送药服务机器人控制系统设计

第II页本科毕业设计说明书摘要该智能送药机器人基于我完成的总体设计方案，采用集成PLC控制模块，优化药品配送的效率和可靠性，并结合精密视觉模块实现药品信息的稳定采集。在硬件选型与搭建方面，我选用了高精度传感器与驱动组件，确保机器人具备稳定的运动控制能力；同时，通过软件编写实现了路径规划与AI视觉识别算法，使机器人能实时计算最优配送路径，精确追踪轨迹并动态避障，保障了安全可靠的配送性能。与传统人工配送相比，该系统通过我设计的PLC控制架构和软件逻辑，显著提升了执行效率和可靠性，减少了人工干预与错误率。我开发的PLC控制系统支持动态场景下的实时动作调整与任务分配，增强了轨迹优化能力，并集成自检维护功能，进一步降低故障率。在硬件-软件协同调试中，我优化了系统响应速度，使其在运行稳定性、环境适应性和可拓展性方面均优于现有自动配送技术，能够适应医院复杂多变的需求。。通过我的硬件搭建与软件算法优化，机器人展现出高效作业与长期稳定运行的能力，验证了设计方案的可行性，具备显著的医疗场景应用价值。关键词PLC自动化运动机器人避障药品配送AbstractTheintelligentmedicinedeliveryrobot,basedontheoveralldesignschemeIcompleted,adoptsanintegratedPLCcontrolmoduletooptimizedeliveryefficiencyandreliability,whileincorporatingaprecisionvisionmoduleforstablecollectionofmedicationinformation.Intermsof

hardwareselectionandassembly,Iutilizedhigh-precisionsensorsanddrivecomponentstoensurestablemotioncontrol.Additionally,through

softwaredevelopment,Iimplementedpath-planningandAIvisionrecognitionalgorithms,enablingtherobottocalculateoptimaldeliveryroutesinrealtime,tracktrajectoriesaccurately,anddynamicallyavoidobstacles—ensuringsafeandreliabledeliveryperformance.Comparedtotraditionalmanualdelivery,thissystemsignificantlyimproves

executionefficiencyandreliability

throughmydesigned

PLCcontrolarchitectureandsoftwarelogic,reducinghumaninterventionanderrorrates.The

PLCcontrolsystemIdeveloped

supportsreal-timemotionadjustmentandtaskallocationindynamicenvironments,enhancestrajectoryoptimization,andintegratesself-diagnosticmaintenancefunctionstofurtherminimizefailurerates.During

hardware-softwareco-debugging,Ioptimizedsystemresponsiveness,ensuringsuperioroperationalstability,environmentaladaptability,andscalabilitycomparedtoexistingautomateddeliverytechnologies—makingitwell-suitedforthecomplexandvariabledemandsofhospitalsettings.Throughmy

hardwareassemblyandsoftwarealgorithmoptimization,therobotdemonstrates

highoperationalefficiencyandlong-termstableperformance,validatingthefeasibilityofthedesignandhighlightingitssignificantpotentialformedicalapplications.KeywordsPLCAutomationTrolleyObstacleAvoidancePharmaceuticalDelivery目录TOC\o"1-2"\f\h\u第一章绪论 11.1课题研究意义 11.2国内外研究现状 11.3本文的研究内容 4第二章方案设计 52.1控制要求 52.2总体方案设计 5第三章硬件设计 73.1PLC硬件设计 73.2AI视觉硬件设计 93.3正反转无刷电机硬件设计 11第四章软件设计 124.1软件控制流程图 124.2程序说明 12第五章送药服务机器人的仿真与调试 175.1仿真过程 175.2运行仿真 20结论 25致谢 26参考文献 27·第6页本科毕业论文第一章绪论1.1课题研究意义纵观世界各国，伴随医疗领域的迅猛发展，医疗领域对机器人技术的运用正日益普及，尤其是智能送药机器人，已发展为医院日常运作中的高效协作伙伴，机器人普及过程中也暴露出了新的技术挑战，尤其在药品运输流程里，安全与可靠性的隐患逐渐浮现，尤其是药物调配及运送时出现的失误，或引发重大医疗差错，采用可编程逻辑控制器的药品配送系统应运而生，力求实现药品投递的零差错与无风险。基于PLC的送药机器人系统开发工作兼具技术创新价值和实施急迫性，该系统在药品配送环节展现出精准特性，配送阶段也能实现自动化运维与在线追踪，降低人工环节的出错几率，提升用药安全水平。本项目的学术价值体现在用技术手段革新医疗药品的配送体系，主要体现在以下若干方面：(1)提高药品配送的准确性：采用逻辑控制器与精密传感技术协同，药品运送情况由机器人平台实时把控，实现药品毫厘不差的定点输送，从而在医疗服务质量和执行效率上实现双提升。(2)缓解人为过失引起的安全威胁：采用PLC自动化管理的配送机器人，实现对药品配送各步骤的精细管控，预防因人工失误造成的药物配送错误，针对复杂作业环境，为医疗相关场所筑牢安全防线。(3)提升医疗服务的自动化水平：采用可编程逻辑控制技术后，智能送药装置可进行自动作业，降低人工介入频次，强化医疗服务的实施效率与操作准度。(4)推动相关技术的发展与创新：在系统设计阶段，采用最新PLC控制、机器人导航及传感技术的集成方案，可促进配套技术的协同发展，从而对其他医疗自动化设备设计形成参考。(5)采用PLC架构的送药服务机器人系统开发，可同步实现药物配送的高精度与高安全性要求，也可促进医疗自动化技术突破，实现医疗服务效率与质量的同步提高，对促进社会进步和经济发展意义重大。1.2国内外研究现状服务机器人和医疗机器人是近年来人工智能技术的重要组成部分，它们的出现和发展不仅改变了我们日常生活的方式，还在许多领域中实现了革命性的突破。随着技术的不断进步，机器人在各个行业的应用范围日益广泛，尤其在服务业和医疗行业，展现了巨大的潜力。服务机器人主要用于日常生活中的各种任务，如家庭清洁、物流配送、老年人护理、以及教育和娱乐等。它们通过自动化的方式，减轻了人类在日常工作中的负担，提高了效率，并为社会带来了更便捷、更高效的生活方式。以扫地机器人为例（如iRobot的Roomba），它通过内置传感器、导航算法和智能识别技术，能够根据房间的布局和障碍物情况，自动规划清洁路径，完成整个清扫工作。用户只需通过手机应用或语音助手进行简单的设置，机器人就可以自动启动并高效完成清洁任务，而无需人工干预。这种智能化的清洁方式不仅提高了工作效率，还减少了人工清扫带来的身体负担，解放了人们的双手，尤其在忙碌的现代生活中，极大地提高了生活质量。另外，物流配送机器人也在不断发展，逐渐走进了我们的生活。例如，京东的无人配送车已在多个城市开展试点业务，通过自动化驾驶技术和智能配送系统，能够高效、精准地完成包裹配送任务。这些机器人能够根据道路情况和交通规则自主选择最优路径，避开障碍，安全地将包裹送到客户手中。相比传统的人工配送方式，无人配送机器人不仅能够节省人力成本，还能在高峰时段或天气恶劣的情况下，确保配送任务的及时完成。与此同时，医疗机器人则在医疗领域发挥着越来越重要的作用，尤其在外科手术和康复治疗等方面。手术机器人（如达芬奇手术机器人）是目前最为成熟和广泛应用的医疗机器人之一，它通过精密的机械臂和高清摄像头，帮助外科医生进行更加精确和微创的手术。与传统的手术方式相比，手术机器人能够提供更高的精度和灵活性，显著减少手术风险，缩短恢复时间，提升患者的手术成功率。此外，手术机器人还能够减少手术中可能出现的误差，尤其在高难度的手术中，医生可以依靠机器人的精准操作进行更加复杂的操作。康复机器人也是医疗领域中的一项重要创新。对于那些经历过严重事故或疾病的患者，康复机器人通过定制化的运动训练，帮助患者恢复肢体功能。例如，机器人辅助的运动训练系统可以根据患者的具体需求，调整训练的强度、频率和节奏，帮助患者逐步恢复肌肉力量和协调能力。在传统的康复过程中，患者可能因为疲劳或者心理因素而无法坚持，但通过机器人辅助的系统，患者可以在更科学、精确的指导下完成康复训练，显著提高康复效果。随着人工智能、物联网、5G等技术的迅速发展，未来的服务机器人和医疗机器人将更加智能化、网络化和个性化。它们不仅能为家庭提供智能清洁、健康监测、安防等服务，还能在公共场所、商业中心等环境中执行更多任务，如引导、巡检、货物运输等。同时，医疗机器人也会在个性化医疗、远程手术、精准诊断等方面发挥更大作用，为患者提供更加高效、精准的治疗方案。随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展，机器人将成为我们日常生活中不可或缺的重要伙伴，推动社会的进步与发展。采用PLC自动化控制的送药机器人作为关键医疗方案，获得研究界与医疗机构的多方聚焦，尤其在医疗水平先进的国家，为开发此类自动化服务机器人配置了充足的科研经费和人力资源，以期实现医疗服务提速，抑制人员操作失误与药品配送纰漏，以下是国内外通过PLC进行送药服务的相关理论研究和典型案例：在刘铭[1]撰写的基于PLC的基于PLC的医院药品自动化分拣系统设计中，通过采用PLC作为核心装置，形成了一套完整的工业自动化控制方案，通过可编程控制器的逻辑运算实现药品分拣流程自动化，具体表现为输送系统操控、传感信号转换及机械装置联动控制，说明了离散事件控制与持续状态监测的集成运作模式，三菱FX2N型PLC具备1.6~3.6微秒的高速处理能力，并采用模块化架构，满足现代工业对即时控制与长期稳定性的核心诉求。并通过随机抽样400瓶药品和人工进行分拣测试，经测试，通过PLC进行进行药物操作的准确率高达百分之98%。\t"9:3344/kns8/defaultresult/knet"杨秀爽[2]和\t"9:3344/kns8/defaultresult/knet"栾迪[3]\t"9:3344/kns8/defaultresult/_blank"基于PLC的药品自动调配系统设计中，讲解了以西门子为核心的PLC的自动控制系统，结合了信号处理和数模转换。通过功能测试来论证了实验的稳定性。该研究通过结合模块化设计体现了系统工程思想。国内外不仅有对PLC送药服务机器人的理论研究，页有许多运用PLC技术进行送药服务的案例，比如：日本的东京大学，其智能化药品配送体系采用PLC技术驱动的自动发药机器人解决方案，系统实现了药房至患者病房的高效药品派送，保证药品配送既准确又高效，PLC控制系统对机器人基本运作实施管理，同时实现与院内电子病历系统的无缝对接，赋予机器人按医嘱自动安排药品的能力，其内置的障碍识别与路径规划机制可协同运作，能有效识别并绕开医院障碍物，同步更新导航路径，实现配送作业的安全管控。在国内的深圳市龙岗区，药品配送系统的自动化改造采用PLC机器人控制技术，该体系的核心目标是实现药品快速投送，面临业务量飙升或药品种类庞杂的阶段，机器人介入以降低人工配送强度，系统借助PLC技术对机器人任务实施调度控制，可对药品进行自动分类，按科室需求实施智能分配，该系统实施有效优化了医院药品配送流程效率，进而使医院在药品管理这类复杂工作上表现更佳。由上述内容可知，无论是在国内和国外，都有许多的文献和实际运用。在PLC基础上的送药服务机器人都显示出积极的发展趋势，并有望成为医院系统中的标准配置。通过PLC系统，送药服务机器人能够精准的节约药品和配送的时间和路径，能够为病人提供高效、安全的药品配送服务。也能够大大的减少药物配送时产生的误差。1.3本文的研究内容该研究计划开发以PLC为控制核心的高效送药机器人，采用PLC控制系统进行主控处理，整合多样化传感器及调控机构，着眼于优化药品配送的自动化程度及送达准度，规避配药过程中产生的错误及时间滞后，实现患者用药的及时性保障，该部分全面展示课题研究的主体内容与实施路径：(1)电路设计与模块集成：将围绕PLC控制系统开展知识学习与平台搭建，进行AI视觉识别、电路模块设计，实现电机驱动、传感器网络及运动控制系统的协同集成，以此实现高精度电路设计与板级系统整合。(2)原型制作与组件装配：电路设计阶段完成后，完成送药机器人机械结构的组装，添置必要的电子零件，采用手工方式对元器件进行拼装，保证所有元件安装无误后实施首次测试，从而确认电路功能及设计合理性。(3)软件开发与功能测试：采用PLC开发环境，实现机器人运动控制，对各模块测试代码进行初步开发，采用模块化架构设计，实现各模块(药品配送、路径规划等)的独立运行能力，实施模块代码整合，实现系统层面的应用集成，构建单元模块的交互通道与协作逻辑。(4)系统测试与优化：硬件软件集成阶段完结后，实施整体性系统检验，检测项目包含机器人路径规划及药品分配系统的功能性测试，外加环境传感检测模块，环境条件的差异将驱动药品配送流程的自动优化，实现避障功能及配送速度智能调控等，并借助PLC控制系统实现配送任务的高精度完成。通过前述研制阶段，该PLC驱动送药机器人可有效实现药品配送的自动化升级，并能稳定实现药品的定时定点患者配送，结合机器人控制系统的实时数据采集与动态校准功能，同步削减操作失误与药品递送时间差，实现更安全高效的患者治疗。本项目实施后，药品配送系统的智能化和自动化性能将大幅改善，为患者打造更省心、及时且准确的药物配送体系，由此推动医疗服务的智能化。

第二章方案设计2.1控制要求采用PLC控制的药品配送机器人是专为优化医疗机构内药物运输效率研发的智能化装置，该系统的关键功能是依据病床编号自动完成药品的定点输送，完成药品传输后复位待机点，系统功能分析如下所示：(1)按照病床号的设定，送药机器人行进至目标地点：PLC模块控制送药机器人移动，利用输入的病床号驱动机器人精准移动至指定处。(2)AI视觉模块搭配机器人底部光感传感器，保障其沿既定轨迹精准抵达目标点位。(3)送药机器人在遍历完所有设定点位时自动回库待命：当配送清单所有项目处理完，系统触发送药机器人自动回位至初始点，保证停靠位置与规划一致，为新的配送工作就位。系统整体架构设计兼顾了日常实用需求与突发状况的快速应对能力，采用这一整合方案，采用PLC控制的送药服务机器人极大优化了药品配送效率和精确度，进而实现了医院药品管理的便捷化，使人工出错率下降，面对高压工作环境时效果尤为明显，技术实施阶段，采用模块化结构设计系统，实现不同模块间的无缝协作，便于后续的迭代更新与运维。2.2总体方案设计本课题聚焦于PLC驱动的医疗配送机器人设计与实现，从而提升药品投送效率与安全系数，该设备的核心调控单元为PLC，其数据处理吞吐量大，且接口类型全面多样，能自动化实现机器人各类动作的指挥与调配。PLC上电后，机器人停在某个点位，若无用送药任务触发时，则各病床位的指示灯亮，表示各病床位可以进行送药请求。工作人员按需求按下对应病房的送药按钮时，各病房位的指示灯均灭，此时其它病床位的送药事件无效。如当前机器人停止位的病床位触发送药任务时，机器人不动，送药任务的病床号大于机器人停止位号时，机器人自动向高位行驶，当送药任务的病床号机器人停止位号时，台车自动向低位行驶，当机器人到送药病床位时自动停车。停车时间为30s供相应人员取药，其它送药事件触发无效。从安全角度出发，若机器人掉电再上电时，机器人不会自行启动。AI视觉模块识别通过图像分析识别到病床号后，对应的I/O口输出高电平。AI视觉模块的输出I/O接口与PLC模块的输入I/O接口对应链接，PLC模块通过读取对应I/O口的高低电平状态判断是否到达对应病床位置。模拟送药机器人行进路径，如图2.1所示。设置需要派送的病床号，送药机器人根据设置的信息进行识别派送。获取到位置信息后PLC主控模块驱动电机，从而使得机器人向前行进，于此同时AI视觉模块识别路面路线颜色以确保机器人行驶在正确的路线中；当AI模块识别开始识别病床号，识别到正确的病床号后停止并等待病人取药。取药完成后机器人退出病房并进行下一轮的送药任务，直到最初设置的送药任务依次完成后送药机器人返回药房等待。病人取药完成后，送药机器人会自动退出病房，继续执行下一个派送任务。整个系统会按照预设的任务顺序依次完成所有送药任务，直到任务列表中的所有派送工作都圆满完成。完成所有任务后，送药机器人会返回药房并停放待命，准备接受新的任务指令。图2.1送药机器人场景模拟

第三章硬件设计3.1PLC硬件设计PLC主控模块选型作为工业控制专用设备，PLC具有计算机的基本属性，基础硬件构成与微机相仿，从结构形式上看，从结构形态来看，PLC可分为整体式与模块式两大类。采用箱体结构的PLC主要由中央处理器、存储装置、输入输出接口、电源和通信模块构成，实现各功能单元的一体化封装，该结构具有设计简洁、尺寸紧凑、成本低廉、I/O端口数量不可调、功能模块及控制范围固定的特性，但兼容性不高。其基本结构框图如图3.2所示。电源电源中央处理器（CPU）输入/输出单元存储器系统总线编程器图3.2PLC结构图这种模块化PLC的架构特点是将CPU、内存、I/O组件、电源及通信端口分别制作为独立功能模块，通过机架插接方式按控制需求组合各功能模块，各模块借助机架内置的总线实现互联互通，PLC模块化组件安装就绪后，需执行模块备案，便于PLC识别总线所连接模块的物理地址，其显著特性是系统组态灵活可变，能按需搭建功能与规模各异的PLC系统，但购置费用偏高。工作方式的差异是PLC和继电器控制系统的分水岭，继电器控制采用同步并行工作方式，若输出线圈通电或断电发生，该触点迅速完成切换，只要存在完整的导电回路，将引发多个用电装置并行运作，而可编程控制器则形成鲜明对比，其核心采用轮询扫描策略，仅在线圈得电/失电的瞬间，必须等到程序扫描抵达该线圈处，该接点才会实施通断操作，系统仅支持指令的串行化执行，这反映出PLC采用串行处理架构，采用此工作模式能规避继电器控制常见的触点互斥和时序失配情况，该装置借助输入信号和内置逻辑就能直接完成输出响应，PLC的工作流程涉及输入采集、逻辑运算和输出控制这三个关键阶段。PLC模块硬件连接如图3.1所示为PLC硬件接线图。KM1和KM2两个开关控制电机正转和反转。HL1和HL2是两个状态指示灯。B1~B8对应8个病床位的送药事件触发输入。T1~T8对应8个病床位的位置确认输入。图3.1PLC接线图

PLCI/O分配表表3.1I/O地址分配表类型PLC元件HMI组态点位作用说明备注符号PLC-IO输入I0.0M10.0启动按钮KB1I0.1M10.1停止按钮KB2I0.2M10.2病床b1按钮B1I0.3M10.3病床b2按钮B2I0.4M10.4病床b3按钮B3I0.5M10.5病床b4按钮B4I0.6M10.6病床b5按钮B5I0.7M10.7病床b6按钮B6I1.0M11.0病床b7按钮B7I1.1M11.1病床b8按钮B8I1.2M11.2限位开关ST1行程开关ST1I1.3M11.3限位开关ST2行程开关ST2I1.4M11.4限位开关ST3行程开关ST3I1.5M11.5限位开关ST4行程开关ST4SM1221-扩展输入I2.0M12.0限位开关ST5行程开关ST5I2.1M12.1限位开关ST6行程开关ST6I2.2M12.2限位开关ST7行程开关ST7I2.3M12.3限位开关ST8行程开关ST8PLC-IO输出Q0.0电机正转接触器KM1Q0.1电机反转接触器KM2Q0.2送药指示指示灯HL1Q0.3运行指示灯指示灯HL23.2AI视觉硬件设计（1）AI视觉模块选型AI视觉模块选用了K210S，如图3.3所示。图3.3K210SAI视觉模块作为微控制器，K210采用了RISC-V精简指令集，诸多亮点之中，其架构特色突出表现为内置自研的KPU神经网络专用加速硬件，可实现CNN模型的高速运算，KPU不仅拥有卓越算力，K210采用FPI/OA实现I/O资源灵活分配，每个外设均可动态绑定到不同引脚，降低开发者处理引脚分配与GPI/O布局的复杂度。K210采用双CPU核心架构，采用64位RISC-V指令集架构，处理器核均搭载独立FPU资源，各核均能自主处理浮点，为充分发挥机器视觉及听觉的潜力，该芯片集成有KPU模块，可加速卷积神经网络运算，以及进行麦克风阵列信号处理的APU核心，可实现高效的机器视觉与听觉数据处理，K210芯片集成有专用的FFT加速模块，可进行复数快速傅立叶变换。该SoC整合了各类外设组件，主要有DVP、JTAG、OTP、FPI/OA、GPI/O、UART、SPI、RTC、I2S、I2C、WDT、TIMER以及PWM，完备的外设资源可充分满足不同场景下的硬件交互需求，基本实现MCU外设的主流功能覆盖。该处理器采用高性能、低功耗的静态存储单元，为AI计算保留2M专用存储空间，程序运行占用6M容量；专用外部FLASH连接端口，实现存储空间扩容；系统采用DMA机制加速数据搬运，展现出强大的数据吞吐效能。如图3.4所示是K210的芯片结构图。图3.4K210架构图（2）AI视觉模块硬件连接AI视觉模块的I/O输出接口I/O1~I/O8与PLC模块的I/O输入接口T1~ST8对应相连，当视觉模块是别到病床1~8病床号时输出接口I/O1~I/O8对应输出高低电平，PLC模块对应的输入接口T1~ST8读取到对应的高低电平状态，PLC模块从而判断当前病床号信息。3.3正反转无刷电机硬件设计如图3.5所示，通过控制开关KM1和KM2使得电机供电为+5V或-5V，+5V供电时电机正转，-5V供电时电机反转。图3.5电机控制主电路图

第四章软件设计4.1软件控制流程图图4.1中所示为PLC控制的药品配送机器人工作流程：开始工作循环，工作指示灯亮即可进行送药任务。判断是否有送药任务，触发呼车事件。在触发了呼车送药任务之后，在当前任务执行完之前，任何呼车事件均触发无效。AI视觉模块识别到对应的病床号后输出限位信号至PLC模块，PLC模块接收到限位信号后判断是否运动到对应病床位，若运动到病床位，则开始定时30S，定时时间内触发事件无效，30S之后即可进行新一轮任务触发执行。图4.1软件控制流程图4.2程序说明4.2.1PLC梯形图下面给出自动控制各个环节的PLC程序。当系统首次扫描时，使系统初始化，通过定时器设置送药服务机器人的停止时间，在本程序中将机器人的停止时间设置为30秒，在运行过程中，当机器人抵达指定的地点后，将停止30秒等待取药完成。图4.2PLC初始化程序当启动信号M10.0被触发时，系统进入运行状态，并通过运行指示Q0.3输出信号，表示设备正在运行；当停止信号M10.1被激活时，系统停止运行，同时运行指示Q0.3关闭。图4.3机器人的启停程序程序首先检查运行指示Q0.3是否激活，确保系统处于运行状态。当某一张病床(如b1、b2…b8)的呼叫信号M10.2至M11.1被触发时，对应的MOVE指令会将病床编号(1~8)写入共享变量MW200中。若病床b1(M10.2)呼叫，则向MW200写入数值1；若病床b3(M10.4)呼叫，则写入数值3，以此类推。多个病床同时呼叫时，程序会按顺序执行，机器人通过读取MW200的值，确定需要送药的目标病床，并执行后续动作。图4.4机器人控制程序通过限位开关信号判断机器人当前所处的具体位置，程序段由常开信号M1.2触发，确保该逻辑始终处于激活状态，实时检测机器人位置变化。机器人移动过程中会触发不同的限位开关(ST1~ST8，对应M11.2~M12.3）。当某个限位开关被触发(例如ST3的M11.4为ON时)，MOVE指令会将对应的位置编号写入共享变量MW202。图4.5机器人控制程序程序首先检测Q0.3是否为ON，确保机器人处于运行模式。读取共享变量MW200，检查其值是否有效。若为0，表示无任务，流程终止。比较目标病床号与机器人位置的值：若两者相同则机器人已到达目标病床，则触发定时器，开始30秒停车计时。定时器输出Q为ON时，机器人保持停车状态；定时结束后Q复位，允许继续执行后续动作。图4.6机器人执行程序程序首先检测Q0.3是否为ON，确保机器人处于运行模式。若为OFF，电机控制逻辑不执行。读取共享变量MW204的值：若值为1，则激活输出Q0.0电机正转，驱动机器人前进；若值为2，则激活输出Q0.1电机反转，驱动机器人后退。若MW204的值既非1也非2，或Q0.3为OFF，则两个输出均保持关闭状态，电机停止。图4.7机器人电机工作程序程序首先检测Q0.3是否为ON，确保机器人系统处于正常运行模式。若为OFF，则后续逻辑不执行。读取共享变量MW200的值，并检查其是否等于0。若MW200=0，表示当前没有送药任务，此时激活输出Q0.2，点亮指示灯，允许外部发起新的呼叫请求；若MW200≠0，表示机器人已有任务在执行，关闭Q0.2，指示灯熄灭，禁止新呼叫。该逻辑会持续监测MW200的变化，动态调整指示灯状态，确保外部设备或操作人员能直观了解机器人当前是否可接收任务。图4.8机器人呼叫指示程序

第五章送药服务机器人的仿真与调试5.1仿真过程5.1.1添加设备添加PLC设备：CPU1214CDC/DC/DC，如图5.1所示选择对应的控制器型号。图5.1添加PLC设备添加PLC扩展模块：SM1221DI8x24VDC，如图5.2所示选择对应扩展模块拖至主控器旁。图5.2添加PLC扩展模块添加HMI设备：TP1200，如图5.3所示选择对应HMI型号。图5.3添加HMI设备(2)设置PLC与HMI连接设置PLC设备与HMI设备通过网口连接，如图5.4所示连接PLC设备与HMI设备，连接方式选择PN/IE_1。图5.4添加HMI设备

5.1.2程序编写（1）PLC程序编写在PLC设备里的程序块中根据控制流程编写对应的程序段，如图5.5所示在程序块中编写对应程序段，并做好程序标注，方便调试。如图5.6所示编写脚本文件，设置程序扫描周期、机器人移动速度等。图5.5PLC程序块编写图5.6PLCOB脚本程序编写

(2)HMI界面设计设计仿真页面，关联对应的HMI变量，如图5.7所示绘制好仿真界面，点击控件或者图形设置触发的事件等。图5.7HMI界面设计5.2运行仿真（1）在PLC设备状态下，点击开始仿真，如图5.8所示装载程序至PLC设备。图5.8PLC开始仿真

(2)装载完毕后点击转至在线，如图5.9所示PCL设备、PLC程序块、PLC变量右侧绿色标记点亮起且无报错。图5.9PLC设备在线(3)HMI设备状态下点击开始仿真，如图5.10所示运行HMI仿真界面。图5.10HMI设备仿真(4)点击PLC仿真页面上的“RUN”，再点击HMI仿真页面上的“启动”，启动系统仿真程序。如图5.11所示，PLC与HMI仿真联动，PLC心跳灯闪烁，系统运行正常。图5.11系统仿真启动(5)点击病房号，小车自动运行到对应病房号，电机正反转指示灯亮起，到达指定地点后，对应病房号指示灯亮起。如图5.12所示，点击B3，小车向右运行，电机正转灯亮。图5.12机器人向前行驶如图5.13所示，机器人到达病房3，ST3灯亮起，停车计时开始。图5.13机器人到达对应点位如图5.14所示点击B1，机器人向左运动，电机反转灯亮起。图5.14机器人行驶到另一点位如图5.15所示机器人到达病房1，停车计时开始，ST1灯亮起。图5.15机器人到达另一点位

结论本研究通过系统化的设计与实践验证，成功构建了基于PLC的智能化送药服务机器人系统，该装置采用模块化架构设计，实现运动控制精确性、防护可靠性及路径规划智能化的协同，形成了完整的药品配送解决方案，实际应用表明，该系统对提升药品运输效率作用显著，采用自动避障配合实时定位功能，显著提升运输安全水平，其规范化流程设计有效预防了人为操作差错，三层防护体系与自诊断功能的协同作用，使设备在复杂医疗环境中展现出良好的稳定性。在技术创新