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自动集菌控制系统研究及应用

发布时间:2022-05-05 20:19
  目前药液集菌操作主要依靠人工,其存在的主要问题是:操作流程繁琐、效率低下,而且药液在转移过程中极易出现二次污染情况。为现阶段企业中纯手动实现安瓿瓶样品的富集和分装提供解决方案,以此降低因误操作而产生的假阳性菌、假阴性菌的概率,从源头上降低药品因无菌检测过程中的错误而导致药品污染从而产生重大医疗事故的机率以及改善技术人员的工作环境,提高富集、分装效率,本文研制了自动集菌系统的控制系统,并对整个控制流程及控制算法进行研究。主要内容如下:1.分析国内外集菌系统的发展状况,介绍人工集菌的不足,提出自动集菌操作系统的概念。2.提出自动集菌分装操作系统方案。对自动集菌系统的具体操作流程进行设计并优化、提高其工作效率。制定自动集菌系统的控制系统方案,并依据控制方案设计开发自动集菌控制系统。3.在集菌操作过程中,机器人在转移培养基瓶时,由于环境中存在障碍物,为了避免机器人与障碍物发生碰撞,所以要进行机器人无障碍路径规划。首先介绍人工示教机器人路径方法,然后对示教的路径进行简单优化。由于人工示教的路径存在较大的随意性,不能达到路径最优的效果,所以提出一种改进的粒子群算法。使用该算法进行机器人的路径规划,... 

【文章页数】:73 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 自动集菌操作系统国内外现状
        1.2.1 自动集菌系统国内外研究现状
        1.2.2 国内外避障路径规划技术的发展现状
        1.2.3 国内外机器人轨迹优化现状
    1.3 课题研究的来源、目的和意义
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 课题的目的及意义
    1.4 课题研究的主要内容
2 自动集菌操作系统控制系统总体设计
    2.1 手动安瓿瓶集菌过程
    2.2 自动集菌分装操作系统
        2.2.1 总体设计方案
        2.2.2 自动操作步骤分析
        2.2.3 自动集菌系统效率分析
        2.2.4 功能模型设计
    2.3 控制系统概述
    2.4 控制系统方案设计
        2.4.1 自动集菌操作系统控制对象分析
        2.4.2 控制系统要求与选择
    2.5 关键部位硬件设计
        2.5.1 可编程控制器(PLC)选型
        2.5.2 机器人的选取
        2.5.3 其余部件选型
    2.6 本章小结
3 机器人三维空间路径规划算法研究
    3.1 机器人末端执行器无碰撞路径规划问题的意义
    3.2 机器人人工示教路径及优化
        3.2.1 示教点列确定
        3.2.2 示教路线优化
    3.3 基于改进粒子群算法的路径规划
        3.3.1 环境建模
        3.3.2 具有避障功能的适应度函数建立
        3.3.3 标准粒子群算法简介
        3.3.4 改进粒子群算法的参数设置和算法流程
        3.3.5 算法仿真与结果分析
    3.4 本章小结
4 基于改进B样条的最优轨迹规划
    4.1 轨迹规划的必要性以及基本原理
        4.1.1 机器人轨迹优化的必要性
        4.1.2 时间最优轨迹规划的基本原理
    4.2 SCARA机器人数学模型建立
        4.2.1 SCARA机器人数学模型
        4.2.2 机器人正解运算
        4.2.3 机器人逆解运算
    4.3 改进B样条曲线离散点拟合
        4.3.1 传统B样条曲线拟合方法
        4.3.2 改进B样条曲线拟合方法
        4.3.3 改进B样条曲线速度与加速度分析
    4.4 改进遗传算法的全局寻优及仿真
        4.4.1 遗传算法的工作原理
        4.4.2 遗传算法的改进
        4.4.3 改进遗传算法的流程
        4.4.4 轨迹规划仿真
    4.5 本章小结
5 自动集菌操作系统控制系统的设计
    5.1 西门子PLC编程软件与PLC程序设计
    5.2 控制系统框架
        5.2.1 I/O点数分配
        5.2.2 安瓿瓶折断电气控制模块
        5.2.3 过渡瓶翻转机构
        5.2.4 控制模式PLC程序实现
        5.2.5 触摸屏监控设计
        5.2.6 机器人控制模块
    5.3 现场实验验证
        5.3.1 实验概况
        5.3.2 实验内容与情况
        5.3.3 实验结果
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录1
附录2


【参考文献】:
期刊论文
[1]基于杂交算法的机器人时间最优轨迹规划[J]. 于瑞,王成军,郭永存,张玉平.  机械传动. 2018(07)
[2]基于行人轨迹预测的全向移动机器人路径规划[J]. 刘召,宋立滨,于涛,耿美晓.  计算机仿真. 2018(01)
[3]西门子PLC控制网络的配置策略和运用[J]. 王林.  仪器仪表用户. 2017(10)
[4]机器人产品加工目标路径优化设计研究[J]. 史世铭,杨煜俊.  机械工程与自动化. 2017(05)
[5]基于Grid-GSA算法的植保无人机路径规划方法[J]. 王宇,陈海涛,李煜,李海川.  农业机械学报. 2017(07)
[6]无菌药物生产环境中微生物的检测及控制研究[J]. 高丽莹.  黑龙江科技信息. 2017(04)
[7]基于西门子PLC多轴伺服控制系统设计[J]. 徐禹翔,徐晓光.  赤峰学院学报(自然科学版). 2017(02)
[8]基于B样条曲线的无人车路径规划算法[J]. 屈盼让,李林,任晓琨,荆立雄.  电脑知识与技术. 2016(26)
[9]工业机器人的时间最优轨迹规划[J]. 张文军,王伟.  南方农机. 2016(06)
[10]西门子PLC在工厂应用中的问题及对策探讨[J]. 赵国华.  橡塑技术与装备. 2016(10)

硕士论文
[1]PUMA560关节型机器人动力学分析及控制方法的研究[D]. 牛欢.青岛大学 2017
[2]工业机器人轨迹规划算法的研究与实现[D]. 高岩.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2014
[3]工业机器人编程语言的设计与实现[D]. 郭显金.华中科技大学 2013
[4]焊接机器人示教系统开发及基于图像的示教新方法研究[D]. 朱志强.浙江大学 2008
[5]基于C空间和人工势场的4R机器人路径规划[D]. 孙华林.合肥工业大学 2008
[6]差分进化算法在工业机器人轨迹规划中的应用[D]. 姜爽.吉林大学 2007



本文编号:3650949

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