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配药机器人的设计及优化的研究

作 者: 张楠
导 师: 王南
学 校: 河北工程大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 配药机器人 机械手爪 药瓶开启 Solidworks ANSYS分析
分类号: TP242
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 44次
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内容摘要


在当下,静脉滴注药物的配制一般是由具有专业技能的医护人员在注射室或病区治疗室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扩散物,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药物配制设备是非常必要的。配药机器人的诞生一方面能改善静脉滴注药物配制的质量,提高了治疗安全性,另一方面又降低了对医护人员的要求,它扩展了医护人员的能力,使原来耗时繁重且危险的药物配制工作能安全快捷的完成。配药机器人系统由机械系统、控制系统和软件系统三部分组成,机械系统作为全部功能发挥的基础部分,其运行方式的选取很大程度上决定了运动控制的难易程度和软件系统的可操作性。本文通过分析和研究配药机器人的工作原理和配药流程,了解机械系统的应用和相关需求指标,设计及划分机械系统功能模块。本文主要对各个功能模块进行了研究,对机械系统的核心--抓取模块和药瓶头部开启模块进行了详细的设计分析,这个设计采用Solidworks三维建模,并使用有限元分析软件ANSYS进行部分结构分析和优化,保证样机试制的顺利完成。配药机器人经过在实验室中试运行,发现了一些不足之处,本文依据试验和配药机器人机电系统的发展趋势,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,将医护人员彻底地从危险繁重的配药工作中解放出来。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 课题背景及研究意义  11-13
  1.2 国外医用机器人的研究现状  13-14
  1.3 国内医用机器人的研究现状  14-16
  1.4 本文的主要研究内容  16-17
  1.5 本章小结  17-18
第2章 配药机器人总体方案设计  18-33
  2.1 设计原则  18-19
  2.2 功能要求及设计指标  19-22
  2.3 机械系统设计  22-28
    2.3.1 注射台  25-26
    2.3.2 药瓶头部开启单元  26-27
    2.3.3 消毒单元  27-28
  2.4 控制系统设计  28-30
  2.5 机器人配药方法以及流程  30-31
    2.5.1 安瓿瓶药物配制流程  30-31
    2.5.2 西林瓶(粉剂)药物配制流程  31
    2.5.3 西林瓶(水剂)药物配制流程  31
  2.6 本章小结  31-33
第3章 机械手爪的设计及优化  33-49
  3.1 设计要求及基本思路  34-35
  3.2 设计模型分析  35-36
  3.3 设计及工作流程分析  36-37
  3.4 部件选取  37-39
    3.4.1 驱动元件  37-39
    3.4.2 材料  39
    3.4.3 丝杠  39
  3.5 样机试验  39-40
  3.6 静力学分析  40-48
    3.6.1 有限元法及 ANSYS  40-41
    3.6.2 空间问题的有限元法  41-45
    3.6.3 机械夹钳 ANSYS 分析  45-48
  3.7 本章小结  48-49
第4章 药瓶头部开启模块的研究  49-66
  4.1 药瓶头部开启方案专利分析  49-55
    4.1.1 安瓿瓶开启机构相关专利分析  49-52
    4.1.2 西林瓶开启机构相关专利分析  52-55
  4.2 药瓶头部开启方案选取  55-57
  4.3 部件选取  57-59
    4.3.1 刀轮材料  57-58
    4.3.2 电动隔膜泵  58-59
  4.4 静力学分析  59-61
    4.4.1 开瓶刀头受力分析  59-61
    4.4.2 旋转支架受力分析  61
  4.5 消毒雾化喷嘴  61-65
    4.5.1 喷嘴雾化机理  61-62
    4.5.2 压力雾化喷嘴  62-63
    4.5.3 雾化距离  63-65
  4.6 本章小结  65-66
第5章 整机样机搭建  66-77
  5.1 样机设备搭建  66-70
    5.1.1 零件加工及安装调试  66
    5.1.2 机柜布线设计  66-70
  5.2 样机单元搭建  70-75
    5.2.1 抽吸注射单元  70-71
    5.2.2 药品输送单元  71
    5.2.3 抓取单元  71-72
    5.2.4 开瓶消毒单元  72-73
    5.2.5 视觉测量单元  73-74
    5.2.6 扫描打印单元  74-75
  5.3 配药机器人第一代样机  75-76
  5.4 本章小结  76-77
结论  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
作者简介  82-83
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  83-84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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