医学诊疗技术自动化是诊疗技术的发展趋势。病理切片染色机作为癌症确诊必不可少的诊疗措施,现阶段其自动化程度还很低。本文的重点在于研究一种高精度、高效率、低成本的应用于病理切片染色机的机械手控制系统。本文在分析病理切片染色机研发需求的基础上,研究了病理切片染色机中的机械手的结构形式和控制方式,并根据三轴机械手的运行特点,设计控制系统的整体框架。本文的机械手控制系统设计可分为控制系统的硬件设计和软件设计两个部分。其中控制系统的硬件设计电路分为电源模块、CAN通信模块、限位开关模块以及步进电机驱动模块等几个硬件电路模块。硬件设计的主要工作是元器件选型、原理图设计和PCB电路板绘制。为保证控制系统能稳定运行,本文设计了相关的控制软件。控制系统的软件设计分为CAN通信程序设计、定时器程序设计、外部中断程序设计和算法程序设计等几个部分。在算法设计部分,经过分析步进电机运行速度曲线以及它的运行特性,将模糊自适应PID控制算法引入步进电机运行速度控制中,通过合理设计隶属度对应的元素值,控制算法的采样频率,实现电机速度曲线呈S型曲线的效果,从而减少步进电机出现失步和超步的概率,并利用Matlab软件验证了控制算法的可行性。在此基础上,本文使用Keil uvision5软件将设计的控制算法导入STM32芯片中,进一步验证了算法的控制效果。此外,在模糊自适应PID算法控制步进电机的运行速度曲线的基础上,本文建立了步进电机的非线性失步数学模型,使用最小二乘曲线拟合法估计电机的失步情况,对失步情况进行提前补偿,进一步提高步进电机的控制精度,进而实现机械手的精确控制。最后,通过构建开环测试系统以验证本文设计研究的病理切片染色机样品抓取机械手控制系统的可行性。测试结果表明该控制系统具有运行稳定性好、系统响应速度快、步进电机控制精度高和算法程序通用化等优点,可基本满足病理切片染色机研发的整体需求。