并将所述药品信息发送给控制单元。在本实施例中，所述药品识别单元为摄像头4，所述摄像头4上包括补光灯，所述摄像头4用于获取取药头上药品的图像信息，进而将所述图像信息发送给控制单元，控制单元根据所述图像信息，例如药品包装上的文字、图案的图像信息，识别取药头上药品的药品信息。在其他可替代的实施例中，所述药品识别单元还可以是射频读取单元，读取药品包装上射频芯片中包含的药品信息，或者所述药品识别单元还可以是扫码单元，通过读取药品包装上的条码、二维码等识别码获取药品信息。在图3中，所述三坐标取药单元1的取药头位于初始位置，所有储药单元中药品的上表面都大体处于同一水平面，当控制单元接收到取a2储药单元中的药品的取药指令后，控制三坐标取药单元将取药头位移到a2储药单元的正上方，再通过z轴方向的位移到达a2储药单元的顶部，即最上面药盒的表面，吸取a2储药单元中的药盒(参见图4)。接着参见图5，控制单元继续控制三坐标取药单元将取药头位移到摄像头4的正上方，摄像头4和补光灯开启，摄像头4获取取药头上的药盒包装上的图像信息，进而将图像信息传输给控制单元，控制单元通过识别该图像信息得到取药头上的药盒的药品信息，同时，由于a2储药单元的最上部的药盒被取药头取走，因此该a2储药单元中最上面的药盒上表面低于其他储药单元中药盒的上表面。接下来参见图6，控制单元继续控制三坐标取药单元将取药头位移到药品释放区，本实施例是一个倾斜设置的滑道11的正上方，控制取药头释放药盒，药盒掉落到滑道11上并滑到取药口5，以供用户取走。取药完毕后，控制单元控制三坐标取药单元将取药头回到初始位置，并控制药品补位单元对取走药品的a2储药单元中的药品进行补位，将a2储药单元中的药盒整体向上抬升，抬升过后，使得所有储药单元中药品的上表面重新处于同一水平面。

下面对药品补位单元进行详细介绍。所述自动取药机构包括多个药品补位单元，每个储药单元对应一个药品补位单元，所述药品补位单元包括提升部件、支撑部件和驱动部件，如图7所示的药品补位单元的一种实施例，所述提升部件为纵向设置的提升皮带3-1，所述提升皮带3-1包括多条，每个储药单元对应一条提升皮带3-1，所述多条提升皮带的顶端均在同一水平面上。所述支撑部件为提升托盘3-3，所述提升托盘3-3呈水平设置，储药单元中的药盒10在提升托盘3-3上堆叠存放形成药品堆栈，所述提升托盘3-3的一端固定在所述提升皮带3-1上，所述驱动部件为提升电机3-2，所述提升皮带3-1能够在提升电机3-2的驱动下沿着垂直方向上下运动，使得所述提升托盘3-3支撑呈堆叠状态的药盒上下位移。所述提升皮带3-1的顶部设置有药品补位传感器3-4，所述药品补位传感器3-4能够检测储药单元顶部药盒的高度信息，即提升托盘3-3上药品堆栈的顶部药盒的高度信息，并将该顶部药盒的高度信息发送给控制单元。由于所述多条提升皮带的顶端均在同一水平面上，而每一条提升皮带的顶部均设置有药品补位传感器3-4，因此这些药品补位传感器3-4基本处于同一平面。

药品补位传感器3-4的其中一种实施方式如图7所示，所述药品补位传感器3-4包括光发射器和光接收器，所述光发射器和光接收器并排设置，当提升托盘3-3上药盒堆栈的顶部药盒到达所述药品补位传感器所在的高度时，所述光发射器发出的检测光由药盒反射后被光接收器所接收，所述光接收器向控制单元发送反射光信息，所述控制单元根据所述发射光信息得到提升托盘上药盒堆栈的顶部药盒到达所述药品补位传感器所在的高度；当提升托盘3-3上药盒堆栈的顶部药盒被取药头取走后，所述光接收器无法接收到药盒反射的检测光，控制单元也无法接收到反射光信息，因此所述控制单元判断提升托盘3-3上药盒堆栈的顶部药盒没有到达所述药品补位传感器所在的高度。当取药头取走储药单元中的药品后，如图8所示，被取走药品的储药单元处于缺药状态，控制单元无法接收到该储药单元顶部的药品补位传感器3-4发送反射光信息，因此所述控制单元判断该储药单元的提升托盘3-3上药盒堆栈的顶部药盒没有到达所述药品补位传感器3-4所在的高度，控制单元控制所述提升电机3-2驱动所述提升托盘3-3上升，直到该提升托盘3-3上药盒堆栈的顶部药盒到达所述药品补位传感器3-4所在的高度，控制单元重新接收到该储药单元顶部的药品补位传感器3-4发送反射光信息，控制单元控制所述提升电机3-2停止驱动所述提升托盘3-3上升。经过这样的控制，能够保证每一个储药单元中顶部的药盒均大体处于同一水平面上。

由于药品补位单元3将每一个储药单元中顶部的药盒均大体处于同一水平面，这样做具有额外的好处。例如，当控制单元接收到取a2储药单元中的药品的取药指令后，需要控制三坐标取药单元将取药头位移到a2储药单元的正上方并吸取a2储药单元中最顶部的药盒，控制单元只需根据储药单元的编号确定取药头在xy轴上的坐标位移即可，而z轴(即取药头在纵向上的位移)则只需下降一个固定的高度值即可，而无需考虑每一个储药单元是否存在缺药情况，也无需在取药头上设置专门的接触传感器以确定是否下降到药盒所在的高度，防止了取药头纵向位移过多而破坏药盒或者纵向位移不足而取药失败的情况。同时，这样设计可以让取药头的位移控制变得非常简单，控制单元接收到取药指令后，立刻就能够从数据库中查找出对应的储药单元以及取药头需要在xyz三轴上的位移量，无需任何计算。

进一步地，所述药品补位传感器3-4还可以实现储药单元的缺药报警。当控制单元无法接收到该储药单元顶部的药品补位传感器3-4发送反射光信息，控制单元控制所述提升电机3-2驱动所述提升托盘3-3上升，如果提示电机3-2驱动所述提升托盘3-3上升了一个指定高度，例如储药单元储药空间的整个高度，控制单元仍然接收不到该储药单元顶部的药品补位传感器3-4发送反射光信息，则说明该储药单元中的药品已经全部取走，控制单元发出该储药单元的缺药信息，所述缺药信息可向外部传递，也可显示在显示屏上，或者通过声光进行报警提示。

参见图9为药品补位单元的另一种实施例，所述提升部件为纵向设置的丝杠3-5，所述丝杠3-5包括多条，每个储药单元对应一条丝杠3-5，所述多条丝杠3-5的顶端均在同一水平面上。所述支撑部件为提升托盘3-3，所述提升托盘3-3呈水平设置，储药单元中的药盒10在提升托盘3-3上堆叠存放形成药品堆栈，所述提升托盘3-3的一端固定在滑块3-6上，所述驱动部件为提升电机3-2，所述滑块3-6能够在提升电机3-2的驱动下在丝杠3-5上沿着垂直方向上下运动，使得所述提升托盘3-3支撑呈堆叠状态的药盒上下位移。所述丝杠3-5的顶部设置有药品补位传感器3-4，所述药品补位传感器3-4能够检测提升托盘3-3上药品堆栈的顶部药盒的高度信息，并将该顶部药盒的高度信息发送给控制单元。由于所述多条丝杠3-5的顶端均在同一水平面上，而每一条丝杠3-5的顶部均设置有药品补位传感器3-4，因此这些药品补位传感器3-4基本处于同一平面。

如图1所示，本申请的售药机的外壳上还包括显示屏7和药品读取单元8，所述显示屏7可以为触摸屏或结合物理键盘的非触摸屏，所述显示屏用于显示控制单元发送的药品信息，以及显示控制单元发送的缺药信息。所述药品读取单元8用于读取从取药口掉出的药品信息，并将所述药品信息在显示屏上显示，所述药品读取单元8可以为扫描单元、射频读取单元等。可选择地，所述售药机的外壳上还可以选择安装打印设备，用于打印取用的药品信息。

进一步地，所述售药机内部还包括设备区9，优选地，所述设备区9位于储药单元的下方。所述设备区9用于安装制冷设备、存储单元等。

本领域技术人员可以理解，以上仅为本申请优选的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可想到变化或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。