Automatisierter Assistent

Ein automatisiertes System, das Medikamente in Apotheken und Krankenhäusern einsortieren und ausgeben kann, hat das niederländische Unternehmen Autopharma entwickelt. In diesem System ist ein Apothekenroboter mit dem Namen ServiMed aktiv, und in seiner Zentrale hat die Motion-Control-Steuerung NYCe 4000 das Kommando. Für dieses System der Bosch Rexroth AG, Lohr am Main, entschieden sich die Niederländer, da es schnell, flexibel und exakt die Arbeiten erledigt. Hinzu kommt, dass sich sowohl die Steuerungssoftware NYCe 4000 als auch die ServiMed-Applikationssoftware und die Softwareschnittstelle zum externen, logistischen Informationssystem des Apothekers (AIS) auf einem PC gut integrieren lassen.

Automatisierte Apotheken-Assistenzsysteme wie ServiMed werden bereits von mehreren Herstellern angeboten. Die zur Leeuwardener Wilee Techniek BV gehörende Autopharma produziert jedoch den einzigen komplett automatisierten Apothekenhelfer – im Unterschied zu halbautomatischen Systemen, bei denen die Mitarbeiter nach wie vor manuell eingreifen müssen – und gegebenenfalls Fehler machen.

Obwohl das Einsortieren und Ausgeben von Medikamenten ein fehlerbehafteter und arbeitsintensiver Prozess ist, wird er in der Mehrzahl der Apotheken und Krankenhäuser in der Regel von Hand erledigt. Apothekenroboter wie ServiMed sollen in Zukunft nicht nur die Ausgabe falscher Medikamente an die Patienten verhindern, sondern die Arbeit an Schränken sowie Lagerregalen vereinfachen und beschleunigen. Darüber hinaus belegen sie weniger Lagerfläche. „Im Prinzip ist der Apothekenroboter ein großer, automatisierter Arzneimittelschrank, mit dem Apotheker ihre tägliche Arbeit effizienter gestalten können“, erläutert Ad Scheepers, Sales Manager bei Rexroth in Eindhoven.

Basis für die Steuerung hinter der Robotertätigkeit ist die Applikationssoftware samt Datenbank. Allerdings arbeitet das Apothekeninformationsystem (AIS), in dem alle Informationen zu den Medikamenten hinterlegt sind, im Gegensatz zum Roboter nicht in Echtzeit. Eine optimale Zusammenarbeit zwischen beiden ist daher nur mit einer Anlagensteuerung auf PC-Basis zu realisieren, zum Beispiel mit der in Echtzeit arbeitenden Motion Control-Steuerung NYCe 4000.

Dafür werden die Funktionen aufgeteilt: Ein Teil der NYCe-Software befindet sich auf dem PC, auf dem das AIS installiert ist, der andere Teil läuft direkt auf der Bewegungssteuerung. Dass sich die Motion-Control-Software mit der Programmiersprache C schnell und einfach programmieren lässt, reduziert den Aufwand für das Erstellen neuer Steuerprogramme. Darüber hinaus ist diese Steuerung zu den diversen Motortypen im Roboter kompatibel, zum Beispiel zu Schrittmotoren und bürstenlosen Servomotoren. Über den Eingang/Ausgang (E/A) wird auch die einzige pneumatisch betriebene Komponente des Roboterarms kontrolliert, der Saugmund, der die Medikamentenpackungen durch Unterdruck aufnimmt.

Der automatisierte Apothekenassistent ist modular aufgebaut. Sein Greifer kann maximal drei Schränke bedienen. In Apotheken mit mehr Schränken lassen sich weitere Systeme leicht hinzufügen.

Pro Modul sind im Durchschnitt vier Achsen zu steuern. Sie ermöglichen es, dass der Roboter nach rechts und links, nach vorn und hinten sowie nach oben und unten fahren kann. Eine weitere Achse sorgt für rotierende Bewegungen. Zudem besitzt jedes Modul eine Bewegungssteuerung, die über eine digitale Schnittstelle mit dem übergeordneten Steuersystem kommuniziert. Die Informationen von zwei im System integrierten Kameras werden über Firewire übertragen.

Eine der Bewegungssteuerungen in den Modulen wird als Master für die Achsengruppen bestimmt. Diese separate Bewegungssteuerung für jedes Modul sorgt dafür, dass sich Module auch direkt miteinander verbinden lassen.

Die Struktur des Systems wird automatisch erkannt, so dass man hier von einer Plug&Play-Funktion sprechen kann. Das beschleunigt die Installation der Gesamtanlage. Auch kann das übrige System einfach weiterarbeiten, falls in einem Modul ein Fehler auftreten sollte. Die Motoren in einem Modul werden stets unabhängig voneinander von der Steuerung dieses Moduls kontrolliert.

Damit ein Lagersystem wirklich frei arbeiten und dabei Platz sparen kann, kommt es um präzise Antriebe nicht herum. Mit der gewählten Steuerung ließ sich für die Medikamentenpackungen die Positioniergenauigkeit von 2,5 cm auf 1 mm verbessern. Bei Bedarf könnte die Motion Control-Steuerung sogar mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern oder sogar noch kleineren Einheiten arbeiten – was dem Anwender eine erhebliche Leistungssteigerung böte.

Dank dieser Genauigkeit ist es ServiMed möglich, Medikamente sehr schnell ins Regal einzusortieren und angeforderte Arzneien innerhalb von 10 s an der Ladentheke zur Verfügung zu stellen. Die Anlage arbeitet ereignisgesteuert: Fordert der Apotheker über das AIS ein Medikament an, übersetzt das System diese Anforderung in eine Position und die entsprechenden mechanischen Aktionen. Um einen nahtlosen Bewegungsfluss zu ermöglichen, kommunizieren die Bewegungssteuerungen der Module untereinander, nachdem sie ihre Anweisungen erhalten haben.

Da die Motion-Control-Steuerung NYCe 4000, die vorwiegend in der Halbleiterindustrie und in der Medizintechnik eingesetzt wird, stets umfassende Informationen über den Status der Antriebe sammelt, lassen sich frühzeitig potenzielle Fehler erkennen, Maßnahmen einleiten und ein Ausfall des Systems vermeiden. Da sich AutoPharma für diese eingebettete Steuerung mit Diagnosefunktionen entschieden hat, ist der Apothekenroboter praktisch wartungsfrei und benötigt keine Anpassungsarbeiten.

Ad Scheepers Leiter Branchenmanagement Semiconductor & Solar, Bosch-RexrothGeschäftsbereich Elektrische Antriebe und Steuerungen

Weitere Informationen www.boschrexroth.de

ServiMed ist ein vollautomatisches System. Pro Apothekenschrank können etwa 4500 Arzneimittelpackungen aufbewahrt werden. Sicherheit genießt in einem solchen System oberste Priorität. Die Lagerung erfolgt nach dem freien Lagerprinzip. Bei dieser „chaotischen“ Zuordnung werden die Medikamente einfach an einem freien Lagerplatz gelagert. Fehler müssen jedoch ausgeschlossen sein. Daher kommt es auf die exakte Platzierung im Lagerregal an, damit der Manipulator kein falsches Medikament liefert.

Beim Laden identifiziert das System über ein Kamerabild jede Medikamentenpackung anhand von mindestens zwei Eigenschaften, zum Beispiel anhand des Strichcodes, der Abmessungen der Verpackung oder des Platzes des Strichcodes. Außerdem registriert es das Haltbarkeitsdatum. Der Roboter druckt für ein ausgegebenes Arzneimittel stets ein Etikett aus und klebt es auf die Packung. Bei der Ausgabe prüft eine Kamera dieses Etikett noch einmal. Den geltenden gesetzlichen Bestimmungen zufolge muss die Packung vor Aushändigung an den Kunden zudem noch von einem Menschen kontrolliert werden.