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配药机器人运动控制系统的研究与设计

胡佳林  
【摘要】:目前输液药物的配制一般是由医护人员在注射室或配药房内采用人工抽取的方法完成的,而参与配制化疗药物等有毒药物的医护人员,则会大量接触这类药物,面临着身体健康严重损伤甚至致癌的风险。因此,研制一套安全、高效,可完全取代人工操作的自动化医用有毒药物配制设备是非常必要的。配药机器人一方面能改善药物配制的质量,另一方面又降低了对医护人员的要求,它能有效地保护了配药人员的身体健康,使原来耗时繁重且危险的有毒药物配制工作能安全快速地完成。 配药机器人系统由机械系统和控制系统两部分组成,而控制系统则是整个配药机器人系统的核心,它决定了配药机器人的所有配药动作和功能。本文对国内外配药机器人的应用、研究现状及技术特点进行了深入地分析,在此基础上,完成了整体方案设计。本文对配药机器人的系统进行了分析,对配药动作进行了分解,研究了相关的运动控制方式、伺服电机的PID控制策略和运动控制算法,完成了配药机器人运动控制系统的设计。系统采用DSP处理芯片TMS320F2812和运动控制芯片MCX314As,针对主要的电路结构进行了详细设计和分析,其中包括时钟电路、电源电路、扩展存储器电路、A/D电路、D/A电路、通用I/O接口电路、PCI通讯接口电路和JTAG接口电路,设计了主控程序和位置型PID控制算法,开发了运动控制库函数,实现了直线加减速、直线插补、圆弧插补等运动控制算法的软件设计,设计了通讯程序。 本文通过分析和设计配药机器人功能模块函数,配药机器人已经在实验室中试运行,能实现上注射器、开启安瓿瓶、配制安瓿瓶、开启西林瓶、配制西林瓶和下注射器等功能,但是也发现了一些不足之处,本文依据传感技术的进步和机器视觉的发展趋势,提出了几个方面的改进方向,未来配药机器人必将更加安全高效更加智能化,将配药人员彻底地从危险繁重的配药工作中解放出来。


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