醫(yī)療機(jī)器人主操作臂控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、醫(yī)療機(jī)器人的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)和世界經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生很大的影響，因而受到了世界各國(guó)的重視。而在主從遙操作中應(yīng)用力反饋技術(shù)是目前醫(yī)療機(jī)器人的研究熱點(diǎn)之一，力反饋主操作手和力感覺從操作手是主從力反饋控制系統(tǒng)的重要組成部分。 本文針對(duì)河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目——《醫(yī)療機(jī)器人主操作臂動(dòng)力學(xué)特性及其數(shù)字化操作技術(shù)研究》研究課題，以課題組開發(fā)的主操作手模型為核心，提出主從控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和控制策略，開發(fā)主從醫(yī)療機(jī)器人控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)，并構(gòu)建單自由

2、的主從控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 本文的工作主要集中在以下幾個(gè)方面： 1.對(duì)主從醫(yī)療機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，并介紹了其相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與存在的問題。 2.以課題組開發(fā)的醫(yī)療機(jī)器人主操作臂模型為核心，提出主從醫(yī)療機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想和方案，確定了各控制單元的硬件組成并分析了其功能作用，確定控制軟件的流程圖及功能模塊的劃分。 3.結(jié)合實(shí)際情況，確定控制系統(tǒng)的操作模式、控制策略及對(duì)PID 控制器的

3、設(shè)計(jì)。對(duì)所設(shè)計(jì)的主操作臂三維模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，通過D—H 方法推導(dǎo)主操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，建立主操作臂的運(yùn)動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型。 4.在上述理論和算法的基礎(chǔ)上，基于Microsoft Windows XP 操作系統(tǒng)，以NI 公司的Labview8.2.1 為開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)界面，開發(fā)醫(yī)療機(jī)器人主從操作臂的控制系統(tǒng)仿真軟件，并構(gòu)建單自由的主從控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證上述方案的可行性。 綜上所述，本文提出了控制系統(tǒng)總體構(gòu)架和理論依