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一种新型中药智能配药系统研究和实现.pdf84页
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一种新型中药智能配药系统的研究与实现
计算机应用技术专业
研究生 陈琳
指导教师 李志蜀
我国中医药文化源远流长，中药以其全天然、副作用小等优点深受大家的
喜欢和重视。传统的中药房呈现在人们的面前的是一幅非常陈旧的画面:占据
大半个药房的庞大药柜、古朴的微型杆秤、药剂师忙碌的身影..…，
这种沿用了上前年的传统的配药方式在当今高效率的社会总越来越突出的
显示出了它的不足:存药、抓药容易出错。秤称的方式剂量不准确、费时费力，
放在抽屉里的中药很容易虫蛀、霉变而失去药性..…同时病人取药回家后，还
需要长时间的开水煎熬。这些缺点使得传统的中药逐渐为服用方便快捷的西药
许多人也许在想:要是能将中药的诸多优点和西药的取药、服用快捷方便
结合起来就好了。这便是我们设计这台中药智能配药系统的初衷。配合国家正
在大力发展和推广的中药配方颗粒以及市场对中药房现代化的需要，我们设计
了这套集管理、控制于一体的现代化的中药智能配方系统。它集中药颗粒的储
藏和配制发送于一体，操作简便、下药量精确、配药流程时间短，患者回家只
需开水冲服即可。
木文的主要工作集中在:
1.在考察了当前市场前景、现有的研究状况的情况下，设计了一套中药智能配
方系统的解决方案。方案分为软件和硬件两个方面。软件方面主要实现了对
整个机器的控制界面和后台数据库。硬件方面主要实现了PLC对取药行走
装置的控制。
2.设计了PLC对行走取药各电机和机械手的控制程序。
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3秒自动关闭窗口随着工业的不断发展和科技的不断进步，工业机器人得到了越来越广泛的应用。对工业机器人的研究，有助于提高工作效率和改善操作性能。而机器人运动学、动力学和控制理论则是工业机器人研究的重要基础。本文以实验室自行研发的五自由度机械臂为研究对象，对其运动学、动力学和控制方面进行建模、仿真和分析。首先，建立了机械臂的ADAMS虚拟样机。采用Pro/E软件建立机械臂零件三维模型，装配并进行静态和动态干涉检查。在确保机械臂的零部件无干涉后，将其装配体文件保存为Parasolid格式文件并导入ADAMS。在ADAMS/View模块中，设置工作环境，修改实体模型，创建运动约束，建立了机械臂虚拟样机。其次，对机械臂进行了运动学建模、仿真和分析。运用D-H参数法建立了机械臂的运动学模型，推导出正运动学方程，采用代数方法求出其逆运动学解。基于MATLAB的Robotics Toolbox,编程实现了机械臂的数学模型，并实现了正、逆运动学的数值计算和可视化仿真。基于机械臂的ADAMS虚拟样机，进行了运动学仿真，仿真结果定性地验证了正、逆运动学分析结论。再次，对机械臂进行了动力学建模、仿真和分析。基于牛顿-欧拉迭代动力学算法，对机械臂进行了逆向动力学分析与建模，得到逆向动力学方程的一般形式。基于MATLAB中的Robotics Toolbox，实现了机械臂正、逆动力学仿真。基于机械臂的ADAMS虚拟样机，进行了逆向动力学仿真，两者结果相互印证。最后，对机械臂进行了控制的建模、仿真和分析。一方面，建立了单关节模型，并基于控制律分解方法建立了机械臂的运动控制模型，实现了MATLAB和ADAMS的联合仿真，结果显示了该系统良好的阶跃响应、轨迹跟踪性能。另一方面，基于计算力矩法，建立了机械臂的动态控制模型，采用MATLAB中的Robotics Toolbox搭建了仿真系统，结果显示了该系统具有精确的轨迹跟踪能力。
Application of industrial robot is more and more extensive with the continuousdevelopment of industry and the progress of science and technology. Research on theIndustrial robot can improve its work efficiency and operation performance. Robotkinematics, dynamics and control theory are the important foundation in the field of industrialrobot.This paper studies the5-DOF robot manipulator designed in our laboratory. The mainjobs are Modeling, simulation and analysis on kinematics, dynamics and control of themanipulator.Firstly, the virtual prototype of the robot manipulator in ADAMS is created after a3Drobot manipulator established in Pro/E software. The assembly file in the form of Parasolid inPro/E is imported into ADAMS, after there is no interference with the components ofmanipulator both in static and dynamic.Secondly, the paper addresses kinematic modeling, simulation and analysis of the robotmanipulator. The kinematic model of the robot manipulator was established by using D-Hparameters, the kinematic equations derived, and the inverse kinematic solution calculated byusing algebraic methods. And the robot manipulator model was set up by using the RoboticsToolbox for MATLAB, the forward and inverse kinematics calculated, and simulated visually.The kinematics of the robot manipulator is also simulated with the ADAMS virtual prototype.Thirdly, the paper addresses dynamic modeling, simulation and analysis of the robotmanipulator. The inverse dynamic model of the manipulator was set up based on the Newton-Euler iterative dynamics algorithms, and the general form of the inverse dynamics equationswas gotten. And the forward and inverse dynamic simulation was done by using the RoboticsToolbox for MATLAB. The inverse dynamics of the robot manipulator is also simulated withby the ADAMS virtual prototype.Finally, the paper addresses control modeling, simulation and analysis of the robotmanipulator. On one hand, the control model of a single joint was established, kinematic oneof the robot manipulator was established based on control-law partitioning approach, andco-simulation with ADAMS and MATLAB was made. The simulation results show that the system has good dynamic performance for step response and trajectory tracking. On the otherhand, the dynamic control model of the robot manipulator was established based on thecomputed torque method, and a simulation system was built by using the Robotics Toolboxfor MATLAB. And the simulation results show the system has the capability of accuratetrajectory tracking.
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用于航天服操作能力检测的机器人动力学研究
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