目前市场上的取药机器人都是由机械手将药物从货架上拨落到下方的传送带上，这样可以解决大部分的药物取送，但是针对一些针剂和易碎的药物就要轻拿轻放，针对这个问题，本文主要药物抓取进行了机器人的研究与设计。

1.2项目预期

1、实现机械手可平稳的抓取物品;

2、机构运动范围小，可在小范围内进行工作; 3、机器人可以平稳前进，自由转向。

1.3项目的研究意义与应用前景

这个项目的研究应用前景很是广泛，研究的意义有以下几点： 1、减少了病人取药的等待时间，取药过程变得卫生、快速。 2、让医学的发展更加快速，推进了医药业的发展。

3、这类机器人以后不光可以平稳的抓取易碎的药物，也可以用来抓取其他 各种东西，这具有普适性。

1.4主要设计思想

此项目研究的是取药机器人，针对的工作环境是药房，工作环境很特殊，在尺寸设计和结构方面要充分予以考虑，即取药机器人在机构构型，自由度设置，

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空间运动范围及精度等方面都有一定的要求。

在整体结构设计上，可以将机器人分为三大模块进行研究：机械抓取模块（机械手部分）、机器换向定位模块（机械臂部分），机器运动行走模块（机械底盘部分）。而对于机器人的驱动方式以及相应的控制系统，并不是项目所研究的重点，默认能够适应项目要求。

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第2章 设计要求与设计数据

2.1设计要求

取药机器人的设计应该满足以下几点要求：

1、机器人可以实现空间360度自由转动及行走，使得取药过程更灵活； 2、机器人能够到达指定区域取得药物，并且保证取药过程平稳准确； 3、机器人的活动空间要适应于所给定的空间范围，不宜超出以保证可靠性；

4、积极人在整体构型上要尽量简单，易于实现控制，减少出错可能性。 项目设定机器人的工作环境如下表：

表2-1 机器人工作环境设定 项目 药柜高度 每层高度 药柜层数 层数 底层高度 过道宽度 机器人构架区域界定 机器人移动速度 数据要求 1500mm~2100mm 200mm 5~8 500mm 1000mm 1000/667/500(mm/s) 至少容纳两机器人并行通过 实现快中慢三速自由切换 500mm/500mm/1800mm 在该空间内360度自由运动 备注 含1500/1700/1900/2100四种 隔板厚度包含在上层货柜高度内 2.2设计数据

2.2.1自由度的设置

自由度是机器人设计的重要参数，每一个构件（即运动件）相对固定坐标系所具有的独立运动称为自由度。每个构件相对于固定坐标系最多有六个自由度即沿X、Y、Z三个方向的独立移动和绕X、Y、Z轴的独立的回转运动。机器人要像人一样完成各种复杂的动作是比较困难的。如人的手有手指、手掌、手腕、手臂等十九个关节组成，并具有27个自由度，这对于机器人而言在生产实践中是不可能也是没必要的。而取药机器人根据所要完成的动作，自由度的分析如下：

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底盘要实现在平面内自由转向运动，所需要自由度为三，即在平面内沿X、Y方向的移动及绕Z轴的转动。上面的抓取及换向模块要准确的取到药物至少要两个自由度（一般到达空间任意点至少要三个自由度，但这里第三个自由度可由底盘运动代替）。由于机器人的抓取药物的动作不能改变物体的位置和方位，因此它不计为自由度数。所以机器人自由度数最少有五个。

鉴于增加自由度有一定的难度，而且五个自由度基本已经达到项目要求，该取药机器人自由度设定为五个。

2.2.2高度的设置

机器人高度的设计对于机器人正常运动的完成也十分重要。如果高度过高，会让整个机器人重心过高，运动不平稳，增加了设计难度，同时造成不必要的浪费；高度过低，可能影响到产品功能，不能完成既定的动作。

从既定作用考虑取药机器人的整体伸展高度应该至少达到药柜高度，保证顺利取到药物。从成本及美观考虑，最大高度不宜超过药柜的五分之一。为研究方便，直接取药柜高度为1500mm进行研究，而对于其他尺寸，只需稍作改动就可以了。即对于机器人的高度，总体的伸展高度在1500mm到1800mm间，而对于其实际高度要根据机器人整体构型而定（在机构选型章节具体说明），因此这儿没有具体要求。

2.2.3底盘传动系统设置

机器人底盘的动力部分所发出的动力需靠传动系传递到各驱动机构完成指定动作，它的设计对保证机器人正常运动十分重要。传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证机器人在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。传动系统一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。

考虑到机器人整体运动过程复杂程度较低，传动系统的设计不宜过于复杂，

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