随着机器人相关技术逐渐成熟,医疗机器人成为一个新兴的,多学科交叉的研究领域,可从事医疗辅助工作。医疗机器人的引入不仅可以减少人力劳动,更可以提高操作过程的精确度;另外在一些有毒药剂的配置过程,药品的挥发,会给操作人员带来很大的人身伤害,例如化疗药剂的配置。本文旨在设计一款注射用药物自动配药装置,避免某些配药过程给配药人员的身体带来伤害,同时减轻医护人员的负担。本文采用六自由度关节式机械手完成注射用药物配置过程的主要动作,配合相应的辅助设备,完成注射用药物的自动配置。本文的主要内容包含以下几个方面:(1)查阅相关资料,对国内外自动配药装置的研究现状进行了综述。(2)分析人工配药的过程,选取一种具体注射用药物,规划其配置流程,确定配药装置性能指标,完成机械手和相应配合模块的设计选型,并在PRO/E中建立三维模型。(3)建立机械手的D-H模型,并在MATLAB中使用robotics工具箱进行仿真,求解机械手运动学方程和雅克比矩阵,为后续的运动学分析建立基础;分别用蒙特卡洛方法和Simulink/SimMechanics工具箱两种方法,求解机械手的工作空间,验证工作空间求解正确。(4)在蒙特卡洛方法求解的工作空间的基础上,编写算法,提取工作空间边界点,并用最小二乘法进行拟合,以便获得机械手工作空间的详细参数,完成整个配药装置的装配。建立机械手末端位姿误差方程,设置采样函数对机械手误差采样,用MATLAB进行仿真,分析机械手参数对末端位姿误差的影响。(5)首先,介绍机械手在关节空间使用三次多项式和五次多项式进行轨迹规划的相关理论;然后在MATLAB中,完成机械手在关节空间和笛卡尔空间里的轨迹规划仿真,仿真结果表明机械手的轨迹能够达到预期效果。