基于桁架机器人的自动化中药煎煮方法与流程

本发明涉及自动化中药煎煮领域，尤其涉及一种基于桁架机器人的自动化中药煎煮方法。

背景技术：

目前，在中药自动化制药过程中，为了能制出不同种类的药液，需要在不同的煎煮锅内加入不同的药材，再利用工人将煎煮锅搬运并放在发热炉上进行加热；当需要批量生产时，则需要在厂房内设置大量的发热炉，大量的发热炉同时对不同的煎煮锅进行中药煎煮，可大幅度提高生产效率，但是当发热炉数量较多时，工人则需将大量的煎煮锅搬运到对应的发热炉上加热，会增加工人的劳动力，同时煎煮锅在加热后锅身温度较高，工人搬运容易烫伤；再有，工人面对大量的煎煮锅，无法准确的控制每个煎煮锅的加热时间，容易导致加热时间过长，造成药材损耗。而在现有的制药生产线中，会存在使用运输小车对煎煮锅进行搬运，虽然可降低工人的劳动力，避免工人烫伤，但是运输小车需要在规定的运输轨迹或运输空间内进行运输，增加了厂房的占地面积，运输小车沿规定的轨迹进行运输，运输时间较慢，且将煎煮锅从运输小车上转移到发热炉上又需要工人或其他设备进行协助，自动化程度不高，导致生产效率无法提高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用桁架机器人将煎煮锅分配并运输到对应的发热炉中进行加热，提高自动化程度的中药自动化煎煮方法。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

基于桁架机器人的自动化中药煎煮方法，包括：

步骤s1：实时接收每个发热炉的状态信息，调取出处于空闲状态的发热炉的位置坐标；

步骤s2：接收由扫描设备传送的煎煮工艺信息，根据煎煮工艺信息和发热炉状态信息生成分配指令，将其分配指令下达至与发热炉相连接的控制器及桁架机器人；

步骤s3：控制器接收分配指令后控制指定的一个或一个以上的发热炉启动，并根据分配指令控制对应发热炉的工作状态；同时桁架机器人接收分配指令后根据分配到的发热炉的位置坐标来控制桁架机器人的运动状态，将煎煮锅运输到该发热炉上进行加热，实现对煎煮锅的夹放及在移动范围内的运输动作。

进一步地，每个发热炉均标记有唯一的坐标位置及其唯一编号，其唯一编号及坐标位置相互绑定。

进一步地，所述发热炉的工作状态包括发热炉的开关状态、发热炉的加热功率和发热炉的加热时间。

进一步地，所述煎煮工艺信息是通过扫描设备扫描煎煮锅上的识别码所生成，煎煮工艺信息包括煎煮药单、煎煮类型、所需煎煮锅数量、所需加热的煎煮锅识别信息、每个煎煮锅的所需加热时间、每个煎煮锅的所需加热温度。

进一步地，所述煎煮类型包括常规煎煮模式、先煎后下模式、二煎模式。

进一步地，所述桁架机器人的运动状态包括桁架机器人的抓取臂的到达位置坐标、桁架机器人的抓取臂的升降高度、桁架机器人的抓取臂的抓取时刻、桁架机器人的抓取臂的抓取力度。

进一步地，所述桁架机器人的移动范围为内设置有发热炉分布区域、加热区缓存区和加热区出口区；桁架机器人将加热区缓存区的煎煮锅夹紧并根据分配指令将其转移到发热炉分布区域中的对应发热炉上进行加热；煎煮锅完成加热后桁架机器人抓取煎煮锅转移到加热区出口区中进行下一步加工操作。

进一步地，所述桁架机器人的移动范围还设置有倾倒装置，中控系统判断煎煮类型是否属于先煎后下模式，若是，桁架机器人按照顺序将煎煮锅转移到发热炉分布区域中的空闲发热炉进行加热，其后抓取加热完的煎煮锅转移到倾倒装置中与同一药方中其他煎煮锅内的药材、药液进行混合，完成先煎后下的相关操作。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

利用桁架机器人搬运煎煮锅，同时根据不同的煎煮工艺方案和分配指令将煎煮锅搬运到合适的位置进行加热，缩短搬运时间，降低搬运能耗，从而提高煎煮锅的搬运效率。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明的加热区的结构示意图；

图3为本发明的具有倾倒装置的加热区结构示意图。

图中：1、桁架机器人；2、发热炉；3、倾倒装置。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

基于桁架机器人的自动化中药煎煮方法，如图1～3所示，包括：

步骤s1：实时接收每个发热炉2的状态信息，调取出处于空闲状态的发热炉2的位置坐标；

每个发热炉2都通过rs485接口与控制器电性连接，多个发热炉2呈矩阵式分布，每个发热炉2均标记有唯一信息，其中唯一信息包括发热炉2的唯一编码及与唯一编码相互绑定的位置坐标；其中位置坐标可用于对每个发热炉2进行定位，让桁架机器人1可准确地将煎煮锅转移到该发热炉2所属的坐标上进行加热，提高运输的准确性。所述唯一编号可根据发热炉2距离初始位置的距离开始编号，例如最靠近初始位置的发热炉2编号为1，距离初始位置最远的发热炉2编号为n，依次类推，其中n大于1。由于自动化加热煎煮过程中桁架机器人1必须从煎煮区的入口处抓取煎煮锅开始煎煮工序，也必须将加热后的煎煮锅转移到煎煮区的出口处结束煎煮工序，在需要进行先煎后下的煎煮工艺时，则必须将煎煮锅转移到倾倒装置3中进行同一药方多个煎煮锅内的药液混合，因此初始位置可设置在桁架机器人1必经的煎煮区的入口位置、煎煮区的出口位置或倾倒装置3，最先分配初始位置附近的发热炉2启动，可缩短煎煮锅的运输路径，从而减低运输能耗。

而与发热炉2电性连接的控制器可实时反馈每个发热炉2的状态信息，获知每个发热炉2是否处于空闲状态，并将处于空闲状态的发热炉2的编号调取出来，再根据处于空闲状态的发热炉2的编号获知对应的位置坐标，该位置坐标可供桁架机器人1定位，提高桁架机器人1的定位准确度。

步骤s2：接收由扫描设备传送的煎煮工艺信息，根据煎煮工艺信息和发热炉2状态信息生成分配指令，将其分配指令下达至与发热炉2相连接的控制器及桁架机器人1；

在煎煮锅的外表面上设置有识别码，在将药材投入煎煮锅内时，通过扫描将煎煮锅的识别码与对应药材的药单进行绑定，在煎煮过程中通过扫描煎煮锅的识别码即可获知药单中的煎煮工艺信息。其中煎煮工艺信息包括煎煮药单、煎煮类型、所需煎煮锅数量、所需加热的煎煮锅识别信息、每个煎煮锅的所需加热时间、每个煎煮锅的所需加热温度。其中煎煮类型包括常规煎煮模式、大药量煎煮模式、二煎模式和先煎后下模式等，当煎煮类型为常规煎煮模式时，所需煎煮锅数量对应设置为一个；当煎煮类型为大药量煎煮模式时，所需煎煮锅数量设置为两个；而当煎煮类型为先煎后下模式时，所需煎煮锅数量设置为三个，此外，还可根据实际煎煮要求设置对煎煮锅的数量进行调整。

由于发热炉2的数量较多，发热炉2的分布范围较大，为了能缩短桁架机器人1的搬运时间，降低桁架机器人1的运输能耗，对分配指令进行调整，从而使得桁架机器人1能在较短的时间内完成煎煮锅的搬运动作；而分配指令会结合煎煮工艺信息、每个发热炉2的空闲状态、发热炉2的位置关系所生成，通过获取煎煮工艺信息后得知本次煎煮所需的煎煮锅数量后，根据煎煮锅的数量结合每个发热炉2的空闲状态及处于空闲状态的发热炉2与初始位置之间的距离关系来确定在众多发热炉2中具体由哪个发热炉2来执行这次的加热工作。

分配指令的具体生成方法如下：

当煎煮类型为常规煎煮模式时，所需煎煮锅数量为一个，中控系统调取处于空闲状态发热炉2的唯一信息，获知每个处于空闲状态中的发热炉2的唯一编号，根据发热炉2的唯一编号判断出处于空闲状态的众多发热炉2中最接近初始位置的发热炉2位置，并对其最接近初始位置的发热炉2进行标记，中控系统则向发热炉2和桁架机器人1下达关于该标记位置坐标的分配指令，此时桁架机器人1接收分配指令后将煎煮锅运输到该标记位置坐标的发热炉2上，该发热炉2接收到分配指令启动，根据煎煮工艺信息对煎煮锅进行加热。该分配指令控制距离初始位置最近的单个发热炉2启动，并控制桁架机器人1将煎煮锅运输到距离初始位置最近的发热炉2上，可降低转移煎煮锅所需的运输能耗，同时缩短煎煮锅的搬运时间，提高发热炉2的智能控制程度，从而提高生产效率。

当煎煮类型为二煎模式时，其分配指令与常规煎煮模式下的分配指令相同，不同点在于将煎煮锅分配临近的发热炉2后，控制该发热炉2启动对该煎煮锅进行正常煎煮，煎煮完成后将其药液倒出，往煎煮后的药渣中再加入热水，然后再将煎煮锅转移到临近的发热炉2上进行煎煮，煎煮后再将药液混合在一起。

当煎煮类型为大药量煎煮模式时，所需药量比较大，一个锅装不下，平均分成两个锅分别煎煮再混合，因此所需煎煮锅数量为两个时，中控系统调取处于空闲状态发热炉2的唯一信息，获知每个处于空闲状态中的发热炉2的唯一编号，根据唯一编号获取最靠近初始位置的任意一组相邻的空闲发热炉2的位置坐标，并将两个发热炉2的坐标相减从而获得对应的向量坐标，若向量坐标的横坐标和纵坐标均小于设置值，则判定该两个相邻的空闲发热炉2为相隔距离最小、最临近的两个发热炉2，该两个发热炉2则被标记，中控系统则向发热炉2和桁架机器人1下达关于该两个标记位置坐标的分配指令，控制桁架机器人1依次将两个煎煮锅转移到对应的发热炉2上，并控制该两个发热炉2启动进行同步加热；若需要将两个煎煮锅的药液进行混合时，控制桁架机器人1将两个煎煮锅依次转移到倾倒装置3中进行混合；将两个煎煮锅的加热位置限制在临近的地方，可便于操作人员同时对两个煎煮锅进行监控，同时也降低转移两个煎煮锅所需的运输能耗，缩短两个煎煮锅的搬运时间，提高生产效率。当所需煎煮锅数量为三个时，例如在先煎后下模式下进行制药过程中，需要使用到三个不同的煎煮锅分别装不同的药材；而在这种模式下的分配指令则是在上一种模式下进一步生成。中控系统先判定两个最靠近初始位置的且相隔距离最小的发热炉2，并对该两个发热炉2的位置进行标记；再选定其中任意一个被标记的发热炉2，找到与其相邻的另一个相隔距离最小的发热炉2位置，并对其进行标记；则中控系统则向发热炉2和桁架机器人1下达关于被标记的三个发热炉2的分配指令，控制桁架机器人1将三个发热炉2来回在发热炉2和倾倒装置3之间运输，同时控制该三个发热炉2启动执行加热动作。该分配指令让三个发热炉2位置是最接近初始位置且相互临近的，让三个煎煮锅在加热、混合阶段均能临近处理，降低三个煎煮锅所需的运输能耗，缩短煎煮锅的转移时间，从而提高生产效率。

当煎煮锅所需数量为三个以上时，则以上述分配指令对多个发热炉2进行循环标记直至标记的发热炉2数量与所需煎煮锅数量相同，标记才结束，进而完成分配操作。

步骤s3：控制器接收分配指令后控制指定的一个或一个以上的发热炉2启动，并根据分配指令控制对应发热炉2的工作状态；同时桁架机器人1接收分配指令后根据分配到的发热炉2的位置坐标来控制桁架机器人1的运动状态，将煎煮锅运输到该发热炉2上进行加热，实现对煎煮锅的夹放及在移动范围内的运输动作。

当桁架机器人1和与发热炉2电性连接的控制器接收到对应的分配指令后，桁架机器人1首先从煎煮区的入口夹取煎煮锅，将煎煮锅抬升一定的高度，再根据分配到的发热炉2的位置坐标将煎煮锅分配到该位置坐标上，将煎煮锅对准发热炉2并将其下降到发热炉2上进行加热，发热炉2边缘上设置有传感器，当传感器检测到煎煮锅到位后，再控制该发热炉2启动对煎煮锅进行加热。当需要对煎煮锅内的药物进行混合，桁架机器人1在接收到分配指令后将煎煮锅从发热炉2上提起并运输到倾倒装置3中进行混合，混合完成后再将煎煮锅运输到煎煮区的相应发热炉2完成加热工艺。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。