基于双目视觉的药房取药机器人系统设计与研究

发布时间：2020-07-30 12:41

【摘要】：随着现代医疗服务水平的提高和医药事业的不断发展,各种自动化药房系统正纷纷走进各家医院,实现对药品的科学化、规范化、自动化管理已成为医药行业内的共识。药房自动化系统能实现自动发药功能,与传统的人工发药方式相比,具有减轻药剂师的工作强度、提高发药效率、降低药品发错几率、充分利用药房空间等优势。因此,研究设计自动化药房符合医药行业的发展趋势。首先,本文对国内外已有的自动化药房系统的产品特点进行分析比较,针对目前国内医药行业的发展需要,提出一种基于双目立体视觉的机械手式自动取药机器人用于实现药房自动化。根据药房取药的工作特点,对取药机器人的设计要求、技术参数、结构形式、传动方案和视觉系统方案进行分析论证,完成了大跨度、长距离的取药机器人总体方案设计。其次,依据总体方案进行取药机器人的机械结构设计,对机器人本体和末端执行器中的动力部件、传动部件、支撑部件和执行部件进行优化设计与计算。在设计中,完成了对标准件的参数选型和对关键零部件的计算校核,并对驱动电机进行了选型与计算校核。最终完成了取药机器人的虚拟样机设计。然后,对取药机器人结构中的V型滚轮直线导轨系统和V型滚轮圆弧导轨系统进行受力分析、载荷与寿命计算,验证机器人机械结构的合理性与可靠性。利用ANSYS Workbench对直线滑座、圆弧导轨、弧形承载板等主要承载部件进行有限元静力学分析,通过应力与变形仿真确保其满足强度与刚度要求。最后,构建双目立体视觉测量系统,完成对目标药盒的识别与定位。对测量系统中的机器人运动学问题、手眼标定问题、双目视觉系统标定问题和目标三维重建问题进行理论分析,完成了4自由度取药机器人的正逆运动学求解和Eye-in-Hand型手眼关系矩阵的推导,并对基于汇聚式双目视觉模型重建目标点三维坐标的一般表达式进行推导。通过双目标定实验与目标药盒三维重建实验,最终实现对目标药盒的三维定位。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

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