题目：药房自动化仓储系统拣选路径规划研究

自动化仓储系统(AS/RS)是现代物流系统中的重要环节，药房自动化仓储系统是自动化仓储系统在医院中的典型应用。随着社会的发展，医院药房的自动化已经被广大的医院所接受。本文将现代群智能优化理论与药房自动化仓储系统的应用相结合，进一步完善医院智能化管理，提高系统整体效率。进行药房自动化仓储系统拣选路径的研究，对提高医院的服务质量具有重要的意义，并为自动化仓储系统的优化提供理论依据。

本文开发研制了适合中国医院的自动化药房系统，包括适合盒装药品的快速出药系统和适合异型包装药品的智能存取系统，重点对机械结构设计、控制系统及软件系统设计、快速出药系统和智能存取系统的拣选路径规划等进行了深入研究。论文主要研究内容如下：

（1）完成了药房自动化仓储系统的总体控制系统和软件系统的设计。提出了弹夹式上药机械手以及滚轮式斜坡储药库的设计方案，提出了一对一出药作动机构的出药方案。设计了药房自动化仓储系统的控制系统，包括快速出药系统和智能存取系统。完成了药房自动化仓储系统的管理软件设计，使快速出药系统和智能存取系统达到产品级水平。设计并完成了双伺服电机同步的升降机出药系统。通过对智能存取系统平动机构的分析，找出了影响平动机构精度的主要因素，并使用解析法求解平动机构的轨迹，结合系统实际运行情况分析平动机构在死点位置的特点，为实际安装调试提供技术数据和理论支持。

（2）研究了快速出药系统的药品出药拣选的最优路径规划问题。讨论了直线定位推杆出药机构，矩阵型拉杆出药机构和矩阵型布局出药作动机构等三种出药机构的优缺点，系统分析了直线定位推杆出药机构和矩阵型布局出药作动机构最优路径拣选规划，并把最优路径拣选问题归纳为旅行商问题，针对系统的建模讨论了最短路径，得到了直线定位推杆出药机构的平均出药时间和无升降机矩阵型布局出药作动机构的平均出药时间。得出了升降机对出药时间具有消极影响的结论。

（3）研究了快速出药系统入库拣选路径的最优路径规划问题。讨论快速出药系统上药路径，利用图论的方法将其归结为典型的NP难题——旅行商问题（TSP）。讨论了粒子群算法的基础理论，分析了采用离散粒子群算法求解旅行商问题的有效性，研究了改进的离散粒子群算法的运算规则。通过MATLAB语言，利用改进的离散粒子群算法对旅行商问题进行求解，验证了算法的有效性，分析了得出了算法在拣选目标个数较少时效果良好，在拣选目标数目超过20个时失效的结论，对工程实践具有现实的指导意义。

（4）研究了智能存取系统的出入库拣选路径的最优规划问题。分析了单回转智能存取系统的出药路径，证明了智能存取系统的最优拣选路径最多转向一次，将单回转智能存取系统归纳为单源最短路径问题，基于改进的离散粒子群算法，利用MATLAB语言进行了求解。分析了多回转智能存取系统的出药路径，得到了多回转最优拣选路径由多个离散的单回转最优拣选路径组成的结论，将智能存取系统的出入库拣选路径问题完全归结为单源最短路径问题，对该问题通过MATLAB语言，采用改进的离散粒子群算法求解，得到了较好的优化效果。