一种机器人取药箱的控制系统设计

武昌工学院 朱玉琼

随着我国社会的进步，环境的污染、食品的干净卫生问题、生活的压力等等原因，会使得去医院治疗的病患增多。特别是在取药的时候，经常会见到因为人工取药师的速度慢、取药人数多，导致在取药窗口排着一条长队的情况。本文设计一种机器人取药箱的控制系统设计，机械手得到指令后会通过提前输入的PLC程序进行相应的动作，经过取药、送药、出药等一系列的动作从而达到自动取药的目的，从而实现了与传统取药不同的方法，改变了长久以来繁琐低效的取药模式。解决病人排队等药的时间，加快取药师取药的效率等问题。

1 控制系统的设计要求

本文所设计的机器人取药箱由三部分组成：机械手、升降装置、控制系统。机器人取药箱机械手运动方式：当系统接收到要进行取药的指令时，机器人取药箱会通过导轨运动到待取药品的大致的摆放位置，然后进行一定的位置调整，使得能够正对着待取药品，机械手向药品移动并夹住药品，电机驱动机械手移动到出药口，然后机械手松开药品，使得落入临时储药装置中。接着机械手回到初始位置，继续重复之前的动作直到把待取的药取完为止，然后储药箱沿着导轨移动到出药口并通过推药板将其推出，从而完成系统给出的取药指令。

2 机器人取药箱控制系统的设计

用上位机和下位机这两部分来组成机器人取药箱机械手的控制系统。上位机选用工控机，工控机技术发展迅速，在工业上是使用范围广泛。下位机采用西门子S7-1200 PLC。本文所设计的机器人取药箱中，工控机、PLC和HIS系统之间可以相互通信。由中控机来发送指令，PLC接受到命令后做出相应的动作。

机械手需要按要求完成相应的抓取动作，机械手在横向导轨运动由伺服电机M1驱动，在纵向导轨的运动由伺服电机M2驱动，旋转功能由伺服电机M3来进行驱动，在整个抓取药品的控制系统中需要用到2轴速脉计数器和5轴高速脉冲输出，为了能够实现上面的功能，所以要选择S7-1200 PLC。控制推杆和电机M5采用CPIW-40EDR I/O模块来控制。本设计有5个伺服单元，分别由5台电机控制，PLC与伺服控制单元的通信由RS485总线完成。取药箱控制系统结构图如图1所示。

图1 取药箱控制系统结构图

3 PLC程序设计

对于PLC部分使用模块化的编写方式来进行编程，机器人取药箱的控制系统设计流程图如图2所示。

图2 控制流程图

根据机器人取药箱的控制系统的控制要求，以及控制流程图，完成机械手的I/O分配表，如表1所示。

表1 I/O分配表

部分程序设计如图3所示。

图3 机器手出药程序

结语：本文设计了一款新型的取药装置，以取药机械手为主体，可以实现在x、y、z三个方向的运动，同时可以实现在水平180°范围内的旋转。通过自动取药系统，就可以实现无需人工取药，加快了取药师工作效率。