题目：基于玻片操作的机械臂控制系统研究

 

血涂片镜检对于临床诊断具有重要意义。人工操作玻片（包括标本制备、镜检等）效率低、工作量大、稳定性差。全自动血液分析流水线技术的出现使该类操作迈向信息化、自动化、标准化和智能化。

现有的全自动血液分析流水线技术采用专用操作单元，致使整个系统结构复杂，稳定性、可靠性、灵活性和可扩展性较差。

本文以通用化、小型化、集成化、模块化为目标，提出一种基于玻片操作通用机械臂的方案，并针对此设计了控制系统，以期实现高效率、高精度的玻片操作控制要求。主要工作如下：

1. 设计了小型化、集成化、模块化的硬件平台；选用TMS320F28335 DSP作为主控芯片，在一块电路板上实现四路直流电机的控制、驱动、数据采集功能，并实现了基于CAN总线的分布式控制系统。

2. 控制系统软件框架实现了直流电机的电流、速度、位置闭环控制，为各种复杂算法的提供了软件平台。

3. 设计了上位机软件，实现了系统的总体调度，以及对下位机的实时监控。

4. 分析传统PID控制的缺陷，引入抗积分饱和效应（anti-windup）算法；根据单一PI控制的不足，引入自适应模糊PI控制，对Kp，Ki参数进行在线自整定，以达到调节作用的实时最优。基于以上控制算法进行建模仿真和实验验证，并针对一个重要玻片操作——推片过程，提出其控制策略。

实验结果表明，基于玻片操作的机械臂控制系统在控制精度、响应时间等指标达到预期要求。

本文中仍有值得进一步研究的工作，如：基于玻片的操作种类繁多，如多电机同步控制的操作，其控制算法及控制策略须结合应用进一步讨论；模糊控制器设计过程中，隶属函数、控制规则、蕴含关系、解模糊方法如何选取可使控制性能最优，可采用神经网络、遗传算法等其他人工智能方法的融合解决这一问题。