一种自动发药机构及出药、售药机及其控制方法

技术领域

本申请涉及药品管理技术领域，尤其涉及一种自动发药机构及售药机及其控制方法。

背景技术

目前现有技术出现了自动售药机，中国公开发明专利CN106327690 A中公布了一种自动售药机的发药机构，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。因此上述从储药单元的下部出药的技术方案均存在缺陷。

中国公开发明专利CN110902234 A公开了一种补发药一体机，其利用六轴机器人或坐标机械手对药品进行抓取。中国公开发明专利CN109650061 A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。虽然这种技术方案可以从储药单元上方取药，但是这样的技术方案却存在其他弊端：一般药品在储药单元中堆叠存放，并且具有一定有效期，机械手虽然可以从储药单元单元上方取药，但是药品存量不足时，也会从上方进行药品补充，这样，新到的药品堆放在原有的药品之上，这样取药的时候还是先取走新到的药，这样导致储药单元底部的药品容易过期，造成不必要的损失。

发明内容

本申请提出一种自动发药机构，所述自动发药机构可用于售药机、药房等，以售药机为例，所述售药机包括外壳、自动发药机构。所述自动发药机构包括储药单元、控制单元、药品运移单元。

所述药品运移单元包括药品水平运移单元和药品提升单元。所述药品运移单元用于将储药单元下部掉出的药品输送到取药口。

所述自动发药机构包括多个储药单元，所述多个储药单元可并排设置，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。所述多个储药单元呈阵列设置，其具有确定的XY轴坐标位置。

所述储药单元包括底部发药件和侧部支撑件，所述底部发药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形成药品堆栈，通过药品运移单元将药品输送到取药口，以供取用。具体地，所述侧部支撑件为侧板。所述储药单元与药品具有对应关系，所述对应关系存储在控制单元的存储器中。

所述药品水平运移单元可采用设置在储药单元下方的坐标位移机构，所述坐标位移机构包括X轴滑轨、Y轴滑轨以及药品放置平台，所述X轴滑轨包括沿着X轴方向并排平行设置的两根滑轨。所述Y轴滑轨为沿着Y轴方向垂直设置在X轴滑轨上的一根滑轨。所述水平放置台设置在Y轴滑轨上。所述Y轴滑轨和水平放置台作为一个整体在X轴电机的驱动下在X轴滑轨上滑动，所述水平放置台在Y轴电机的驱动下在Y轴滑轨上滑动。所述X轴电机和Y轴电机的行程可由控制单元控制，所述控制单元能够控制水平放置台位移到任意储药单元的下方。

所述水平放置台具有水平输送带，所述水平输送带可在水平驱动电机的带动下水平运动，所述水平放置台垂直设置有支撑杆，支撑杆上设置有磁片，每个储药单元的下部设置有霍尔传感器，当控制单元根据储药单元的XY坐标控制水平放置台位移到指定储药单元正下方时，所述磁片的位置与该储药单元的霍尔传感器的位置对应，所述霍尔传感器检测水平放置台上的磁片所产生的磁场，并产生磁场检测信号发送给控制单元，所述控制单元根据所述磁场检测信号判断所述水平放置台是否位移到指定储药单元的正下方。

所述控制单元包括具有控制功能的控制电路或处理器，以实现对储药单元和药品运移单元的控制。所述控制单元具有存储器，所述存储器中存储有任一储药单元在XY平面的坐标以及水平放置台初始位置的坐标。所述储药单元与药品的对应关系存储在控制单元的存储器中。

所述储药单元包括底部发药件和侧部支撑件，所述底部发药件和侧部支撑件构成药品的容置空间，所述侧部支撑件可为侧板。所述底部发药件包括支撑部和夹紧部，所述支撑部由驱动部驱动在支撑位置和发药位置之间移动，所述夹紧部由驱动部驱动在夹紧位置和释放位置之间移动，所述底部发药件具有支撑状态和释放状态，当所述底部发药件处于支撑状态时，所述支撑部处于支撑位置，所述支撑部对储药单元中药品堆栈最下部药品提供支撑，并阻止药品从储药单元下部落出，所述夹紧部处于释放位置，不对储药单元中的药品进行夹紧；当所述底部发药件处于释放状态时，所述夹紧部处于夹紧位置，对储药单元中药品堆栈的下数第二个药品进行夹紧，阻止该药品的下落，所述支撑部处于发药位置，所述储药单元中药品堆栈最下部的药品(即下数第一个药品)能够从储药单元下部落出。

进一步地，所述底部发药件还具有弹性部，所述弹性部设置在支撑部的内侧，为药品下落提供缓冲。

具体地，所述底部发药件包括发药电机、弹性阻药器、发药挡板。所述发药挡板至少包括两个，两个发药挡板大体呈垂直布置在侧板下方相对两侧，并且两个发药挡板具有中部转轴，所述中部转轴不一定在发药挡板的正中位置，但是两个发药挡板的中部转轴的高度相同，并且两个发药挡板的中部转轴之间的距离不变，该距离略大于药盒的宽度。所述发药挡板的内侧设置有弹性阻药器。所述发药挡板可在发药电机的驱动下围绕所述中部转轴在两个摆动位置之间在垂直平面内来回摆动，并且两个发药挡板摆动的方向相反，使得底部发药件在两个状态之间切换，让储药单元中每次发药仅有药品堆栈最下部药品掉落到水平放置台上。所述底部发药件的两个状态分别为支撑状态和释放状态，在支撑状态下，两个发药挡板的下端偏向内侧，两个发药挡板的下端之间的距离小于药盒的宽度，同时两个发药挡板的上端偏向外侧，两个发药挡板的上端之间的距离大于药盒的宽度。在此状态下，两个发药挡板的下端支撑储药单元中药品堆栈中最下面的药盒，药品堆栈被两个发药挡板的下端所支撑而不下落。在释放状态下，两个发药挡板的下端偏向外侧，两个发药挡板的下端之间的距离大于药盒的宽度，同时两个发药挡板的上端偏向内侧，两个发药挡板的上端之间的距离略小于药盒的宽度。在此状态下，两个发药挡板的下端释放储药单元中药品堆栈中最下面的药盒，最下面的药盒下落到水平放置平台上，同时，两个发药挡板的上端夹紧药品堆栈中倒数第二个药盒，防止药品堆栈中除了最下面药盒之外的药盒下落。

另一方面，底部发药件设计为包括底部支撑板、夹紧件、弹性阻药器和驱动电机，所述底部支撑板能够在驱动电机的带动下在支撑位置和释放位置之间移动，其在支撑位置时，所述底部支撑板的上侧能够对药品堆栈提供支撑，所述夹紧件能够在驱动电机的带动下对药品堆栈中从下数第二个药品进行夹紧和释放，弹性阻药器设置在底部支撑板的上侧。当底部发药件在支撑状态下时，底部支撑板在支撑位置，夹紧件释放，药品堆栈被底部支撑板所支撑而整体不下落；当底部发药件在释放状态时，夹紧件夹紧药品堆栈倒数第二个药盒，防止上方的药盒依次下落，底部支撑板移动到释放位置，药品堆栈最下面的药盒被释放下落。最下面的药盒落下后，底部发药件回到支撑状态，底部支撑板回到支撑位置，夹紧件释放，药品堆栈整体下落一个药盒的高度。

所述药品提升单元包括Z轴滑轨、提升托盘和提升电机，所述Z轴滑轨垂直设置，所述提升托盘在提升电机的驱动下在Z轴滑轨上升降，所述提升托盘在下降位置和提升位置之间位移。当提升托盘在下降位置时，所述提升托盘用于接收来自水平放置台发送的药品，当提升托盘在提升位置时，所述提升托盘用于将药品送至取药口。

进一步地，所述水平放置台的水平输送带的高度高于或等于所述提升托盘在下降位置时的高度，所述高度均指上表面的水平高度。同时，水平放置台的初始位置邻近所述提升托盘在下降位置，使得位于初始位置的水平放置台的水平输送带在水平驱动电机的带动下水平运动时，水平输送带上的药品被输送到下降位置的提升托盘上。所述水平运动一般为单向运动，即水平输送带朝向提升托盘的方向进行输送。

本申请还提出一种发药控制方法，其基于上述自动发药机构和售药机，包括以下步骤：

步骤一：自动发药机构收到发药指令，确定对应的储药单元以及其XY坐标。由于所述储药单元与药品的对应关系、任一储药单元在XY平面的坐标存储在控制单元的存储器中，因此控制单元能够根据发药指令中的药品种类确定对应的储药单元以及其坐标。

步骤二：控制单元控制水平运移单元的水平放置台从初始位置运动到该储药单元的正下方；由于所述水平放置台初始位置的坐标也存储在控制单元的存储器中，而该储药单元的XY坐标为水平放置台的位移终点，因此控制单元能够控制水平运移单元的水平放置台从初始位置运动到该储药单元的正下方。

步骤三：控制单元接收该储药单元的霍尔传感器的磁场检测信号，以判断水平放置台是否运动到该储药单元的正下方。如果水平放置台已经到达该储药单元的正下方，执行步骤四，如果否，继续等待。

步骤四：控制单元控制该储药单元的底部发药件由支撑状态切换到释放状态，该储药单元药品堆栈中最下部的药品掉落到水平放置台上。

步骤五：控制单元控制该储药单元的底部发药件由释放状态切换到支撑状态，该储药单元中药品堆栈整体下落重新建立堆栈。

步骤六：控制单元控制水平放置台回到初始位置。

步骤七：控制单元控制所述水平放置台的水平输送带水平运动，使得水平输送带上的药品被输送到提升托盘上；

步骤八：提升电机驱动提升托盘上升，将提升托盘上升至提升位置，以供用户从取药口取药；

步骤九：药品被取走后，所述提升托盘回到下降位置。

本申请提出的自动发药机构通过在储药单元底部设置底部发药件，能够实现储药单元每次发药都从底部掉出一盒药品，通过这样的设置，当操作人员在对储药单元进行药品补充的时候，能够从药品堆栈的高度容易地看出每个储药单元缺少多少药品，并且在补药时也十分方便，只需将补充的药品从储药单元上部放入药品堆栈，同时保证了药品的先入先出，防止药品过期产生的浪费现象。

附图说明

图1为本发明的售药机正视图；

图2为本申请的储药单元释放药品示意图；

图3为本申请的药品提升单元提升药品示意图；

图4为本申请的药品提升单元位于提升位置示意图；

图5为本申请的底部发药件处于支撑状态示意图；

图6为本申请的底部发药件处于释放状态示意图；

图7为本申请的水平运移单元示意图；

图8为本申请的药品提升单元示意图；

图9为本申请储药单元位置编码示意图。

其中，外壳1，控制单元2，X轴滑轨3，X轴电机4，Y轴滑轨5，Y轴电机6，水平放置台7，提升托盘8，Z轴滑轨9，Z轴电机10，储药单元11，药盒12，霍尔传感器13，水平输送带7-1，水平驱动电机7-2，磁片7-3，侧板11-1，发药电机11-2，弹性阻药器11-3，发药挡板11-4。

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发药机构，所述自动发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1、自动发药机构。所述自动发药机构包括储药单元11、控制单元2、药品运移单元。

所述自动发药机构包括多个储药单元11，所述多个储药单元11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11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。所述多个储药单元11呈阵列设置，其安装位置即已经确定。参见图9，以两排共8个储药单元11为例，第一行储药单元11的编码分别为A1-A4，第二行储药单元11的编码为B1-B4，每一个储药单元11在XY轴平面的坐标是确定的，因此可以控制药品水平运移单元移动至指定的储药单元11下方。

如图5，所述储药单元11包括底部发药件和侧部支撑件，所述底部发药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形成药品堆栈，通过药品运移单元将药品输送到取药口，以供取用。具体地，所述侧部支撑件为侧板11-1。所述储药单元11与药品具有对应关系，即任一储药单元11中存放的药品种类，或某种药品所对应的储药单元11编号，这种对应关系存储在控制单元2的存储器中。

所述药品运移单元包括药品水平运移单元和药品提升单元。

所述药品水平运移单元可采用设置在储药单元11下方的坐标位移机构(如图7)，所述坐标位移机构包括X轴滑轨3、Y轴滑轨5以及水平放置台7，所述X轴滑轨3包括沿着X轴方向并排平行设置的两根滑轨，X轴滑轨3的数量可根据实际需要增减。所述Y轴滑轨5为沿着Y轴方向垂直设置在X轴滑轨3上的一根滑轨，Y轴滑轨5的数量可根据实际需要增加。所述水平放置台7设置在Y轴滑轨5上。所述Y轴滑轨5和水平放置台7作为一个整体在X轴电机4的驱动下在X轴滑轨3上滑动，所述水平放置台7在Y轴电机6的驱动下在Y轴滑轨5上滑动。所述X轴电机4和Y轴电机6的行程可由控制单元2控制，因此可以实现水平放置台7在XY平面的位移，由于每一个储药单元11在XY平面的坐标位置是确定的，因此控制单元2可以控制水平放置台7位移到任意储药单元11的下方。

所述水平放置台7具有水平输送带7-1，所述水平输送带7-1可在水平驱动电机7-2的带动下水平运动，所述水平放置台7垂直设置有支撑杆，支撑杆上设置有磁片7-3，所述磁片7-3选用磁性较强的永磁体制成。与此对应地，每个储药单元11的下部设置有霍尔传感器13，当控制单元2根据储药单元11的XY坐标控制水平放置台7位移到指定储药单元11正下方时，所述磁片7-3的位置与该储药单元11的霍尔传感器13的位置对应，如图5所示，所述霍尔传感器13检测水平放置台7上的磁片7-3所产生的磁场，并产生磁场检测信号发送给控制单元2，所述控制单元2根据所述磁场检测信号判断所述水平放置台7的位置，即所述水平放置台7是否位移到指定储药单元11的正下方。

所述控制单元2包括具有控制功能的控制电路或处理器，以实现对储药单元11和药品运移单元的控制。所述控制单元2具有存储器，所述存储器中存储有任一储药单元11在XY平面的坐标以及水平放置台7初始位置的坐标。

下面对储药单元11进行进一步介绍。所述储药单元11包括底部发药件和侧部支撑件，所述底部发药件和侧部支撑件构成药品的容置空间。所述侧部支撑件可为侧板11-1，所述底部发药件包括发药电机11-2、弹性阻药器11-3、发药挡板11-4。所述发药挡板11-4至少包括两个，如图所示，两个发药挡板11-4大体呈垂直布置在侧板11-1下方相对两侧，并且两个发药挡板11-4具有中部转轴，所述中部转轴不一定在发药挡板11-4的正中位置，但是两个发药挡板11-4的中部转轴的高度相同，并且两个发药挡板11-4的中部转轴之间的距离不变，该距离略大于药盒12的宽度。所述发药挡板11-4的内侧设置有弹性阻药器11-3，所述弹性阻药器11-3可采用橡胶片或其他弹性片材，其作用是为药品的下落提供缓冲，避免药盒12的破损。所述发药挡板11-4可在发药电机11-2的驱动下围绕所述中部转轴在两个摆动位置之间在垂直平面内来回摆动，并且两个发药挡板11-4摆动的方向相反，使得底部发药件在两个状态之间切换，让储药单元11中每次发药仅有药品堆栈最下部药品掉落到水平放置台7上。

具体地，所述底部发药件的两个状态分别为支撑状态和释放状态，在支撑状态下，两个发药挡板11-4的下端偏向内侧，两个发药挡板11-4的下端之间的距离小于药盒12的宽度，同时两个发药挡板11-4的上端偏向外侧，两个发药挡板11-4的上端之间的距离大于药盒12的宽度。在此状态下，两个发药挡板11-4的下端支撑储药单元11中药品堆栈中最下面的药盒12，药品堆栈被两个发药挡板11-4的下端所支撑而不下落。在释放状态下，两个发药挡板11-4的下端偏向外侧，两个发药挡板11-4的下端之间的距离大于药盒12的宽度，同时两个发药挡板11-4的上端偏向内侧，两个发药挡板11-4的上端之间的距离略小于药盒12的宽度。在此状态下，两个发药挡板11-4的下端释放储药单元11中药品堆栈中最下面的药盒12，最下面的药盒12下落到水平放置平台上，同时，两个发药挡板11-4的上端夹紧药品堆栈中下数第二个药盒12，防止药品堆栈中除了最下面药盒12之外的药盒12下落。通过让底部发药件在两个状态之间切换，底部发药件可以实现控制储药单元11中每次仅有药品堆栈最下面的药品从下方掉出。

除了上述实现方式之外，底部发药件还可以采用其他设计。例如底部发药件设计为包括底部支撑板、夹紧件、弹性阻药器11-3和驱动电机，所述底部支撑板能够在驱动电机的带动下在支撑位置和释放位置之间移动，其在支撑位置时，所述底部支撑板的上侧能够对药品堆栈提供支撑，所述夹紧件能够在驱动电机的带动下对药品堆栈中从下数第二个药品进行夹紧和释放，弹性阻药器11-3设置在底部支撑板的上侧。当底部发药件在支撑状态下时，底部支撑板在支撑位置，夹紧件释放，药品堆栈被底部支撑板所支撑而整体不下落；当底部发药件在释放状态时，夹紧件夹紧药品堆栈下数第二个药盒12，防止上方的药盒12依次下落，底部支撑板移动到释放位置，药品堆栈最下面的药盒12被释放下落。最下面的药盒12落下后，底部发药件回到支撑状态，底部支撑板回到支撑位置，夹紧件释放，药品堆栈整体下落一个药盒12的高度，弹性阻药器11-3为药品下落提供缓冲，至此控制单元2通过控制底部发药件的驱动电机，即可实现控制储药单元11从下方完成单个药品的出药。

所述药品提升单元包括Z轴滑轨9、提升托盘8和Z轴电机10，所述Z轴滑轨9垂直设置，所述提升托盘8在Z轴电机10的驱动下在Z轴滑轨9上升降，所述提升托盘8在下降位置和提升位置之间位移。当提升托盘8在下降位置时，所述提升托盘8用于接收来自水平放置台7发送的药品，当提升托盘8在提升位置时，所述提升托盘8用于将药品送至取药口，以供取走。

进一步地，所述水平放置台7的水平输送带7-1的高度高于或等于所述提升托盘8在下降位置时的高度，所述高度均指上表面的水平高度。同时，水平放置台7的初始位置邻近所述提升托盘8在下降位置，使得位于初始位置的水平放置台7的水平输送带7-1在水平驱动电机7-2的带动下水平运动时，水平输送带7-1上的药品被输送到提升托盘8上。所述水平运动一般为单向运动，即水平输送带7-1朝向提升托盘8的方向进行输送。

本申请还提出一种发药控制方法，其基于上述实施例中的自动发药机构和售药机，包括以下步骤：

步骤一：自动发药机构收到发药指令，确定对应的储药单元11以及其XY坐标。由于所述储药单元11与药品的对应关系、任一储药单元11在XY平面的坐标存储在控制单元2的存储器中，因此控制单元2能够根据发药指令中的药品种类确定对应的储药单元11以及其坐标。

步骤二：控制单元2控制水平运移单元的水平放置台7从初始位置运动到该储药单元11的正下方；由于所述水平放置台7初始位置的坐标也存储在控制单元2的存储器中，而该储药单元11的XY坐标为水平放置台7的位移终点，因此控制单元2能够控制水平运移单元的水平放置台7从初始位置运动到该储药单元11的正下方。

步骤三：控制单元2接收该储药单元11的霍尔传感器13的磁场检测信号，以判断水平放置台7是否运动到该储药单元11的正下方。如果水平放置台7已经到达该储药单元11的正下方，执行步骤四，如果否，继续等待。

步骤四：控制单元2控制该储药单元11的底部发药件由支撑状态切换到释放状态，该储药单元11药品堆栈中最下部的药品掉落到水平放置台7上。

步骤五：控制单元2控制该储药单元11的底部发药件由释放状态切换到支撑状态，该储药单元11中药品堆栈整体下落重新建立堆栈。通过这样的设置，本申请的发药过程是从储药单元的底部出药，因此当操作人员在对储药单元进行药品补充的时候，能够从药品堆栈的高度容易地看出每个储药单元缺少多少药品，并且在补药时也十分方便，只需将补充的药品从储药单元上部放入药品堆栈，同时保证了药品的先入先出，防止药品过期产生的浪费现象。

步骤六：控制单元2控制水平放置台7回到初始位置。

步骤七：控制单元2控制所述水平放置台7的水平输送带7-1水平运动，使得水平输送带7-1上的药品被输送到提升托盘8上；

步骤八：Z轴电机10驱动提升托盘8上升，将提升托盘8上升至提升位置，以供用户从取药口取药；

步骤九：药品被取走后，所述提升托盘8回到下降位置。具体地，判断药品是否被取走可采用主动控制和传感器检测的方式，主动控制可采用用户在操作面板确认药品被取走，传感器检测可以采用提升托盘8下方设置压力传感器或在取药口设置图像传感器等方式，以判断药品是否被从提升托盘8上取走。

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。