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        一種機(jī)器人取藥箱的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2021-11-03 09:23:52武昌工學(xué)院朱玉瓊
        電子世界 2021年18期
        關(guān)鍵詞:指令藥品設(shè)計(jì)

        武昌工學(xué)院 朱玉瓊

        隨著我國社會(huì)的進(jìn)步,環(huán)境的污染、食品的干凈衛(wèi)生問題、生活的壓力等等原因,會(huì)使得去醫(yī)院治療的病患增多。特別是在取藥的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)見到因?yàn)槿斯と∷帋煹乃俣嚷?、取藥人?shù)多,導(dǎo)致在取藥窗口排著一條長隊(duì)的情況。本文設(shè)計(jì)一種機(jī)器人取藥箱的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),機(jī)械手得到指令后會(huì)通過提前輸入的PLC程序進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作,經(jīng)過取藥、送藥、出藥等一系列的動(dòng)作從而達(dá)到自動(dòng)取藥的目的,從而實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)取藥不同的方法,改變了長久以來繁瑣低效的取藥模式。解決病人排隊(duì)等藥的時(shí)間,加快取藥師取藥的效率等問題。

        1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

        本文所設(shè)計(jì)的機(jī)器人取藥箱由三部分組成:機(jī)械手、升降裝置、控制系統(tǒng)。機(jī)器人取藥箱機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方式:當(dāng)系統(tǒng)接收到要進(jìn)行取藥的指令時(shí),機(jī)器人取藥箱會(huì)通過導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到待取藥品的大致的擺放位置,然后進(jìn)行一定的位置調(diào)整,使得能夠正對著待取藥品,機(jī)械手向藥品移動(dòng)并夾住藥品,電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手移動(dòng)到出藥口,然后機(jī)械手松開藥品,使得落入臨時(shí)儲(chǔ)藥裝置中。接著機(jī)械手回到初始位置,繼續(xù)重復(fù)之前的動(dòng)作直到把待取的藥取完為止,然后儲(chǔ)藥箱沿著導(dǎo)軌移動(dòng)到出藥口并通過推藥板將其推出,從而完成系統(tǒng)給出的取藥指令。

        2 機(jī)器人取藥箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        用上位機(jī)和下位機(jī)這兩部分來組成機(jī)器人取藥箱機(jī)械手的控制系統(tǒng)。上位機(jī)選用工控機(jī),工控機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速,在工業(yè)上是使用范圍廣泛。下位機(jī)采用西門子S7-1200 PLC。本文所設(shè)計(jì)的機(jī)器人取藥箱中,工控機(jī)、PLC和HIS系統(tǒng)之間可以相互通信。由中控機(jī)來發(fā)送指令,PLC接受到命令后做出相應(yīng)的動(dòng)作。

        機(jī)械手需要按要求完成相應(yīng)的抓取動(dòng)作,機(jī)械手在橫向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)M1驅(qū)動(dòng),在縱向?qū)к壍倪\(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)M2驅(qū)動(dòng),旋轉(zhuǎn)功能由伺服電機(jī)M3來進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在整個(gè)抓取藥品的控制系統(tǒng)中需要用到2軸速脈計(jì)數(shù)器和5軸高速脈沖輸出,為了能夠?qū)崿F(xiàn)上面的功能,所以要選擇S7-1200 PLC??刂仆茥U和電機(jī)M5采用CPIW-40EDR I/O模塊來控制。本設(shè)計(jì)有5個(gè)伺服單元,分別由5臺(tái)電機(jī)控制,PLC與伺服控制單元的通信由RS485總線完成。取藥箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

        圖1 取藥箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        3 PLC程序設(shè)計(jì)

        對于PLC部分使用模塊化的編寫方式來進(jìn)行編程,機(jī)器人取藥箱的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

        圖2 控制流程圖

        根據(jù)機(jī)器人取藥箱的控制系統(tǒng)的控制要求,以及控制流程圖,完成機(jī)械手的I/O分配表,如表1所示。

        表1 I/O分配表

        部分程序設(shè)計(jì)如圖3所示。

        圖3 機(jī)器手出藥程序

        結(jié)語:本文設(shè)計(jì)了一款新型的取藥裝置,以取藥機(jī)械手為主體,可以實(shí)現(xiàn)在x、y、z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在水平180°范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。通過自動(dòng)取藥系統(tǒng),就可以實(shí)現(xiàn)無需人工取藥,加快了取藥師工作效率。

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