散袋小包装中药自动出药系统设计与实现

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随着中医药行业的规范化发展,散袋小包装中药以其包装上的优势逐渐颠覆了传统散装中药的主导地位。然而,不同于西药的硬质外包装,散袋小包装中药大多是柔性袋装药包,不易于抓取和识别,导致大部分中药房依然采用人工的方式来抓取并计量药包。实现散袋小包装中药自动出药,能够提高中药房的出药效率,降低出药错误率,既减轻了药剂师的负担,也减少了患者等待取药的时间。自动化出药的过程需要称量系统与真空吸盘阵列抓药系统的配合才能实现精准出药,然而传统的称量方法需等待秤盘稳定,称重效率低下;真空吸盘阵列从药箱中抓药后,释放多余药包的过程中,随机选择吸盘单元释放会导致药包称量次数增加、二次抓药次数增加以及真空吸盘阵列利用率降低。为了解决上述问题,同时减小出药系统的占地面积,使其满足医院的布局需求,本文主要做了以下工作:(1)通过对称量系统进行建模,将中药包的动态称量问题转变为称量系统的参数估计问题,在递推最小二乘估计算法的基础上进行了改进,得到了基于自适应向量预测误差的参数估计算法进行参数辨识,无需等待称量系统稳定即可获得称量结果。(2)针对真空吸盘阵列的放药过程,引入了多属性决策算法,从药包吸附数、吸盘疏密度和堆积度三个方面构建了决策矩阵。通过优化信息熵权值,对决策矩阵加权后再利用TOPSIS算法进行排序,得到最优待释放吸盘单元,减小了随机选择吸盘单元释放药包带来的问题。(3)通过设计仓储式储药区、柔性真空吸盘阵列抓药机械手、可翻转伸缩接药机构和旋转出药机构,并将多个装置集成到药柜中,使占地面积小于1.4㎡,实现了设备占地面积的小型化。最后,本文对设计的系统进行了机械加工,将各子模块进行装配后编写了软件进行控制。以常见的药包为实验对象进行了测试,测试结果表明大部分药品抓药成功率可达98%以上,出药时间减小至26.9s,出药准确率达到100%,满足设计指标,能够胜任中药房的自动出药任务。
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