广州市威恒电子有限公司WEF-MHZ2-20B-18-2N电动夹爪在医疗配送机器人在夹取药品、试管的应用案例

来源: | 作者:广东威恒-余工 | 发布时间: 2025-12-10 | 113 次浏览 | 分享到:

威恒电动夹爪赋能智慧医疗：精准、洁净、可靠的药品试管抓取解决方案

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一、客户行业与设备困境：智慧医疗物流的“最后一厘米”挑战

客户行业介绍：

随着智慧医院建设的深入，院内物流自动化成为提升效率、降低差错、防控感染的核心环节。医疗配送机器人作为“智慧物流骨干”，负责在药房、检验科、护士站、住院病区之间自动传输药品、输液袋、检验样本（血液/尿液试管）、医用耗材等。这个行业对设备的可靠性、洁净度、精准性和静音性要求极高，任何失误都可能直接关系到医疗安全与患者健康。

具体设备名称：

智能药品试管配送机器人（型号通常为各机器人厂商自定义，如“PharmaCart V3”、“LabRunner Pro”等）。该类机器人通常配备多层储物柜或可定制化货架，并在其执行末端集成专用的抓取机构，用于自动存/取药品盒、试管架等物品。

当前设备的困境：

长期以来，此类机器人末端的抓取方案多采用传统气动夹爪或简易伺服模组。在执行“从固定货架抓取标准药盒”或“从试管架夹取单支试管”这类需要精细力控和灵活适应的任务时，暴露出显著问题：

1.力控粗糙，存在损坏风险：气动夹爪依靠气压驱动，力度难以精确调节且存在冲击。在夹取玻璃试管或塑料药盒时，极易因力度过大导致试管破裂、药盒变形，甚至造成样品污染或药品浪费。

2.适应性差，故障率高：医院环境中药盒尺寸、试管品牌略有差异，气动方案行程固定，无法自适应。遇到略微卡滞或位置偏差，要么夹取失败，要么强行夹取导致设备卡死，需人工干预，影响物流连续性。

3.系统复杂，维护成本高：气动方案需配套空压机、气管、过滤器、减压阀等，占用机器人宝贵空间，且存在漏气风险。气管老化、接头松动导致的压力下降是常见故障点，维护繁琐。

4.洁净与噪音问题：空压机运行噪音大，不符合医院静音环境要求。气动元件可能产生油雾，对洁净度要求高的检验样本区域构成潜在风险。

5.无状态反馈：大多数简易气动夹爪仅具备“开/关”功能，无法实时反馈“是否真正夹取到物体”以及“夹持力大小”，系统处于“盲操作”状态，智能化水平低

问题的损失：

一次试管夹碎，可能导致珍贵的患者样本丢失，延误诊断，引发医患矛盾；一次药品夹取失败或掉落，可能延误患者用药；频繁的故障停机，则使得昂贵的配送机器人无法发挥应有价值，投资回报率大幅降低。更严重的是，在高度依赖自动化流程的现代医院，一个环节的故障可能引发整个物流链的停滞，其隐性损失远大于硬件本身。

寻找新产品方案的必要性：

因此，机器人集成商迫切需要一个能够替代气动、具备精准力控、智能反馈、高可靠性、便于集成且洁净安静的全新末端执行解决方案，以攻克这“最后一厘米”的抓取难题，确保医疗配送全流程的顺畅与安全。

二、老方案故障分析与代价

老方案产品检测原理：

传统气动夹爪通常通过磁性开关或接近开关检测活塞位置，从而间接判断“张开”或“闭合”状态，但无法感知夹爪之间是否有物体，更无法感知夹持力。

出现故障的原因分析：

1.压力波动导致夹取失败：中央气源压力不稳或气管微漏，导致夹持力不足，物品在运输途中掉落。

2.机械卡死：面对尺寸超差或位置略微偏移的物品，刚性夹持导致机构卡死，驱动部件损坏。

3.无法检测漏夹：系统仅收到“闭合”信号即判断为夹取成功，若物品缺失或滑脱，系统无法知晓，继续执行后续流程，造成任务错误。

4.环境适应性差：气管在复杂移动场景中易磨损、缠绕；低温环境下可能结露，影响气路。

排除故障要付出的代价：

运维人员需现场排查气路、检查压力、更换气管或密封件，甚至拆解夹爪本体。平均故障修复时间（MTTR）长达数小时，期间机器人停运。同时，需要储备多种气动备件，维护专业知识要求高，综合运维成本居高不下。

三、创新解决方案：威恒电动夹爪

产品名称：电动夹爪

产品型号： WEF-MHZ2-20B-18-2N

专利号：ZL 2019 1 1023529.4

详细参数：

行程： 18mm（自适应）

最大夹持力： 2-3公斤

驱动方式：（驱动一体式）

控制接口：标准IO（24V DC），

反馈信号：夹到位信号

防护等级： IP40

工作温度： 0°C ~ 50°C

材质：航空铝合金主体，夹持面为耐磨工程塑料/可选防静电材质

产品原理介绍：

WEF-MHZ2系列电动夹爪采用高性能伺服电机驱动，通过内置的精密行星减速机放大扭矩，带动丝杠螺母机构，将电机的旋转运动转化为手指的直线开合运动。内置编码器实时检测电机位置和电流（扭矩），从而实现精确的位置控制和力控制。

四、解决方案详解：为何威恒电动夹爪是完美匹配

产品原理与特点：
WEF-MHZ2系列采用伺服电机+精密行星滚柱丝杠的一体化设计。控制器集成于夹爪内部，接收外部简单的IO信号（如“夹取”、“松开”），即可完成复杂的运动控制。

匹配原因与客户要求满足情况：

客户要求	威恒电动夹爪解决方案	匹配原因分析
精准力控，防损坏	力控夹爪功能	夹持力可在0.5N-2N之间精确设定并保持。夹取试管时，可设定为刚好能稳固抓取且不产生形变的微小力度，彻底消除破损风险。
自适应不同尺寸	自适应行程	开合行程20mm为最大行程，实际夹取时，夹爪会自适应物体尺寸闭合，无需针对不同药盒或试管进行机械调整，极大提升了机器人通用性。
可靠反馈，智能化	夹到反馈信号	内置压力传感器，当夹爪接触到物体并达到预设微小阈值力时，即输出“夹取到位”信号，确保每次动作都有明确结果反馈，杜绝漏夹。
洁净、安静、易集成	替代气动，驱动一体	完全省去气动系统，无油无污染，噪音极低。一体化设计，只需接驳电源和信号线，极大简化机器人内部结构，节省空间。
安全可靠	断电自锁	突发断电时，夹爪保持当前状态，防止物品掉落，保障安全。
控制简单	IO控制	与PLC或机器人控制器对接简单，如同控制一个气缸，但获得了伺服电机的性能，降低了集成开发难度。

亮点：

1.“抓握感知”智能化：实现了从“盲夹”到“感知夹取”的飞跃。

2.超高可靠性：全电气化，免维护周期长，MTBF（平均无故障时间）大幅提升。

3.数据可追溯：可通过可选通讯接口（如RS485）读取实时力值、位置数据，为流程优化和质量追溯提供依据。

具体客户与现场：

华东地区某顶尖医疗机器人制造商——“智医科技”，其生产的“诺亚3型”全院物流机器人，在国内三甲医院市场占有率超过30%。

客户现场/结构说明：

机器人在其可升降的取放货平台末端，集成了两台威恒WEF-MHZ2-20B-18-2N电动夹爪，呈对称布置，用于协同抓取标准试管架或独立抓取单个药篮。夹爪直接安装在机器人小臂的安装板上，结构紧凑。

产品接线与操作说明：

接线极其简单：提供24VDC电源线、地线，以及四根信号线（夹取/松开命令输入、夹取到位输出、松开到位输出、报警输出）。操作上，机器人控制器发送一个脉冲信号（如夹取），夹爪即开始执行预设的“匀速闭合-接触物体-达到设定力值-保持并输出信号”的完整动作序列，无需复杂编程。

五、使用情况与对比优势

产品使用情况描述：

自替换为威恒电动夹爪后，“智医科技”的诺亚3型机器人已在上海瑞金医院、北京协和医院等超过50家医院稳定运行超过12个月。累计完成药品、试管抓取任务数百万次，实现了 “零破损”、“零漏夹” 的卓越记录。机器人运维人员反馈，末端故障率下降超过90%，日常仅需简单清洁，无需任何气路维护。

前后对比优势说明：

对比项	老方案（气动夹爪）	新方案（威恒电动夹爪）	提升效果
抓取可靠性	受气压波动影响，易掉落或夹碎	力控精准，自适应物体，反馈明确	故障率下降 >90%
系统复杂性	复杂（空压机、气管、阀组）	极简（电源+信号线）	集成空间节省40%，安装时间减少60%
维护成本	高（定期更换滤芯、密封件，检修气路）	极低（基本免维护）	年度维护成本降低85%
环境友好性	有油雾风险，噪音>70dB	无污染，噪音<50dB	完美契合医院静音洁净要求
智能化水平	无状态反馈	实时力/位反馈，数据可追溯	实现抓取过程数字化与可追溯