工业机器人在制药工业中的应用

摘 要：1961年美国UNIMATION公司制成第一台工业机器人，80年代后，水下机器人、空间机器人、服务机器人、微小型机器人得到了巨大发展。根据国际机器人联合会（IFR）的报告显示：2010年世界新安装工业机器人11.5万套，比2009年增长超过100%；2011年各类服务机器人的数量达到1200万套。随着人工成本增加，工业产业升级及未来经济增长的需要，预计2028年一半以上的工作岗位将被智能机器人替代，当前我国机器人产业也已进入高速发展期。

关键词：机器人；光电一体化；人工智能

前言

2013年，由于工资成本上涨和新兴经济提竞争加剧，曾经的体力劳动“世界工厂”中国成工业机器人最大买家。据总部设在德国的国际机器人联合会（IFR）的最新数据显示，2013年中国购买了36560台工业机器人，较2012年增长近60%。2013年日本购买了26015台机器人，排名第三的美国则购买了23679台。中国工业机器人需求激增，预计到2022年中国投入运行的工业机器人数量将超过170万台。至2012年底，全球家务用机器人将达到610万台，娱乐休闲用机器人将达到900万台。30年前，个人电脑的出现，将人类带入了信息时代，人脑得到了极大地解放。今天，随着先进制造技术的发展、微电子硬件的飞速发展、人工智能的进步，机器人时代即将到来。正如微软董事长比尔・盖茨所说：“机器人将对人类的工作、交流、学习及娱乐等产生深远的的影响，就如同过去30年间个人电脑给我们带来的一样”。

1 机器人的定义

“机器人”（Robot）――国际标准化组织（ISO）给出的定义是：“一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统”。机器人主要分为工业机器人和服务机器人两类。工业机器人（industrial robot）指：自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程。它可以是固定式或移动式。在工业自动化中使用。典型的工业机器人：如自动机械臂。服务机器人（service robot）指：除工业自动化应用外，能为人类或设备完成有用任务的机器人。典型的服务机器人：如家用机器人、医疗机器人（达芬奇系统）

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1961年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。故机器人是最高意义上的自动化。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。过去机器人主要应用在汽车制造行业、焊接、检测及仓库堆垛等作业中，未来在食品、医疗、搬运等领域，机器人作为一种标准设备将得到广泛应用。

2 机器人设备在制药工业中的应用

制药工业作为近代崛起的重要工业及关系人类健康的朝阳行业，中国现有3900多家企业。随着制造工业的发展和装备技术的进一步提高，制药机械设备向机电一体化、全自动化发展。传感器、水力学、机动性和人工智能技术的进步使机器人变得更加灵活、精密和独立，机器人在制造业的应用范围也因此扩大了。代替人工的人工智能化高、精、尖设备、无人化车间在制药工业中得到广泛应用，如葛兰素史克、辉瑞等在中国的工厂及天士力、扬子江等制药厂，大量使用自动化设备代替人工，一个车间只有1-2人控制。

2.1 全自动装盒机（如图1）

该机装盒速度：260盒/分钟，完全代替人工在输送线上自动将药品及说明书装入包装盒，对缺药品、缺说明书的包装成品自动检测并剔除，不仅节约人工5-8人/台，提高生产效率，还能避免人工出错缺药品或缺说明书的药品流入市场。

2.2 粉针生产线自动包装机（如图2）

该机是生产粉针、冻干药品的一种大规模生产用自动装盒机，自动一次性装入50支抗生素瓶，自动投入说明书，速度达到：40盒/分钟，大幅节省人力和提高包装效率。

3 TIVS-A40型水针、冻干剂智能灯检机（如图3）

该机是水针、粉针生产最后自动检测有无异物及包装缺陷的智能设备，速度达到：800瓶/分钟。该机安装大量伺服器、伺服电机，通过软件设计，自动旋转摄像，与设计的标准要求比较，检测外观、液位及有无杂质、异物，能完全代替人工检测，效率大幅提高，避免了人工误差（人工长时间会产生疲劳），可24小时连续生产，节约人工10人/台以上。该机已大量使用于各针剂、冻干剂制药企业。

4 7500型软袋大输液自动生产线（如图4）

该机是软袋输液生产从包装膜自动成形、自动灌装加阀盖、自动焊接成成品的一条全自动流水生产线，满足药品GMP生产要求，速度达到：7500袋/小时。该机大量采用伺服器、伺服电机及机械手自动转运，PLC自动控制，自动卷膜成形、自动输送、自动定位灌装、自动加阀盖、自动焊接，是目前光电一体化的大型制药高精尖自动设备。

还有自动制丸机、提取浓缩生产线、各种大型药品检验设备，无不大量通过自动化软件、机械手、伺服电机控制、自动转运、自动控制来完成各种高精度、高质量或危险的生产工艺及检验要求。其设计原理、操作过程、精度要求已超过一般的机器人。

另一方面，大型制药企业在打包、仓储运输、仓库管理等方面已大量利用工业机器人（机器臂）代替人工，来完成繁重的简单的搬运、包装工作，如图5。

5 结束语

综上所述，随着制造技术、光电技术、电脑技术的进一步发展，大量先进的自动化设备、工业机器人必将大量应用于制药工业的生产中。可以预见，随着机器人的大力发展，今后制药车间将做到真正无人化操作（完全用机器人代替操作，全自动化联线生产、自动控制），并更能保证药品质量。机器人必将在制药工业中得到更广泛的应用和发展。