随着社会生产力的发展,人们对生产生活环境的要求在不断提高。但全球环境污染的形势越来越严峻,各种大范围传染性疾病频频出现,此外还有一些突发性事件引起的生化污染,使得我们对空气微生物的采集技术要求越来越高。本文针对空气微生物采样的需求和现有采样器的不足,研制了一种智能空气微生物采样系统。该系统功能全面,运行稳定,环境适应性强,具有安全监控,全自动控制,可与工作人员通过GSM网络智能交互,能满足无人值守情况下长时间连续工作的要求,尤其适用于恶劣环境下的空气微生物采样。本文主要研究工作包括:(1)设计并实现采样系统的所有硬件电路,具体包括:气流控制单元、主机械手三维运动控制单元、手爪控制单元、刻字控制单元、电源管理模块、GSM通信模块、安全监控模块、信息存储模块、副机械手及冰箱门控制组、系统时钟模块、触摸液晶屏模块、轻型车载冰箱的电源控制等,完成各个单元和模块的实现方案论证、硬件设计、电路板焊接;(2)使用C语言对主控制器、气流控制单元、主机械手三维运动控制单元、手爪控制单元、刻字控制单元等进行嵌入式软件编程,并完成调试;(3)使用C++对室内远程控制单元进行计算机应用软件的编程,并完成采样系统和远程控制单元之间的联调;(4)对采样系统进行单机使用功能测试以及远程控制功能测试,并分析了系统的应用领域与应用前景。本论文的主要创新点有:(1)抓取平皿的主机械手采用三指式手爪,通过混合式直线步进电机控制手指的伸缩,并在每个手指上安装了力敏传感器,用于获取手掌下压平皿的力度大小以及手指抓取平皿的力度大小,实现系统柔性;(2)主机械手的位置控制采用针对本系统特别提出的三维坐标控制法,通过三维坐标实现定位足够精确的要求;(3)针对本系统特别设计的安全监控模块包括振动信号监测电路、设备姿态监测电路以及GPS定位系统,实现安全三保险,实时监测设备的振动、姿态倾斜等状况,必要时产生报警,并能够通过GPS精确确定设备的当前位置,以防止意外情况的发生;(4)为了给每个采样平皿标记采样时间、采样结果等数据,特别研制了刻字单元,通过精确控制探头的三维移动,实现刻字,该装置设计精巧、温度适用范围广,能彻底解决诸如喷墨打印等体积大、结构复杂、温度严重受限等问题;(5)为方便技术人员随时维护设备,本系统采用5.7寸触摸屏实现方便的人机交互。