一种基于视觉的自动化中药抓取装置

1.本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种基于视觉的自动化中药抓取装置，该装置利用机器视觉规划路径，使得机械手抓取不同形状类型的中草药，且具有自动称重、报警、提示功能。

背景技术：

2.传统的中药房中，一张药方要经过很多次称量、分药、校核、包装，才能将药剂交到患者手中。中药方的处理不仅繁琐、复杂、耗时，也存在抓药精度不高、劳动强度大等弊端。经调研发现，大多数中药药方大概有12味左右的药材，有的药方可能药材数量更多一些，这就给人工抓取造成了一定的困难。并且在抓取中，中药材可能还会受到外界污染。
3.为解决传统人工秤称效率低下、易出错的弊端，很多企业研发了智能化的发药设备，可以按照处方的用药种类和剂量对中药饮片、中药配方颗粒等不同形式的中药进行调剂，自动完成药品识别，计量称重，封口包装，补货提示等步骤，减少了药师的工作量，节省了患者等候取药的时间。为完成中药的自动化发药，中药智能化发药设备需要精准的药品识别技术、自动取药技术、精密的称量技术、密封包装技术以及传感器技术等技术的支持。
4.经过申请人所进行的资料检索，与本发明相关的文献包括：
5.一种人工智能机器人手臂延伸抓取结构(中国专利申请，申请号：202110056793.9)，其优点是可以在一定的范围内更改智能机器人的工作范围,从而可以使智能机器人适应于更多种工作。存在的缺陷是，无法进行称重以及识别功能，只能进行简单的抓取工作。
6.一种中药自动配药和包装机器人(中国专利申请，申请号：201811234482.1)，其优点是结构简单，能够快速实现中药的上料,抓取和包装,耗时较短，因此较为普遍使用。存在的缺陷是，结构过于简单，无法实现多种中药配置。
7.中药方剂智能抓药机器人(中国专利申请，申请号：20182110.4933.x)，其优点是，该抓药机器人设置于医院药房中，自动抓药，可完成基本用户取药需求。存在的缺陷是，设备结构复杂，机器成本上升，故障率高。
8.基于智能抓药机器人的门诊智慧中药房建设研究(第五届中国中医药信息大会——大数据标准化与智慧中医药论文集)，其优点同样是。该抓药机器人设置于医院，节约成本，节约人力。存在的缺陷是，设备结构复杂，机器有误诊而取错药的情况发生，相对比较故障率高。
9.一种人工智能诊疗生态机器人(中国专利申请，公开号：cn108608435a)，其优点是，该生态机器人设置于用户家中，设备较完善，功能全面，是一款新型智能机器人。存在的缺陷是，系统过于复杂，建设成本过高，实用性较差。

技术实现要素：

10.为了解决中药房工作人员按中医药方人工抓取中药耗时过长，且人工抓取后的每
味中药与实际值还存在一定量误差等技术问题，本发明的目的在于，提供一种基于视觉的自动化中药抓取装置，该装置利用视觉识别技术及工业机械手技术，可实现全自动操作、无接触抓药等功能。
11.为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
12.一种基于视觉的自动化中药抓取装置，包括框架，其特征在于，在框架内部设置有高压清洗装置、中药抓取机构、电气箱、中药材智能存取柜、机械式中药输送带、控制系统，其中：
13.中药材智能存取柜，用于实现中药材的存储；该中药材智能存取柜采取3*4的空间布局，每层可存放12味中药，并按中药材形状分为上、下两层，空间布局并可根据实际情况进行一定量的扩展；
14.中药材抓取机构，用于对所需药品及其药材进行抓取；包括设置在中药材抓取机构的中药材抓取机械手和移动子机构，中药材抓取机械手上配有工业相机和摄像头模块，通过控制面板的控制器确认中药材抓取机械手每次抓取的所需药品及其药材抓取量；其中：
15.上层的中药材抓取机械手设计为四爪，用于抓取粒状、球状药材，采用螺旋传动，步进电机通过联轴器将扭矩传递给丝杆，控制面板的控制器通过抓取量的大小自动设置行程，行程转化为电机转数即开始工作；
16.下层的中药材抓取机械手同样设计为四爪，用于抓取条状、丝状药材，采用电力传动，电动推杆直接控制抓药支撑平台升降，搭配小型直线导轨完成抓取工作；
17.机械式中药材输送带，用于在中药材抓取机械手工作之后进行药材的输送工作；采用电机作为动力源；中药材抓取机械手完成中药抓取工作后，机械式中药材运输带将药箱传递至取药口，并由控制系统的控制面板的蜂鸣器提醒工作人员进行取药；
18.高压清洗装置，用于对取药口残存的药渣进行清理；包括步进电机、联轴器、微型轴承、机械臂、主轴、步进电机控制器、气流喷头、气动快速接头；
19.控制系统由控制面板和电气箱组成，其中，控制面板是整机人机交互界面，根据控制器的指令，对工作人员进行不同的示意，以提醒工作人员对机器进行下一步操作；当某机构出现故障时，屏幕及时向工作人员反馈故障位置，以方便维修人员进行检修；电气箱用于为控制面板提供基础支持，电气箱内集成装置需要的所有电子元件，包括空气开关、散热风扇、4v210-08电磁阀、4v310-10电磁阀，空压机、接线端子、西门子s7-1200控制器、35w/12v 3a开关电源、350w/24v 14.6a开关电源。
20.根据本发明，所述的移动子机构分为三种移动子机构，分别为x方向子机构、y方向子机构、z方向子机构。
21.具体地，所述的中药材智能存取柜采用的各零件包括：t型轴支架、定位光轴、低中心高支承导轨、支承底板、方型法兰直线轴承、药箱、第一型材、支承底板固定架、型材角码、药箱顶板、药箱顶板固定件、药箱顶板支撑架。
22.进一步地，所述的机械式中药材运输带采用的各零件包括：限位传感器、限位传感器支架、挡板、挡板固定架、电机法兰支架、电机、药盒、运输带。
23.本发明的基于视觉的自动化中药抓取装置，采用了基于视觉进行路径规划从而引导抓取机械手对中药进行“识别-抓取-称量-传递-释放”等工作。可批量放置于药房中，工
作人员仅需定期补药、维护即可，同时为了保障抓药效率，该装置还可以进行扩展及多机联用，以解决多味大量药方的中药材抓取工作。与现有技术相比，带来的技术创新在于：
24.1、基于机器视觉对机械爪的行进路径进行规划并反馈主控，并由主控驱动步进电机通过联轴器将扭矩传递给丝杆，通过抓取量的大小自动设置行程，行程转化为电机转数，便于抓取装置抓取相应抽屉内的中药。
25.2、机械爪分类定向抓取，第一层的机械手为了方便粒状药材的抓取采用四爪机械手，第二层的机械手抓取丝状药材采用了三爪机械手，采用不同类型抓取机械手处理形状各异的不同中药材，保证抓取工作可靠性。
26.3、当抓药工作结束，机械式中药输送带将药盒移走后，高压清洗装置开始工作，用气流对残渣进行清理，防止上次抓取工作的药材残渣混入下次抓取工作的药材中，便于下次抓取工作。
27.4、设备全自动化进行抓药，相较传统抓药模式更加快速和高效，降低病人等待时间，减少医患矛盾。
附图说明
28.图1是本发明的基于视觉的自动化中药抓取装置侧面示意图；
29.图2是本发明的基于视觉的自动化中药抓取装置另一侧面示意图；
30.图3中药材智能存取柜的各零件的刚性连接状态及柔性配合示意图；
31.图4是中药材抓取机构刚性连接状态示意图；
32.图5是中药材抓取机械手的各零件的刚性连接状态及柔性配合示意图；
33.图6是机械式中药材运输带的各零件的刚性连接状态及柔性配合示意图。
34.图7是高压清洗装置的各零件的刚性连接状态及柔性配合示意图。
35.图8是控制面板示意图；
36.图9是电气箱内部元器件示意图；
37.图10是本发明的基于视觉的自动化中药抓取装置的外观一个面示意图；
38.图11是本发明的基于视觉的自动化中药抓取装置的外观另一个面示意图。
39.图中的标记分别表示：1、高压清洗装置，2、中药材抓取机构，3、中药材抓取机械手，4、电气箱，5、中药材智能存取柜，6、机械式中药材运输带，7、控制面板；
40.3-1、t型轴支架，3-2、定位光轴，3-3、低中心高支承导轨，3-4、支承底板，3-5、方型法兰直线轴承，3-6、第一m4螺栓，3-7、药箱，3-8、第一型材，3-9、支承底板固定架，3-10、型材角码，3-11、药箱顶板，3-12、药箱顶板固定件，3-13、药箱顶板支撑架；
41.4-1、y轴无杆气缸，4-2、抓药顶板，4-3、圆型法兰直线轴承，4-4、第二m4螺母，4-5、y轴定位光轴，4-6、y轴t型轴支架，4-7、第二m4螺栓，4-8、药材抓取机械手，4-9、药材抓取机械手固定台，4-10、导轨滑块，4-11、x轴无杆气缸，4-12、抓药支撑平台，4-13、直线导轨；
42.5-1、z轴t型轴支架，5-2、z轴定位光轴；5-3、z轴无杆气缸，5-4、第二型材；
43.6-1、限位传感器，6-2、限位传感器支架，6-3、挡板，6-4、挡板固定架，6-5、电机法兰支架，6-6、电机，6-7、药盒，6-8、运输带；
44.7-1、步进电机，7-2、第三m4螺栓7-3、联轴器，7-4、底板，7-5、微型轴承，7-6、机械臂，7-7、主轴，7-8、步进电机控制器，7-9、气流喷头，7-10、气动快速接头，7-11、第二m4螺
母；
45.8-1、急停按钮，8-2、电容屏，8-3、指示灯，8-4、蜂鸣器；
46.9-1、空气开关，9-2、电源插头，9-3、散热风扇，9-4、4v210-08电磁阀，9-5、4v310-10电磁阀，9-6、空压机，9-7、接线端子、9-8、西门子s7-1200控制器，9-9、35w/12v 3a开关电源，9-10、350w/24v 14.6a开关电源；
47.10-1、装置右侧面板，10-2、控制面板防尘罩，10-3、重型万向轮，10-4、装置前侧面板；
48.11-1、装置顶部面板，11-2、装置左侧面板，11-3、装置后侧面板；
49.以下结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明
具体实施方式
50.参见图1、图2，本实施例给出一种基于机器视觉的智能中药抓取装置，主要由中药材智能存取柜5、中药抓取机构2、机械式中药输送带6、高压清洗装置1、控制系统五大部分组成。
51.中药材智能存取柜5采取3*4的空间布局，每层可存放12味中药，并按中药材形状分为上、下两层，用于实现中药材的存储功能。空间布局并可根据实际情况进行一定量的扩展。
52.中药材抓取机构2，用于对所需药品及其药材进行抓取；包括设置在中药材抓取机构2的中药材抓取机械手3和移动子机构，通过控制系统的控制面板7确认本次抓取的所需药品及其药材抓取量，中药材抓取机械手3上配有工业相机和摄像头模块对行进路径进行规划并反馈控制系统，由控制系统对中药材抓取机械手3进行控制。
53.一层的中药材抓取机械手3设计为四爪，用于抓取粒状、球状药材，采用螺旋传动，步进电机通过联轴器将扭矩传递给丝杆，控制系统通过抓取量的大小自动设置行程，行程转化为电机转数即开始工作；
54.二层的机械手设计为四爪，用于抓取条状、丝状药材，采用电力传动，电动推杆直接控制抓药支撑平台升降，搭配小型直线导轨完成抓取工作。
55.机械式中药材输送带6在中药材抓取机械手3工作之后进行药材的输送工作，中药材抓取机械手3完成中药抓取工作后，机械式中药材运输带6将药箱传递至取药口，并由控制系统的控制面板7的控制面板蜂鸣器提醒工作人员进行取药。
56.高压清洗装置1作为创新点之一，其采用高压气流清洗的模式避免了上次任务的中药残渣混入下次抓取任务的药材中。
57.控制面板7是整机人机交互界面，根据主控的指令，控制面板对工作人员进行不同的示意，以提醒工作人员对机器进行下一步操作。当某机构出现故障时，屏幕及时向工作人员反馈故障位置，以方便维修人员进行检修。
58.电气箱4为控制面板提供基础支持，将电气元件集成于底部的配电箱4中，其优势在于方便内部接线，且空压机工作时会有较大振动，将其置于底部可最大程度避免其影响整机。包括空气开关、散热风扇、4v210-08电磁阀、4v310-10电磁阀，空压机、接线端子、西门子s7-1200控制器、35w/12v 3a开关电源、350w/24v 14.6a开关电源。
59.该基于机器视觉的智能中药抓取装置，可以同时完成中药材的配比及抓取，整机
基于控制面板控制，简化抓药流程，具有操作简单、使用方便等优点。与传统中药材抓取方式区别为，利用了机器视觉可以实现快速定向抓取，采用工业相机及其摄像模块实现二次识别药材量，准确定位药材抓取深度；机械爪分类定向抓取，采用不同类型中药材抓取机械手处理形状各异的中药材，保证抓取可靠性；可实药材抓取全自动化，设备学习成本低，工作快速、高效。
60.具体操作步骤如下：
61.控制面板7作为整个人机交互界面，承载着操作人员输送指令及其对装置故障进行报错的任务，由底层的电气箱4提供工作支持。操作人员在控制面板7输入需求指令后，由西门子s7-1200控制器(主控)传递命令操作，引导中药材抓取机构2对药材进行抓取，放置于机械式中药输送带6上的药盒，通过机械式中药输送带6上的限位传感器6-1配合将其输送至取药口。此时，高压清洗装置1工作，利用高压气流清洗掉抓取过程中装置上残留的药材残渣。中药材智能存储柜5在药材存储量不足时，可定向移动至补药区，配合人工填补药材工作。
62.图3示意了中药材智能存取柜5的各零件的刚性连接状态及柔性配合。采用的各零件包括t型轴支架3-1、定位光轴3-2、低中心高支承导轨3-3、支承底板3-4、方型法兰直线轴承3-5、第一m4螺栓3-6、药箱3-7、第一型材3-8、支承底板固定架3-9、型材角码3-10、药箱顶板3-11、药箱顶板固定件3-12、药箱顶板支撑架3-13。其中：
63.第一型材3-8、型材角码3-10的刚性连接组成中药材智能存取柜5的外部框架，外部框架的前、后端各固定有4个t型轴支架3-1，前、后端的t型轴支架3-1共同约束一根定位光轴3-2。药箱3-7的四角通过第一m4螺栓3-6各固定1个方型法兰直线轴承3-5，其内孔与定位光轴3-2同轴心，为药箱3-7移动提供约束。
64.外部框架底部固定有若干个支承底板固定架3-9，支承底板3-4固定在底部第一型材3-8及支承底板固定架3-9上，支承底板3-4上对称固定两根低中心高支承导轨3-3，为承重药箱3-7及提供约束。
65.药箱3-7共有四个药材存放区，每个药材存放区内部集成重量传感器，当其检测该区域的药材重量低于最小值时将信息反馈给控制系统中的控制器，随即在控制面板7提醒工作人员进行补药。补药时，工作人员将药箱3-7拖至补药区，随后在补药口对其进行补药。
66.外部框架顶部布置若干个药箱顶板支撑架3-13，其通过第一m4螺栓3-6与药箱顶板3-11进行连接。为了防止连接不牢固，再布置若干个药箱顶板固定件3-12与药箱顶板3-11进行补充连接。药箱顶板3-11的作用为：方便工业相机和摄像头模块定位；防止在抓取过程中，药材外泄至其他区域。
67.图4和图5示意了中药材抓取机构及中药材抓取机械手的各零件的刚性连接状态及柔性配合。
68.中药材抓取机构2用于对所需药品及其药材进行抓取，包括设置在中药材抓取机构2的中药材抓取机械手3和移动子机构，该移动子机构分为三种移动子机构，分别为x方向子机构、y方向子机构、z方向子机构。使用的部件包括：y轴无杆气缸4-1、抓药顶板4-2、圆型法兰直线轴承4-3、第二m4螺母4-4、y轴定位光轴4-5、y轴t型轴支架4-6、第一m4螺栓4-7、药材抓取机械手4-8、药材抓取机械手固定台4-9、导轨滑块4-10、x轴无杆气缸4-11、抓药支撑平台4-12、直线导轨4-13；z轴t型轴支架5-1、z轴定位光轴5-2、z轴无杆气缸5-3、第二型材
5-4；各子机构组成如下：
69.z方向子机构由z轴无杆气缸5-3作为动力源，z轴无杆气缸5-3在第二型材5-4外部固定，第二型材5-4外部周围分布一定量的z轴t型轴支架5-1，每两个z轴t型轴支架5-1配合一根z轴定位光轴5-2，每根z轴定位光轴5-2分别配合一个圆型法兰直线轴承4-3通过第二m4螺栓4-4搭配第二m4螺栓4-7完成固定，从而与抓药支撑平台4-12配合以完成中药材抓取机构在z方向上的移动。
70.y方向子机构由y轴无杆气缸4-1作为动力源，y轴无杆气缸4-1固定在抓药顶板4-2的左、右两侧，其内部分布一定量的y轴t型轴支架4-6，每两个y轴t型轴支架4-6配合一根y轴定位光轴4-5，每根y轴定位光轴4-5分别配合一个圆型法兰直线轴承4-3通过第二m4螺栓4-4搭配第二m4螺栓4-7完成固定，从而与抓药支撑平台4-12配合以完成中药材抓取机构在y方向上的移动。
71.x方向子机构由x轴无杆气缸4-12作为动力源，x轴无杆气缸4-12固定在抓药平台4-12底部左、右两端。其内部通过螺栓连接固定两根直线导轨4-13，与直线导轨4-13相配合的导轨滑块4-10与x轴无杆气缸4-11连接药材抓取机械手固定台4-9，药材抓取机械手固定台4-9通过螺栓连接固定药材抓取机械手3。以完成中药材抓取机构2在x方向上的移动及中药材抓取工作。
72.中药材抓取机构2工作原理为：当工作人员在控制面板上输入本次抓取任务并确认后，根据中药材抓取机构2上携带的摄像头模块识别药材、规划移动路径并反馈给西门子s7-1200控制器9-8(主控)。西门子s7-1200控制器9-8依次对三种移动子机构下达移动指令，完成中药材抓取工作，即将中药材从中药材智能存取柜5中按药方定量抓取并转移至放药口。当任务完成后，该中药材抓取机构2进行下一味药的抓取，全部任务完成后，三种移动子机构将药材抓取机械手3复位。特别是，药材抓取机械手3上携带的工业相机和摄像头模块还起到抓取量估计的作用，利用摄像头模块向药材抓取机械手3划定抓取范围，从而以保障抓取量符合药方定量。当抓取量过大时，x方向子机构可以在药箱顶板3-11允许的范围内振荡减重，直至符合误差区间时再进行放药工作。当抓取量过小时，若离误差区间最小值偏差不大时可先完成放药工作在进行补充抓取；若离误差区间最小值偏差过大时可直接进行重新抓取。当此种情况出现频率超过额定值时，控制面板7将会提醒故障，提醒维修人员及时对药材抓取机械手3进行检修。
73.图6示意了机械式中药材运输带的各零件的刚性连接状态及柔性配合。
74.机械式中药材运输带6主要作用为向取药位传递载有中药的药盒及将空药盒复位工作位。包括限位传感器6-1、限位传感器支架6-2、挡板6-3、挡板固定架6-4、电机法兰支架6-5、电机6-6、药盒6-7、运输带6-8；其中：
75.电机6-6作为动力源，电机6-6与电机法兰支架6-5连接，电机法兰支架6-5与装置外部框架进行连接。工作时，通过电机6-6转动带动运输带6-8移动。其两侧设置一定数量的挡板固定架6-4，上端连接挡板6-3，防止在运输过程中药盒6-7因运输带6-8的抖动而发生偏移。限位传感器6-1、限位传感器支架6-2组成的限位装置是机械式中药材运输带6的启动开关。机械式中药材运输带6共设置2个限位装置，分别置于其前、后端，其工作原理如下：当药盒6-7处于工作位前端限位装置存在反馈时，中药材抓取机构即正常工作；当药盒6-7离开工作位时，两端限位装置均不存在反馈时，中药材抓取机构2即暂停工作；当药盒6-7运抵
取药位后端限位装置存在反馈时，控制面板7提醒工作人员进行取药；当工作人员将药盒6-7取出后放置新的药盒6-7至取药位后端限位装置存在反馈时，机械式中药材运输带6将药盒6-7运抵工作位；当新的药盒6-7运抵工作位前端限位装置存在反馈时，中药材抓取机构2即恢复正常工作。
76.图7示意了高压清洗装置1的各零件的刚性连接状态及柔性配合。
77.所述高压清洗装置1包括的零部件有：步进电机7-1、第三m4螺栓7-2、联轴器7-3、底板7-4、微型轴承7-5、机械臂7-6、主轴7-7、步进电机控制器7-8、气流喷头7-9、气动快速接头7-10、第三m4螺母7-11；
78.本实施例中，高压清洗装置1共设置4个机械臂7-6，底板7-4固定在取药口上，右侧通过第三m4螺栓7-2和第三m4螺母7-11连接步进电机7-1作为高压清洗装置1的动力源，左侧连接的步进电机控制器7-8是为步进电机7-1提供电源及脉冲信号。步进电机7-1连接联轴器7-3、联轴器7-3连接主轴7-7以传递扭矩。底板4-1中部设置固定台以安装微型轴承7-5为主轴7-7提供固定约束。机械臂7-6前端连接气流喷头7-9、气动快速接头7-10，气动快速接头7-10后接4v210-08电磁阀9-4引出的pu气管，前接气流喷头7-9。
79.当中药抓取机构2完成该层抓取工作后，机械式中药材运输带6将药盒6-7移动至取药口时，高压清洗装置1运行。步进电机7-1旋转通过联轴器7-3将扭矩传递给主轴7-7，主轴7-7带动机械臂7-6完成定角度传动，使其抵达工作位。随着气动回路的步进顺序，高压气流从气流喷头7-9喷出，对取药口残存的药渣进行清理，以防止其混入下一次抓取的药材中。完成上述工作后，步进电机7-1反转，使机械臂7-6恢复等待位，以避免下次抓取时与中药抓取机构2发生碰撞。
80.图8和图9示意了整机控制系统的组成，控制系统的核心为控制面板7及电气箱4。
81.请参见图8，控制面板7至少包括急停按钮8-1、电容屏8-2、指示灯8-3、蜂鸣器8-4。其中，设置有两个急停按钮8-1，分别控制中药材智能存取柜5两层的各机构，当出现故障时由工作人员按下此急停按钮，停止该层机构运行以方便维修人员进行检修；设置两个电容屏8-2，分别控制两层的中药抓取，并且当整机操作过程中出现缺药、故障时，其还可提醒工作人员具体位置，以高效率帮助维修人员进行排障；控制面板7设置若干个指示灯8-3，指示灯8-3共有三种颜，分别为绿、黄、红。其中，绿应用于电源提示、各层机构运行状态提示，黄应用于限位传感器、接线端子的故障提示，红应用于各层机构的故障提示；蜂鸣器8-4应用于故障报警，其主要配合黄、红指示灯使用，向工作人员及时反馈故障信息。
82.请参见图9，电气箱4内集成装置需要的所有电子元件，包括空气开关9-1、电源插头9-2、散热风扇9-3、4v210-08电磁阀9-4、4v310-10电磁阀9-5，空压机9-6、接线端子9-7、西门子s7-1200控制器9-8、35w/12v 3a开关电源9-9、350w/24v 14.6a开关电源9-10。
83.电源插头9-2将ac220v交流电引入，并且搭配35w/12v 3a开关电源9-9、350w/24v 14.6a开关电源9-10、接线端子9-7等，前者电源(35w/12v 3a开关电源9-9)主要为传感器等进行供电，后者电源(350w/24v 14.6a开关电源9-10)主要为西门子s7-1200控制器9-8、空压机9-6及两种电磁阀(4v210-08电磁阀9-4、4v310-10电磁阀9-5进行供电，接线端子9-7提供多个电源输入端。其中，空压机9-6、4v210-08电磁阀9-4、4v310-10电磁阀9-5及辅助设备共同组成中药材抓取机构2的气动回路。因电子元件在工作时会出现一定量的发热，为了避
免发热量过高导致元件损坏，电气箱4在箱体前、后端各设置若干数量的钣金百叶窗，在箱体左、右端各设置4个散热风扇9-3，以完成散热工作。
84.图10、图11示意了本实施例的基于视觉的自动化中药抓取装置整机的外观，包括装置右侧面板10-1、控制面板防尘罩10-2、重型万向轮10-3、装置前侧面板10-4、装置顶部面板11-1、装置左侧面板11-2、装置后侧面板11-3；作为精密机电产品，上述各装置面板可以起到防水、防尘的保护作用。
85.其中，装置前侧面板10-4应留出中药材智能存取柜5、中药材抓取机构2的工作空间；装置后侧面板11-3应留出中药材抓取机构2、电气箱4的工作空间；装置右侧面板10-1应留出中药材抓取机构2的工作空间、控制面板防尘罩10-2的安装空间及取药口；控制面板防尘罩10-2安装在装置右侧面板10-1上；装置左侧面板11-2应留出中药材抓取机构2的工作空间及补药口；装置顶部面板11-1固定其他四部分面板。装置底部四角安装重型万向轮10-3，方便其进行移动。

技术特征：

1.一种基于视觉的自动化中药抓取装置，包括框架，其特征在于，在框架内部设置有高压清洗装置(1)、中药抓取机构(2)、电气箱(4)、中药材智能存取柜(5)、机械式中药输送带(6)、控制系统，其中：中药材智能存取柜(5)，用于实现中药材的存储；该中药材智能存取柜采取3*4的空间布局，每层可存放12味中药，并按中药材形状分为上、下两层，空间布局并可根据实际情况进行一定量的扩展；中药材抓取机构(2)，用于对所需药品及其药材进行抓取；包括设置在中药材抓取机构(2)的中药材抓取机械手(3)和移动子机构，中药材抓取机械手(3)上配有工业相机和摄像头模块，通过控制面板的控制器确认中药材抓取机械手(3)每次抓取的所需药品及其药材抓取量；其中：上层的中药材抓取机械手(3)设计为四爪，用于抓取粒状、球状药材，采用螺旋传动，步进电机通过联轴器将扭矩传递给丝杆，控制面板的控制器通过抓取量的大小自动设置行程，行程转化为电机转数即开始工作；下层的中药材抓取机械手(3)同样设计为四爪，用于抓取条状、丝状药材，采用电力传动，电动推杆直接控制抓药支撑平台升降，搭配小型直线导轨完成抓取工作；机械式中药材输送带(6)，用于在中药材抓取机械手(3)工作之后进行药材的输送工作；采用电机作为动力源；中药材抓取机械手(3)完成中药抓取工作后，机械式中药材运输带(6)将药箱传递至取药口，并由控制系统的控制面板(7)的蜂鸣器提醒工作人员进行取药；高压清洗装置(1)，用于对取药口残存的药渣进行清理；包括步进电机、联轴器、微型轴承、机械臂、主轴、步进电机控制器、气流喷头、气动快速接头；控制系统由控制面板(7)和电气箱(4)组成，其中，控制面板(7)是整机人机交互界面，根据控制器的指令，对工作人员进行不同的示意，以提醒工作人员对机器进行下一步操作；当某机构出现故障时，屏幕及时向工作人员反馈故障位置，以方便维修人员进行检修；电气箱(4)用于为控制面板(7)提供基础支持，电气箱(4)内集成装置需要的所有电子元件，包括空气开关、散热风扇、4v210-08电磁阀、4v310-10电磁阀，空压机、接线端子、西门子s7-1200控制器、35w/12v 3a开关电源、350w/24v 14.6a开关电源。2.如权利要求1所述的基于视觉的自动化中药抓取装置，其特征在于，所述的移动子机构分为三种移动子机构，分别为x方向子机构、y方向子机构、z方向子机构。3.如权利要求1所述的基于视觉的自动化中药抓取装置，其特征在于，所述的中药材智能存取柜(5)采用的各零件包括：t型轴支架、定位光轴、低中心高支承导轨、支承底板、方型法兰直线轴承、药箱、第一型材、支承底板固定架、型材角码、药箱顶板、药箱顶板固定件、药箱顶板支撑架。4.如权利要求1所述的基于视觉的自动化中药抓取装置，其特征在于，所述的机械式中药材运输带(6)采用的各零件包括：限位传感器、限位传感器支架、挡板、挡板固定架、电机法兰支架、电机、药盒、运输带。

技术总结

本发明公开了一种基于视觉的自动化中药抓取装置，包括框架，在框架内部设置有高压清洗装置、中药抓取机构、电气箱、中药材智能存取柜、机械式中药输送带和控制系统，采用高压气流清洗的模式避免了上次任务的中药残渣混入下次抓取任务的药材中，采用了基于视觉进行路径规划从而引导抓取机械手对中药进行“识别-抓取-称量-传递-释放”等工作。可批量放置于药房中，工作人员仅需定期补药、维护即可，同时为了保障抓药效率，该装置还可以进行扩展及多机联用，以解决多味大量药方的中药材抓取工作。具有操作简单、使用方便等优点。使用方便等优点。使用方便等优点。